智能包裝技術的探索與應用

陳廣學 陳琳軼 俞朝暉

智能包裝的發展背景

包裝產業是與國計民生密切相關的服務型制造業，在國民經濟與社會發展中具有舉足輕重的地位。截至2017年底，我國包裝工業總產值達到16200億，超越日本，成為僅次于美國的全球第二大包裝工業國。包裝產業經濟增長的同時，假冒偽劣和商品安全問題層出不窮，我國年均假冒偽劣產品的產值在1300億元左右，約占國民生產總值的2%。傳統包裝只是起到保護商品和簡單的品牌宣傳的作用，承載的信息量有限且固定，包裝及其上下游產業鏈的企業并不能通過包裝收集數據和信息進行生產、倉儲、物流、營銷等決策活動，消費者對商品的體驗感以及通過包裝實現的商品營銷及品牌宣傳力度遠遠不夠。傳統包裝產業自主創新能力較弱、包裝產品附加值不高、落后產能過剩，難以滿足當代人們對產品包裝的要求，包裝行業面臨著前所未有的轉型升級壓力。

國務院辦公廳《關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》中提出，要促進制造供應鏈可視化和智能化。推動感知技術在制造供應鏈關鍵節點的應用，促進全鏈條信息共享，實現供應鏈可視化。建立基于供應鏈的重要產品質量安全追溯機制，將供應鏈上下游企業全部納入追溯體系，構建來源可查、去向可追、責任可究的全鏈條可追溯體系，提高消費安全水平。工信部和商務部《關于加快我國包裝產業轉型發展的指導意見》中指出，要圍繞綠色包裝、安全包裝、智能包裝，構建產業技術創新體系，推動包裝產業由被動適應向主動服務轉變，由資源驅動向創新驅動轉變，由傳統生產向綠色生產轉變。

隨著物聯網、大數據、云計算、數字化及智能感知等技術的高速發展和移動終端設備的普及，以及國家一系列政策的指導下，為智能包裝的發展帶來了全新的機遇，智能包裝已成為包裝行業轉型升級發展的重點領域。

智能包裝的概念、分類及應用領域

1.智能包裝的概念

智能包裝是指利用先進的材料學、電子學、生物學、計算機科學、現代控制理論、人工智能等多元學科的技術來改進現有的包裝材料、結構與形式等，使包裝除了具有通用的基本功能外，又具有一些特殊的功能，比如對商品的質量和安全性進行積極的干預與保障，達到防偽溯源的目的；利用信息收集、分析、控制與處理技術完成對包裝全生命周期的優化管理，為包裝及其上下游企業的生產、倉儲、物流、營銷等決策活動提供數據支持。

2.智能包裝的分類

根據智能包裝所涉及的多元學科領域及實現原理，主要分為功能結構型智能包裝、功能材料型智能包裝和信息型智能包裝。

功能結構型智能包裝是指通過增加或改進部分包裝結構，使包裝具有某些特殊功能和智能型特點。功能結構的增加或改進一般側重包裝的安全性、可靠性和部分自動功能，從而使包裝的商品使用更加安全和便捷。如圖1所示為裕同研究院開發的提升封開箱體驗、零膠帶零填充的快遞物流包裝箱e拉盒。

功能材料型智能包裝是指通過應用新型智能包裝材料，改善和增加包裝的功能，以達到和完成特定包裝的目的。目前研制的功能材料型智能包裝通常是采用濕敏、光電、溫敏、氣敏等功能材料，并且對環境因素具有“識別”和“判斷”功能。如圖2所示為感溫變色勺。

信息型智能包裝是指以反映包裝內容物及其內在品質、運輸和銷售過程信息為主的新型技術。包括兩方面：一是商品在倉儲、運輸、銷售期間，周圍環境對其內在質量影響的信息記錄與表現；二是商品生產信息和銷售信息的記錄。記錄和反映這些信息的技術涉及化學、微生物、動力學和電子技術。可以說信息型智能包裝技術是最有發展活力和前景的包裝技術之一，如圖3所示為用于食品品質安全領域的TTI時間溫度指示標簽。

3.智能包裝的應用領域

包裝作為供應鏈體系的載體，與產品上下游企業密切相關，在產品原材料、生產、倉儲、物流、銷售、消費的整個生命周期中扮演著重要角色。從國內外智能包裝發展現狀來看，智能包裝主要應用于關注商品品質和信息安全的領域，比如食品、藥品、化妝品、大健康、煙酒等。

但隨著高新技術的快速發展以及消費需求的不斷升級，特別是2017年以來“新零售”理念的推進，對于智能包裝的需求更為明顯和迫切，我們相信，智能包裝的應用領域將會進一步擴大，未來將會拓展到與人們生活及國民經濟相關的各行各業。

智能包裝應用案例

近年來，智能包裝技術研發和應用逐漸成為產業界關注的熱點，誕生出一大批應用于不同行業和場景的智能包裝案例。

意大利藥品包裝解決方案廠商Palladio集團與美國E-ink公司合作開發了一款名叫PhutureMed智能藥品包裝。它包含了智能傳感器，用來監控藥品的環境氛圍，如溫度、濕度等，還有計時器、激活扳機，并有一個由E-ink制作的顯示界面來顯示跟蹤的信息。該包裝可用來記錄、跟蹤藥盒所有的開關動作，當藥品被患者取出，信息將被收集并分享給醫務人員，甚至在電池電量耗盡的情況下仍在記錄。

英國印刷電子公司Novalia與聯合利華合作開發了一款光電傳感食品包裝，它包含了傳感器、揚聲器、電池和通信設備，可應用到不同的包裝領域，包括紙張、紙箱板和合成基板等。通過超薄觸摸傳感器連接到一個采用印刷導電油墨的微控制器。當購物者觸摸顯示屏時，可通過電池供電的微型揚聲器聽到聲音，有助于消費者作出更明智的購買決策。

勁嘉集團與茅臺酒合作開發了一款茅臺醇物聯網感知包裝。該包裝支持NFC芯片防偽追溯功能，消費者通過專屬的盒知App，可鑒別茅臺醇真偽，通過產品生命值了解茅臺醇全生命周期信息；支持AR功能，可通過AR向消費者展示品牌文化、3D防偽指南、營銷游戲等內容，消費者通過手機攝像頭掃描即可體驗；支持區塊鏈數據，讓茅臺醇在生產、運輸、倉儲、銷售、消費、飲用等環節具備數據采集功能，通過區塊鏈分布式數據，協助酒廠經營管理，了解市場。