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        智能包裝的發(fā)展為食品安全保駕護(hù)航

        2017-11-09 13:38:42何小虎游伴奏
        今日印刷 2017年10期
        關(guān)鍵詞:智能信息

        何小虎+游伴奏

        隨著經(jīng)濟(jì)的增長和生活水平的逐漸提高,人們對食品安全的日益關(guān)注以及對減少易腐爛食品和藥品損失的強(qiáng)烈需求,將刺激市場對智能包裝的需求。據(jù)報(bào)道,包裝的外觀對于各行各業(yè)都非常重要,隨著工業(yè)4.0概念的到來,食品包裝也逐漸走向高端化,智能包裝開始走進(jìn)人們的視野。要說智能包裝智能在哪,最關(guān)乎的就是食品安全問題,智能包裝能檢測食品的質(zhì)量,或者是鑒別真?zhèn)?,在最大程度上保障消費(fèi)者的權(quán)益,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可追溯功能。所謂智能包裝,是指人們通過創(chuàng)新思維,在包裝中采用了機(jī)械、電氣、電子和化學(xué)性能的包裝技術(shù),使其既具有通用的包裝基本功能,又具有一些特殊的性能。這些包裝的特殊性能恰好可滿足商品的特殊要求和特殊的環(huán)境條件。具體來講,智能包裝就是利用新型的包裝材料、結(jié)構(gòu)與形式對商品的質(zhì)量和流通安全性進(jìn)行積極干預(yù)與保障;對運(yùn)輸包裝系統(tǒng)的優(yōu)化管理等一系列活動通過信息收集、管理、控制與處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

        由此可見,智能包裝也就是新型材料與科學(xué)技術(shù)二者結(jié)合的產(chǎn)物,以此手段采集周圍環(huán)境變化及內(nèi)裝物生理變化的信息。一方面延長食品、飲料、藥品和其他產(chǎn)品的保質(zhì)期,另一方面提高產(chǎn)品的可追溯性,保證消費(fèi)者的食品安全和合法權(quán)益。

        智能包裝與傳統(tǒng)包裝

        雖然傳統(tǒng)的包裝對早期的商品物流系統(tǒng)作出了巨大的貢獻(xiàn),但隨著現(xiàn)代社會變得越來越復(fù)雜,社會中的每一個個體(商品生產(chǎn)、加工、物流運(yùn)營商、零售商和消費(fèi)者)都需要具有創(chuàng)新性的包裝, 來保證商品的安全、質(zhì)量和可追溯性,這需要可以集成在包裝的技術(shù)。為了包裝創(chuàng)新商業(yè)的可行性和成功性被目標(biāo)群體所接受, 他們必須符合日益嚴(yán)厲的監(jiān)管要求,最低限度地添加防腐劑,最后獲得比使用新技術(shù)的花費(fèi)還要有益的結(jié)果。此外,包裝的創(chuàng)新也應(yīng)該旨在減少環(huán)境壓力,考慮可持續(xù)發(fā)展問題(防止浪費(fèi)、有效地利用資源、流程優(yōu)化、回收和再利用)。

        傳統(tǒng)意義上包裝的功能有4個,分別是保護(hù)、流通、便捷和儲存。這幾個功能并不是互相排斥的,例如,食品包裝通過信息流通功能可以為消費(fèi)者提供便捷的使用方法,也可以為生產(chǎn)者提供物流信息以實(shí)施監(jiān)管。活性包裝的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)包裝難以保存新鮮食物的缺陷。但是,隨著科技的發(fā)展,智能包裝將在活性包裝的基礎(chǔ)上結(jié)合物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等科技使得包裝“智能化”,智能包裝能夠在一定程度上代替人工,作出有效的溝通和合理決策,并且第一時(shí)間能夠獲取、存儲、處理和分享信息。

        智能包裝為食品提供儲存環(huán)境

        在一個典型的智能包裝體系中,多個智能包裝裝置會同時(shí)安裝在供應(yīng)鏈中不同的關(guān)鍵位置。包裝指示器就是用來檢測商品周圍的環(huán)境,根據(jù)商品儲存環(huán)境的變化給出信息提示或警告。比如,氣體指示器被制成包裝標(biāo)簽,貼在包裝內(nèi)部或者直接印刷在包裝薄膜上,來檢測包裝內(nèi)部氣體組成的變化,為食物的質(zhì)量和安全提供保證;生物傳感器具有分析特定產(chǎn)物的生物部分和將生物信號轉(zhuǎn)換為物理信號的物理部分,能反映出食物的腐敗狀況;時(shí)間—溫度指示器可以對商品整個貨架期中的一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和記錄,通過時(shí)間溫度積累效應(yīng)指示食品的溫度變化歷程,并根據(jù)臨界溫度作出響應(yīng)。

        包裝指示器主要對食物的健康狀況起到監(jiān)測的作用,想要最大程度地解決食品保質(zhì)問題,仍需要從儲存的角度加強(qiáng)對食物的保護(hù)。

        氧氣吸附性包裝利用氧化還原反應(yīng)延長食物的保質(zhì)期。多數(shù)情況下,氧氣會使食品品質(zhì)降低,油脂發(fā)生酸敗,微生物生長繁殖,加速食物的腐敗變質(zhì)。目前,食品包裝中的氧氣主要是通過抽真空或氣調(diào)包裝的方式清除,但是這樣的物理方法只能清除包裝中90%~95%的氧氣,其余的氧氣要通過氧吸附劑清除。但是,氧氣吸附型的活性包裝可以通過在包裝材料中添加或在包裝內(nèi)放置可與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)、氧化酶等催化劑,其中含鐵的氧氣吸附劑可使食品包裝內(nèi)部的氧氣含量降低到0.01%,遠(yuǎn)低于氣調(diào)包裝所達(dá)到的氧氣殘留量(0.3%~3.0%)。

        濕度控制型包裝通過干燥劑來減緩食物腐敗速度。濕度控制型包裝主要用于兩大類食品,分別是干燥易碎的食品和鮮活食品。前者,如餅干等在高水分活度條件下會受潮軟化;后者在儲運(yùn)過程中會發(fā)生呼吸作用而產(chǎn)生冷凝水,若冷凝水凝結(jié)在食品的表面,食品中水溶性的營養(yǎng)物質(zhì)溶出,滋生大量微生物;若冷凝水與包裝材料接觸,會影響到材料的外觀,因此有必要控制包裝內(nèi)的水分活度和濕度。傳統(tǒng)的濕度控制型包裝是將干燥劑分裝后置于包裝容器中。目前的新技術(shù)是將干燥劑添加到高分子材料中,通過擠壓成型將干燥劑鑲嵌到包裝材料內(nèi)。日本研制的可以控制包裝內(nèi)相對濕度的外包裝材料,是由外部的阻水層、內(nèi)部的透水層及中間夾著的葡萄糖漿組成。當(dāng)包裝內(nèi)的相對活度較高,水分可以通過內(nèi)部的透水層進(jìn)入葡萄糖漿內(nèi);當(dāng)內(nèi)部的相對活性較低時(shí),水分會以蒸汽的形式返回到包裝內(nèi)部,以一種可逆的方式實(shí)現(xiàn)食物的濕度控制,降低食物的腐敗速度。

        類似的,二氧化碳?xì)怏w釋放型包裝通過碳酸氫鈉與酸的化學(xué)反應(yīng)維持高濃度的二氧化碳以減緩生物化學(xué)反應(yīng),并抑制微生物的活性,防止細(xì)菌生長,以貯藏鮮肉、草莓、奶酪、禽肉等鮮活食品;抗菌型包裝在包裝中放置含有揮發(fā)性抗菌劑的小袋或直接在高分子聚合物中添加揮發(fā)性或非揮發(fā)性的抗菌劑,以延長食品保質(zhì)期。隨著智能包裝的發(fā)展,市場上不斷涌現(xiàn)出新的包裝形式,如活性包裝、無菌包裝等,使食品的儲存環(huán)境更為理想,保質(zhì)期限得到更大的延長,食品的質(zhì)量和安全性得以提高。

        智能包裝為食品提供信息保證

        智能包裝通常包含一些標(biāo)簽,這些標(biāo)簽標(biāo)示了一些基本信息,方便在供應(yīng)鏈中進(jìn)行信息傳遞,保證商品的渠道和安全。

        隨著互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,二維條形碼越來越受歡迎。二維條形碼作為一種數(shù)據(jù)記錄媒介,具有信息容量大、可靠性高、成本低、防偽功能強(qiáng)、保密性好等優(yōu)點(diǎn),它允許附加的信息繁多,如營養(yǎng)信息、烹飪指令、食品生產(chǎn)商的網(wǎng)站地址,甚至是圖形、音頻和視頻。便攜式數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是,它們立即可用,無需訪問外部數(shù)據(jù)庫。最常用的二維條碼有PDF 417,這種條碼能夠包含很多一維條碼無法包含的信息,如用戶評價(jià)和品牌信息等。

        RFID技術(shù)作為信息型智能包裝的應(yīng)用典范,是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),可工作于各種惡劣環(huán)境,并且識別工作無須人工干預(yù)。此技術(shù)不僅優(yōu)化整個包裝供應(yīng)鏈(產(chǎn)品從生產(chǎn)、物流到消費(fèi)),而且使物流管理、反饋控制、信息識別的效率和準(zhǔn)確度得到提高,更為重要的是可憑借其辨識讀取的不可被復(fù)制性和加密設(shè)置,對基于傳統(tǒng)材料和設(shè)計(jì)的包裝防偽給予強(qiáng)有力的補(bǔ)充。它可識別高速運(yùn)動物體并可同時(shí)識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便,主要應(yīng)用在包裝最重要的兩大領(lǐng)域——物流和防偽。可讀寫的RFID標(biāo)簽,在整個食品供應(yīng)鏈中,能實(shí)時(shí)地更新信息,保證食品信息的準(zhǔn)確信與實(shí)時(shí)性。與時(shí)間—溫度指示器配合使用,還能夠記錄食品的時(shí)間—溫度變化。

        結(jié)論與展望

        毫無疑問,智能包裝的發(fā)展為食品安全問題的解決帶來了新的機(jī)遇。智能包裝不僅能夠?yàn)槭称钒b提供更理想的貯藏環(huán)境,延長保質(zhì)期與新鮮度,而且能夠提供食品各方面的信息,為消費(fèi)者帶來透明的、安全的、詳細(xì)的消費(fèi)參考。同時(shí),智能包裝特有的“交流”功能,不僅改善了消費(fèi)者和商品之間的關(guān)系,而且有利于生產(chǎn)商對商品的監(jiān)管和改進(jìn)。

        但是,智能包裝在耗材方面的高成本問題決定了其本身的可發(fā)展性,所以活性包裝和綠色包裝材料的開發(fā)和應(yīng)用是未來食品包裝發(fā)展的重點(diǎn)。在包裝設(shè)計(jì)時(shí)要有集成化的設(shè)計(jì)理念,將幾種包裝技術(shù)和功能集于一體,降低有毒、有害加工助劑的使用,減少有毒、有害物質(zhì)的遷移,從而使食品包裝達(dá)到最佳的效果。除提高包裝技術(shù)外,還需考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等因素,加大力度發(fā)展可食性和可降解性包裝材料。只有這樣,食品包裝才有更廣闊的發(fā)展前景,食品安全問題才能取得更卓著的進(jìn)步。

        作者單位:江蘇勁嘉新型包裝材料有限公司、西安理工大學(xué)印刷包裝與數(shù)字媒體學(xué)院endprint

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