后疫情時代智能包裝發展的現存問題及對策研究

文/高艷飛，張文波，孫惠芳

（1.中山火炬職業技術學院；2.中山市中榮印刷集團股份有限公司）

新冠肺炎疫情的大爆發，給全球的政治、經濟、文化、生活等方方面面造成了前所未有的暴擊。經歷了“談疫色變”的洗禮后，健康和安全再次成為人們內心的迫切需求。作為產品交易中必不可少的重要環節，包裝重新引起了人們的高度重視。人們對包裝的需求已經從最初的防護產品和促進銷售逐漸轉變為信息追蹤、自動識別、抗菌防疫等更高的要求。這些新的需求，正是智能包裝所具備的獨特優點。智能包裝技術，最早源于19世紀80年代的防兒童開啟包裝（Child resistant packaging），通過特定的結構設計，可以有效防止兒童誤食藥品的風險。關于智能包裝的定義，直到1992年全球第一次智能包裝學術會議才給出較為明確的說法，具體為“利用新材料和新技術通過一定的結構設計使包裝具備一系列的智能功能（探測、傳感、識別、記錄、追蹤、交互、反饋等），方便消費者及時準確地掌握產品的相關信息（生產、儲運、包裝、使用方法、注意事項）的完整包裝系統”。由定義不難看出，智能包裝不同于傳統包裝，它增加了智能功能，使包裝具備了更多和更新的功能，可以最大限度地滿足消費者的需求，成為未來包裝行業的發展方向。

《中國包裝工業發展規劃（2016—2020年）》對智能包裝也提出了新要求，強調要以智能包裝為兩化深度融合的主攻方向，推進生產過程的智能化水平。為積極響應國家政策，結合當前國際國內形勢，從后疫情時代與智能包裝的關聯內涵出發，詳細分析了當前智能包裝的現存問題，并提供了相應的對策建議，以期為智能包裝的發展提供一定的理論參考。

一、后疫情時代與智能包裝的關聯內涵

后疫情時代，是指以疫情被基本控制為起點，社會、政治、經濟、文化等各個方面相比疫情爆發前發生了深刻變化的歷史發展時期。這個時代的特征是，疫情并未徹底結束，人們的防護意識普遍增強，各行各業重新謀劃各自的發展方向以適應時代的要求。由于后疫情時代少聚集的特點，快遞和外賣行業出現迅猛發展勢頭。據不完全統計，中國外賣市場規模現已超過6500億元，覆蓋了4.6億消費者，預計2020年線上餐飲在整個餐飲行業中的占比將超過20%。同時，2020年1-8月，全國快遞服務企業業務量累計完成480.5億件，同比增長25.4%；業務收入累計完成5274.5億元，同比增長14.1%。快遞和外賣行業的快速發展，必然會促進對包裝的大量需求，從而帶動包裝工業的蓬勃發展。智能包裝除了反饋常見的產地、商標、保質期等信息，還需要能夠記錄其流通途徑，追蹤到所有接觸者，自動識別新鮮度、智能檢測出包裝上的細菌種類及含量等多重功能，使消費者可以清楚地了解產品和包裝的實時動態，獲得健康安心的服務體驗。從這一角度來講，后疫情時代為智能包裝的發展提供了時代背景，智能包裝的發展為后疫情時代提供了技術支撐和服務，是包裝產業在后疫情時代發展的必然產物。基于此，后疫情時代與智能包裝的關聯內涵是前者是后者發展的加速器，加速了用于智能包裝的新技術、新材料和新工藝的研發和設計，而后者是包裝產業在應對前者的歷史變革中的有效措施，促進了包裝工業的健康良性發展。

二、智能包裝的現存問題

（一）生產成本過高

典型的酶促型時間溫度指示劑（TTI）如Vitsab?公司的 CheckPointTM智能標簽，如圖1所示。由于酶對溫度的變化特別敏感，當溫度超過酶反應的臨界值，底物就會與酶發生酶促水解反應，致使體系的pH值降低，指示標簽圓形區域的顏色逐漸從綠色變成紅色。RFID標簽是由RFID天線、溫度傳感器、氣體傳感器、讀取器及服務器組成的智能標簽，如圖2所示。當RFID標簽被貼在商品外包裝上，用戶或廠商就可以借助智能手機或感應設備對商品的所有信息進行查詢和溯源，實現了信息的全反饋。

圖1 酶促型時間溫度指示劑

圖2 RFID智能標簽

由于需要用到發光或變色材料、反應酶、RFID、NFC、芯片及智能傳感等器材，致使智能包裝的成本一直較高。據市場調研結果顯示，時間溫度指示劑（TTI）的最低售價約為0.5元/個，而RFID標簽的最低成本約為0.2元/個。這相比于普通的薄膜類包裝材料，成本貴了近幾十倍。由于成本的居高不下，給包裝的使用廠商造成了巨大的經濟壓力，這也嚴重制約了智能包裝的實際應用和推廣。

（二）專業人才匱乏

智能包裝涉及了計算機、光學、化學、電學、生物、材料、印刷及包裝等多個學科，是眾多學科交叉融合的產物。顯然，當前的高校培養模式無法培養出具備這樣能力的人才。另外，由于基礎研究薄弱，當前對于智能包裝的研究技術僅停留于感知和記錄信息階段，要想智能地去交互和反饋，還需要很多專業的技術。而對口的專業人才特別匱乏，特別是高性能材料和智能芯片開發領域的人才更是寥寥無幾。

（三）功能與智能獨立

由于包裝種類的多樣性，功能性包裝已經發展的相對成熟，如氣調包裝、阻隔性包裝、抗菌包裝、自加熱/制冷包裝等，很多都已經實現了工業化生產，并廣泛應用于果蔬、食品和藥品的包裝。但是這些功能性包裝尚不屬于智能包裝范疇，因為缺乏有效的自感知、自識別、自處理等能力。尤其是在后疫情時代，抗菌包裝成為人們青睞的對象，人們迫切希望通過包裝材料的抑菌性能，有效消滅病菌，達到保護健康的目的。但是當前的抗菌包裝無法自動檢測出細菌和病毒的種類及含量，也無法可視化的告訴消費者其具體的細菌含量及指標。同時，市售的自加熱食品包裝，如圖3所示。盡管號稱自加熱，仍然需要使用者將包裝打開，然后按照要求將水分別加入到米飯和加熱包中并加蓋，才能完成食物的烹飪。這些功能包裝與智能包裝完全脫節，無法發揮智能包裝的顯著優勢。

圖3 市售的自加熱包裝及其內包裝物

（四）交互性環節薄弱

智能包裝的顯著特點就是可以與人進行交互和反饋，但是目前的技術主要局限于連接互聯網，查詢相關信息，尚無法實現信息的交互和及時反饋。尤其是對于最新的AR、VR及3D打印等新技術，交互性方面存在內容單調、成本較高、效果不理想等問題，不僅挫傷了包裝使用商的興趣， 也無法給消費者良好的使用體驗。另外，當前的交互體驗大都依賴于智能手機，這對于未使用智能手機的老人或小孩，也無法實現其智能交互的功能。

三、智能包裝的發展有效對策

（一）“四新”（新材料、新技術、新結構、新工藝）降低成本

智能包裝是材料、技術、結構和工藝集成的產物。當前之所以成本較高，主要原因在于材料的價格較高，如用于TTI的溫控材料和變色染料，用于RFID的導電油墨及用于NFC的微型芯片和傳感器等材料，其自身成本普遍較高。同時，當前用于智能包裝的技術水平較為低下，基本上只處于初級階段，無法實現包裝的輕量化和簡易化，致使智能包裝用材量較多，成本降低有限。通過結構的智能設計可以實現包裝的防護安全性。圖4是一款防兒童誤食的藥品智能包裝，藥盒的兩側有兩個內嵌式的按壓按鈕，鎖緊時左右按鈕是按不動的，當解鎖后，需要同時按住左右兩個內嵌式按鈕，這樣藥盒的蓋子才會打開，有效地防止了兒童誤食藥品的風險。

另外，由于智能包裝是一種全新的包裝技術，行業尚缺乏成熟配套的工藝生產線，無法最大限度地提升生產效率，成本自然也會居高不下。因此，要大力發展智能包裝，必須要從新材料、新技術、新結構和新工藝等方面入手，以性價比更高的新材料為基礎，采用高效簡單的新技術，設計出符合智能包裝需求的新結構，并配套適合智能包裝生產的新工藝，必然會從根本上降低成本，贏得廣泛的市場競爭力。

圖4 防兒童誤食的智能藥品包裝

（二）強化專業人才培養

人才是強業之本，行業的發展離不開優秀人才的貢獻。針對智能包裝人才匱乏的現狀，高校應該發揮人才培養主陣地的重要作用。各大開設包裝專業的院校應該加大合作力度，增設智能包裝專業或方向，并組織行業內的專家進行研討，制定智能包裝人才培養方案。以人才培養方案為基礎，大力引進人工智能、光電理化、計算機、生物傳感等領域的高端人才為教師，加強師資隊伍建設，為培養合格的智能包裝人才打好基礎。同時，部分已經開始智能包裝生產的企業，也應該選派優秀的員工去高校進修學習，進一步加強理論與實踐相結合，促使他們成為既懂理論、又會實踐的專業技能人才，著重培養為智能包裝領域的“大國工匠”。

（三）功能化+智能化深度融合

智能包裝是為了智能地實現產品的包裝及其附屬功能，其最終目的也是為了更好地服務產品的功能。因而，智能包裝是功能包裝的衍生和發展。在功能包裝的基礎上，開發具有智能效應的功能包裝，將具有更加深遠的意義。后疫情時代，人們對抗菌/病毒包裝的需求達到了極點。但是當前的抗菌/病毒包裝僅僅是將抗菌/病毒的元素或填料加入到包裝材料中實現抗菌/病毒作用，無法直觀地告訴消費者該包裝物對細菌/病毒的殺滅情況，也無法實時地檢測細菌/病毒的含量。圖5是一款將智能技術和抗菌包裝深度融合的包裝設計，利用智能傳感器可以有效地監測包裝物表面的細菌含量，并通過智能顯示屏動態地展現出來，真正讓消費者買的放心、用的安心。

圖5 可以顯示包裝物細菌含量的智能包裝

（四）信息網絡技術（互聯網+，物聯網，大數據、云計算、人工智能等）增強交互性

智能包裝相對于傳統包裝的顯著附加值就是其具有豐富新穎的交互性。人們只需要通過智能手機掃描二維碼或NFC碼，就可以清楚地掌握商品的各類信息，包括生產日期、流通途徑、保質期限、產品品質變化等各類信息。尤其是隨著3D打印技術、VR技術及AR技術的運用，智能包裝的交互性體驗上升了一個新的臺階。圖6是華為的力博得智能牙刷的智能包裝，通過智能手機掃描牙刷包裝的二維碼，即可下載智慧生活APP，然后就可以清楚地查詢自己的刷牙情況，包括刷牙得分、刷牙模式、刷牙時長、刷牙起始區、刷牙記錄等，更好地幫助人們養成愛護牙齒的好習慣。

圖6 基于APP的智能牙刷包裝

據報道，2020年兩會期間，智能包裝就被引入到了專家的飲用礦泉水包裝上，專家只需要掃描二維碼，就能顯示專家的姓名及具體信息，實現了一對一的DIY個性化定制需求。再如，深圳裕同設計了一款中秋月餅包裝，當親朋好友收到月餅后，使用手機掃描月餅包裝上的二維碼，就可以聽到寄送者的內心獨白，感人而富有創意，贏得了廣大消費者的喜愛。但是，總體看來，目前智能包裝在交互性方面還很薄弱，內容尚顯單調，形式也很單一。今后要加大信息網絡技術，如互聯網+，物聯網，大數據、云計算、人工智能等的應用，最大限度地增強用戶的體驗舒適感，讓消費者在享受智能包裝便捷的同時，感受不一樣的樂趣。

結語及展望

縱觀當前國際疫情形勢，國外依舊很嚴峻，國內也時有無感染者報道，后疫情時代或將持續很長一段時間。作為后疫情時代的典型代表，智能包裝必將迎來全新的發展機遇期。尤其是能夠智能檢測和顯示細菌/病毒含量的智能抗菌包裝，有望成為智能包裝的攻克難點和熱點。同時，也必須清楚認識到智能包裝的成本高、人才少、智能和功能獨立、交互性效果差等問題依然存在，要努力向低廉化、強人才、深融合、促交互等方向發展。