文 秦禎圓 王建華 任蔚琪 李玲

智能化技術(shù)在食品包裝中的應(yīng)用研究

文 秦禎圓 王建華 任蔚琪 李玲

大量的商品生產(chǎn)促使商業(yè)的迅速發(fā)展，商品的數(shù)量和品種也越來越復(fù)雜多樣。新產(chǎn)品的出現(xiàn)對包裝設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。特別是社會信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們生活的節(jié)奏越來越快、購物方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對于消費(fèi)者來言：要求商品包裝更便利更簡潔；對于供應(yīng)商來言：要求商品包裝在流通領(lǐng)域更加人性化，便于運(yùn)輸和保質(zhì)。為此，包裝的功能健全、材料選擇、結(jié)構(gòu)及設(shè)計手法進(jìn)入到一個全新的智能化階段。尤其智能化技術(shù)研究成果巧妙合理的運(yùn)用到包裝領(lǐng)域，帶來了更多的個性化、人性化的功能和特點(diǎn)，這些是傳統(tǒng)包裝技術(shù)所不能達(dá)到的。

智能化技術(shù)

智能化技術(shù)為智慧和能力的結(jié)合體，即從感覺到記憶再到思維然后通過行為和語言進(jìn)行展現(xiàn)的技術(shù)，具有四個特點(diǎn)：一是感知外部世界，獲取外部信息的能力，這是智能技術(shù)應(yīng)用的前提條件和必要條件；二是能夠記憶存儲感知到的外部信息且利用已有的技術(shù)對信息進(jìn)行分析、計算、比較、判斷、聯(lián)想、決策；三是通過與環(huán)境的相互作用，使自己能夠適應(yīng)環(huán)境變化；四是能夠?qū)ν饨绲拇碳ぷ鞒龇磻?yīng)，形成決策并傳達(dá)相應(yīng)的信息。這些特點(diǎn)在食品包裝上可以得到很好的體現(xiàn)，尤其在食品包裝的防潮、保鮮、抗菌、防偽、回收利用等方面效果更為明顯，更好的讓食品在健康、安全衛(wèi)生的環(huán)境下儲存流通。

食品包裝的智能化技術(shù)

1.防潮技術(shù)

普通的防潮包裝通常使用透濕度極小的防潮玻璃紙、石蠟紙、防潮平粘合紙板、鋁塑復(fù)合防潮紙（阻隔膜）、白脫紙等材料對商品進(jìn)行包裝，而智能化的包裝技術(shù)不僅僅只是對材料的選擇更是對智能化的技術(shù)的提升，通過材料的協(xié)同和信息技術(shù)的融合，使消費(fèi)者在選購商品時能夠準(zhǔn)確判斷該商品的新鮮度和存儲時間長短。典型智能化防潮包裝是法國的“不二價”超市連鎖店在一些新鮮食品上使用“時間溫度指示”的包裝技術(shù)，簡稱TTIs技術(shù)（見圖1），該技術(shù)會直接顯示食品在某隨時多變的溫度下的保存時間長短，這種包裝技術(shù)的外觀像射擊用的靶子，有許多圈套圈的透明圓環(huán)，中心的環(huán)里含有特殊化學(xué)物質(zhì)，物質(zhì)的顏色開始透明的，但會隨著溫度、濕度的變化，發(fā)生化學(xué)聚合反應(yīng)，顏色由原來的透明逐漸變深，最終變?yōu)楹谏?。這種技術(shù)向消費(fèi)者傳達(dá)的信息是食品上的細(xì)菌會隨溫度和時間的增加而增加，在細(xì)菌增加的同時指示技術(shù)中的化學(xué)物質(zhì)的顏色也相應(yīng)發(fā)生變化，當(dāng)內(nèi)圈完全變黑時，就意味著食品不再新鮮，受潮情況嚴(yán)重，不能進(jìn)行食用。

圖1 TTIs標(biāo)簽

2.防偽技術(shù)

智能防偽技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的防偽技術(shù)，在辨別食品真?zhèn)螘r不再需要手動輸入驗(yàn)證碼查詢，借助辨別設(shè)備自動識別真?zhèn)危痈叨?、便利。新型的防偽技術(shù)主要有二維碼防偽技術(shù)、RFID、激光防偽標(biāo)簽（全息防偽）等，這些防偽技術(shù)的使用可有效的降低虛假商品的出現(xiàn)，凈化消費(fèi)市場。

二維碼防偽技術(shù)是通過噴墨印刷方式，將商品的相關(guān)信息濃縮成矩陣圖而且每一件商品均有屬于自己身份的矩陣圖，一碼一物，不易被復(fù)制或偽造。其原理為圖2：

圖2 二維碼防偽技術(shù)流程圖

現(xiàn)在市面上絕大多數(shù)食品外包裝上均使用智能化的防偽技術(shù)，比如牛奶，伊利牛奶的外包裝底部印有條形碼，使用手機(jī)APP軟件掃描條形碼會出現(xiàn)奶制品的口味及商品簡介，而哇哈哈AD鈣奶的外包裝上不僅印有條形碼還有二維碼，掃描二維碼后會進(jìn)入哇哈哈公司的官方微信平臺以供消費(fèi)者查閱食品真?zhèn)魏推渌畔ⅰ?/p>

RFID又叫無線射頻識別，通過無線電訊號識別特定的相關(guān)數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品電子代碼的載體，其最特殊的地方在于芯片無法復(fù)制、高度防偽，此外還可以查詢食品安全溯源和追蹤流通。

圖3 RFID標(biāo)簽

圖4 RFID系統(tǒng)的基本模型

RFID的防偽技術(shù)通常用于食品、貴重物品、證件防偽，食品最典型的便是五糧液酒。五糧液白酒一直是使用RFID技術(shù)防偽，在外包裝盒瓶身均有此標(biāo)志，在國外食品的包裝多采用此技術(shù)防偽，使用RFID技術(shù)便于管理、使用方便，能有效提高管理以及流通效率，其食品安全管理系統(tǒng)如圖5所示，通過RFID標(biāo)簽和閱讀器以及其他傳感器等聯(lián)合使用，消費(fèi)者可以看到食品的供應(yīng)鏈注冊者相關(guān)信息、食品質(zhì)量評估以及其他安全服務(wù)信息。

圖5 RFID食品安全管理系統(tǒng)框架示意圖

激光標(biāo)簽防偽又稱為全息防偽技術(shù)，使用激光彩色全息圖制技術(shù)和模壓復(fù)制技術(shù)的防偽技術(shù)，主要采用3D光學(xué)、加密技術(shù)，目前主要運(yùn)用在保健品、飲品等物品的標(biāo)簽，因使用模壓復(fù)制技術(shù)，所以圖案極難復(fù)制，防偽程度高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，激光防偽技術(shù)也和其他防偽技術(shù)連用，逐步增加防偽難度。

3.抗菌保鮮技術(shù)

長時間暴露在空氣中的食品會導(dǎo)致水分流失、表皮褶皺、重量減輕、維生素流失且會滋生細(xì)菌、影響質(zhì)量?？咕ｕr一直是銷售者和消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，也是銷量的重要保障。根據(jù)抗菌作用和需求抗菌包裝技術(shù)可以分為釋放型、固化型、吸收型。

釋放型抗菌包裝技術(shù)就是將抗菌劑加入聚合物樹脂中，通過混合制成抗菌材料進(jìn)行遷移釋放對食品殺菌，常見的抗菌劑有二氧化硫和異硫氰酸烷基酯，將它們放在密閉阻隔包裝中使用，低濃度下對所包裝的食品散發(fā)很微弱的氣味，可以延長肉蛋類、水果、生魚片、三明治等食品的貨架期。

固化型抗菌包裝技術(shù)主要是通過對包裝材料處理從而抑制微生物的生長，不釋放抗菌劑；如德國包裝技術(shù)協(xié)會的研究人員與加工工廠合作研制出利用復(fù)合樹脂等材料運(yùn)用專有的涂層技術(shù)在塑料包裝膜上賦予一層防腐抗菌材料，主要運(yùn)用在液體飲料的包裝盒或包裝瓶上，使食品更加安全可靠，延長貯藏期。

吸收型抗菌包裝技術(shù)主要是通過吸收、消除和抑制微生物的生長繁殖，常見的技術(shù)如內(nèi)貼式去氧劑，就是將此貼在包裝的內(nèi)側(cè)或者隱藏于內(nèi)置標(biāo)簽上便可自動去除消耗包裝內(nèi)的氧氣成分，主要運(yùn)用在餅干、面包、巧克力、熏肉制品上，保鮮效果優(yōu)良。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，把納米無機(jī)抗菌材料融入到包裝材料中，充分利用了它的耐熱、無菌、高滲透、除臭、除銹易開封等性能研發(fā)出了新型納米包裝技術(shù)。

4.回收利用技術(shù)

智能化包裝材料的發(fā)展解決了食品不能長時間貯藏的問題，但也因此給環(huán)境和資源帶來了巨大的危機(jī)，可持續(xù)包裝，是一種必然的趨勢。可持續(xù)包裝大致分為三個途徑：

使用可再生原材料：NatureWorks生產(chǎn)的一種名為Ingeo的生物聚合物，屬于低溫加工材料，耗能源材料更少且耐高溫，具有很好的生物可降解性，此外纖維素、殼聚糖、淀粉等生物材料也廣泛應(yīng)用于包裝，這一類材料安全環(huán)保、可生物降解，在應(yīng)用過程中可以和智能技術(shù)連用，擴(kuò)寬其應(yīng)用范圍。

利于回收和多次循環(huán)使用：主要表現(xiàn)在分揀方面。采用高技術(shù)光學(xué)方法，依據(jù)顏色、結(jié)構(gòu)和形狀來分選聚合物和樹脂粒料，通過檢測并除去各類缺陷和雜質(zhì)（如變色、黑斑、染料滴、燒斑、結(jié)對和表面起纖等），可提取純凈、高價值的材料，從而改善最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

包裝小型化輕量化：注意選材時減少垃圾的產(chǎn)生量。例如薄膜：它的趨勢是薄膜的輕量化，HDPE樹脂、金屬催化劑的聚烯烴以及其它優(yōu)秀的阻隔性包材等就是具有超韌性、能加工較薄的新型原料。帝斯曼集團(tuán)最近推出了改性聚酰胺產(chǎn)品，薄膜中的結(jié)晶速度比傳統(tǒng)聚酰胺-6慢得多且具有更好的拉升性，從而在加工條件方面不但節(jié)省了很多原料也為加工商提供了更大的操作空間。

智能化包裝的發(fā)展前景

現(xiàn)代工藝、技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，帶動了智能包裝的飛速發(fā)展，智能化食品包裝使用的新興的包裝材料無論是防潮、抗菌、防偽還是回收利用，都遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)的包裝材料帶來的實(shí)用效果。智能化的食品包裝在慢慢方便著人們的生活，需求量在不斷的增大，產(chǎn)值在提高。針對我國每年浪費(fèi)的食品數(shù)量非常之龐大及嚴(yán)重的食品安全問題，未來中國的發(fā)展中也非常注重保障食品安全和利用。雖然我國智能包裝的發(fā)展相對落后于發(fā)達(dá)國家，但發(fā)展?jié)摿薮?。我國市場化進(jìn)程加快智能化的食品包裝在我國市場在快速增長。簡單、傳統(tǒng)的食品包裝形式逐漸不能滿足消費(fèi)者對商品的購買與使用，人們對食品安全日益的關(guān)注以及減少食品腐爛的損失上有強(qiáng)烈的需求。創(chuàng)新實(shí)用的智能化食品包裝將是智能化發(fā)展中的必然產(chǎn)物。智能化食品包裝具有廣闊的市場前景。

結(jié)論

智能化的食品包裝已發(fā)展成一項(xiàng)工程技術(shù)，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，包裝技術(shù)和包裝材料已不再只是簡單直觀的東西，而是融入了現(xiàn)代信息，營銷心理、多媒體、生物材料等各學(xué)科技術(shù)，融入了智能化，在不斷的創(chuàng)新，不斷的完善。使得食品包裝的行列里增添了新的潮流，拓展了包裝市場，促使企業(yè)不斷的提高生產(chǎn)質(zhì)量和技術(shù)創(chuàng)新。智能化包裝不僅增加了市場競爭力，為企業(yè)帶來利益。改善產(chǎn)品和消費(fèi)者的關(guān)系，滿足現(xiàn)代流通系統(tǒng)的要求，提高食品健康新鮮度和流通安全性的地位。而滿足不斷發(fā)展需求的食品類型越來越繁多、千姿百態(tài)，特性各異對包裝要求也各有不同。要把智能包裝普及到位，更要跟緊當(dāng)今信息化轉(zhuǎn)變的腳步，從而實(shí)現(xiàn)一種創(chuàng)新實(shí)用的包裝工藝，展現(xiàn)包裝材料和包裝技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的盡善盡美，因此包裝所肩負(fù)的功能也越來越多，需不斷研究、探索和創(chuàng)新加大對包裝的智能技術(shù)開發(fā)。

（作者單位 桂林理工大學(xué)）

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