羅俊杰 宋陽曦 申展 易立

1.西南技術(shù)工程研究所 重慶 400039

2.陸軍裝備部駐重慶地區(qū)第六軍代室 江蘇宿遷 400042

1 智能包裝的技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)型智能包裝

結(jié)構(gòu)型智能包裝指通過增加或改進(jìn)部分包裝結(jié)構(gòu)，而使包裝具有某些特殊功能和智能型特點(diǎn)，此類包裝問世初期主要應(yīng)用于醫(yī)藥包裝領(lǐng)域，現(xiàn)已擴(kuò)展到飲料、食品、電商等更多領(lǐng)域[1]。BAS公司專門設(shè)計(jì)的一種用于農(nóng)藥產(chǎn)品的顯竊啟智能包裝見圖1。該包裝頂部是一個(gè)可取下的配套量杯；量杯下部是醒目的黃色冠蓋；冠蓋外側(cè)設(shè)計(jì)有白色T型塑料封條（圖1a）。取用藥品時(shí)，首先要取下配套量杯（圖1b.i）；然后扯斷垂直方向的T型塑料封條（圖1b.ii）；接著旋開黃色冠蓋，此時(shí)會(huì)進(jìn)一步破壞水平方向的T型塑料封條（圖1b-iii）；最后倒出農(nóng)藥（圖1b-iv）。雙重的防竊啟設(shè)計(jì)很好地解決了農(nóng)藥包裝被不當(dāng)使用的問題。

圖1 顯竊啟包裝

1.2 基于RFID的信息型智能包裝

FID是一種利用無線射頻進(jìn)行非接觸雙向通信的識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)識(shí)別并處理商品的相關(guān)信息，進(jìn)而完成對(duì)產(chǎn)品的識(shí)別或控制功能。RFI通常由2個(gè)重要組件組成：RFID標(biāo)簽和RFID讀取器，其工作原理見圖2。首先須將RFID標(biāo)簽貼于外包裝上；當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽的包裝件進(jìn)入磁場(chǎng)感應(yīng)區(qū)后就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，借此將信息無線發(fā)送給RFID讀取器；讀取器將收到的信息上傳至RFID電腦終端，經(jīng)電腦分析處理后的數(shù)據(jù)又可反饋給RFID標(biāo)簽。這些數(shù)據(jù)一方面供消費(fèi)者了解產(chǎn)品信息，另一方面又可供生產(chǎn)商遠(yuǎn)程掌握產(chǎn)品狀況，從而更好地調(diào)整銷售策引。

1.3 功能材料型智能包裝

功能材料型智能通常采用光電、溫敏、濕敏、氣敏等功能材料對(duì)環(huán)境因素具有識(shí)別和判斷功能，美國(guó)開發(fā)了很多實(shí)用的功能材料型智能包裝，如光學(xué)涂料試驗(yàn)中心和PA技術(shù)公司研制出在外力作用下會(huì)變色的塑料薄膜，一旦薄膜被動(dòng)用，就會(huì)變色，提供警示信號(hào)。美國(guó)國(guó)際造紙公司采用以色列能量紙公司開發(fā)的超薄柔軟電池，可像油墨一樣印在包裝上增加燈光、聲音等特殊效果吸引消費(fèi)者[2]。

2 智能包裝目前的困境

2.1 標(biāo)準(zhǔn)混亂或缺失

目前國(guó)際上關(guān)于智能包裝的標(biāo)準(zhǔn)有很多，如ISO，IEC，EOC.Global，UID，AIM-global，IP-X等，這些標(biāo)準(zhǔn)目前各行其道，難以統(tǒng)一，而我國(guó)目前尚無官方的智能包裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這種現(xiàn)狀使得智能包裝開發(fā)和應(yīng)用定位都比較混舌。不論是互不統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還是暫時(shí)缺失的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，都造成智能包裝很難保護(hù)自身的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全利益，嚴(yán)重制約了其發(fā)展前景。

圖2 RFID工作原理

2.2 成本過高

智能包裝作為一種新興事物，由于技術(shù)等原因?qū)е轮悄馨b成本目前尚未達(dá)到大眾水平。例如，市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前酶促型、聚合型和擴(kuò)散型TTI的成本分別約為0.5元/個(gè)、1元/個(gè)和2元/個(gè)。再如RFID標(biāo)簽?zāi)壳暗闹饕杀景ǎ簶?biāo)簽芯片約0.5美分（按600美元/12萬個(gè)計(jì)），標(biāo)簽天線約1美分，標(biāo)簽嵌入材料約1美分，合計(jì)3美分，折合人民幣約0.2元?？梢娔壳暗膬r(jià)格水平對(duì)商家而言尚有壓力，這也是造成目前智能包裝推廣困難的主要原因。

3 智能包裝的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)性文件，因此，政府及相關(guān)行業(yè)人員應(yīng)積極做出調(diào)整，建立體系化的智能包裝標(biāo)準(zhǔn)，來指導(dǎo)和監(jiān)管智能包裝行業(yè)的健康快速發(fā)展。

3.2 低廉化

高成本已成為妨礙智能包裝發(fā)展的主要因素之一。智能包裝何時(shí)真正在價(jià)格上達(dá)到親民水平，何時(shí)才能全面普及。通過技術(shù)的提升、人才的引入等手段從源頭不斷降低成本是智能包裝未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

智能包裝的任務(wù)之一是監(jiān)測(cè)包裝內(nèi)容物的各種信息。伴隨著RFID、NFC、TTI、二維碼、智能傳感器等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，智能包裝將更多地由智能組件、互聯(lián)網(wǎng)及包裝件三要素構(gòu)成。屆時(shí)智能包裝將更準(zhǔn)確及時(shí)地反饋產(chǎn)品信息，并傳遞給后臺(tái)大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析與管理，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與數(shù)據(jù)的交互管理，真正實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化；包裝件本身將僅作為一種智能載體而存在。

4 智能包裝應(yīng)用前景

4.1 食品藥品安全領(lǐng)域

因智能包裝不僅可以保護(hù)產(chǎn)品，還具有防偽溯源的作用，故其在對(duì)安全問題倍加重視的食品藥品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)智能包裝技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全程追溯[3]。

4.2 現(xiàn)代化物流領(lǐng)域

近年來我國(guó)物流業(yè)尤其是外賣及其他冷鮮食品行業(yè)發(fā)展迅速，這對(duì)智能包裝提出了更高的要求。物流業(yè)借助智能包裝的全程追蹤系統(tǒng)對(duì)食品的運(yùn)輸路線和運(yùn)輸過程中產(chǎn)品信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，及時(shí)掌握產(chǎn)品貨架期及產(chǎn)品庫存問題，優(yōu)化庫存，整合資源，實(shí)現(xiàn)物流業(yè)的智能化管理體系。

5 結(jié)語

綜上所述，結(jié)構(gòu)型智能包裝通過改進(jìn)或增強(qiáng)包裝的部分結(jié)構(gòu)，使包裝更具安全性、可靠性或便捷性；信息型智能包裝普遍運(yùn)用射頻識(shí)別或二維碼技術(shù)，能夠智能地記錄或反饋產(chǎn)品信息；因可直觀地反映食品新鮮度，功能材料型智能包裝被廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域，變色型包裝和發(fā)光型包裝是其主力軍；結(jié)合3D打印或虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的包裝是新型智能包裝的代表，其在增加產(chǎn)品附加值和交互性方面具有優(yōu)勢(shì)。智能包裝是未來包裝的發(fā)展方向，市場(chǎng)潛能巨大，我國(guó)應(yīng)在智能包裝研究特別是理論研究上投入更多資源。