智能包裝的發展現狀、發展趨勢及應用前景

羅俊杰 宋陽曦 申展 易立

1.西南技術工程研究所 重慶 400039

2.陸軍裝備部駐重慶地區第六軍代室 江蘇宿遷 400042

1 智能包裝的技術分析

1.1 結構型智能包裝

結構型智能包裝指通過增加或改進部分包裝結構，而使包裝具有某些特殊功能和智能型特點，此類包裝問世初期主要應用于醫藥包裝領域，現已擴展到飲料、食品、電商等更多領域[1]。BAS公司專門設計的一種用于農藥產品的顯竊啟智能包裝見圖1。該包裝頂部是一個可取下的配套量杯；量杯下部是醒目的黃色冠蓋；冠蓋外側設計有白色T型塑料封條（圖1a）。取用藥品時，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，此時會進一步破壞水平方向的T型塑料封條（圖1b-iii）；最后倒出農藥（圖1b-iv）。雙重的防竊啟設計很好地解決了農藥包裝被不當使用的問題。

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行非接觸雙向通信的識別技術，它通過射頻信號識別并處理商品的相關信息，進而完成對產品的識別或控制功能。RFI通常由2個重要組件組成：RFID標簽和RFID讀取器，其工作原理見圖2。首先須將RFID標簽貼于外包裝上；當帶有RFID標簽的包裝件進入磁場感應區后就會產生感應電流，借此將信息無線發送給RFID讀取器；讀取器將收到的信息上傳至RFID電腦終端，經電腦分析處理后的數據又可反饋給RFID標簽。這些數據一方面供消費者了解產品信息，另一方面又可供生產商遠程掌握產品狀況，從而更好地調整銷售策引。

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、氣敏等功能材料對環境因素具有識別和判斷功能，美國開發了很多實用的功能材料型智能包裝，如光學涂料試驗中心和PA技術公司研制出在外力作用下會變色的塑料薄膜，一旦薄膜被動用，就會變色，提供警示信號。美國國際造紙公司采用以色列能量紙公司開發的超薄柔軟電池，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者[2]。

2 智能包裝目前的困境

2.1 標準混亂或缺失

目前國際上關于智能包裝的標準有很多，如ISO，IEC，EOC.Global，UID，AIM-global，IP-X等，這些標準目前各行其道，難以統一，而我國目前尚無官方的智能包裝技術標準。這種現狀使得智能包裝開發和應用定位都比較混舌。不論是互不統一的國際標準還是暫時缺失的國內標準，都造成智能包裝很難保護自身的技術、經濟和安全利益，嚴重制約了其發展前景。

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，由于技術等原因導致智能包裝成本目前尚未達到大眾水平。例如，市場調研發現目前酶促型、聚合型和擴散型TTI的成本分別約為0.5元/個、1元/個和2元/個。再如RFID標簽目前的主要成本包括：標簽芯片約0.5美分（按600美元/12萬個計），標簽天線約1美分，標簽嵌入材料約1美分，合計3美分，折合人民幣約0.2元。可見目前的價格水平對商家而言尚有壓力，這也是造成目前智能包裝推廣困難的主要原因。

3 智能包裝的發展趨勢

3.1 標準化

技術標準是行業發展的指導性文件，因此，政府及相關行業人員應積極做出調整，建立體系化的智能包裝標準，來指導和監管智能包裝行業的健康快速發展。

3.2 低廉化

高成本已成為妨礙智能包裝發展的主要因素之一。智能包裝何時真正在價格上達到親民水平，何時才能全面普及。通過技術的提升、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展的必然趨勢。

3.3 網絡化

智能包裝的任務之一是監測包裝內容物的各種信息。伴隨著RFID、NFC、TTI、二維碼、智能傳感器等技術的進一步發展，智能包裝將更多地由智能組件、互聯網及包裝件三要素構成。屆時智能包裝將更準確及時地反饋產品信息，并傳遞給后臺大數據庫進行分析與管理，從而實現產品與數據的交互管理，真正實現智能化、網絡化；包裝件本身將僅作為一種智能載體而存在。

4 智能包裝應用前景

4.1 食品藥品安全領域

因智能包裝不僅可以保護產品，還具有防偽溯源的作用，故其在對安全問題倍加重視的食品藥品行業得到廣泛應用。國內許多企業已引進智能包裝技術，逐步實現產品的全程追溯[3]。

4.2 現代化物流領域

近年來我國物流業尤其是外賣及其他冷鮮食品行業發展迅速，這對智能包裝提出了更高的要求。物流業借助智能包裝的全程追蹤系統對食品的運輸路線和運輸過程中產品信息進行實時監控管理，及時掌握產品貨架期及產品庫存問題，優化庫存，整合資源，實現物流業的智能化管理體系。

5 結語

綜上所述，結構型智能包裝通過改進或增強包裝的部分結構，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用射頻識別或二維碼技術，能夠智能地記錄或反饋產品信息；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用于食品包裝領域，變色型包裝和發光型包裝是其主力軍；結合3D打印或虛擬現實技術的包裝是新型智能包裝的代表，其在增加產品附加值和交互性方面具有優勢。智能包裝是未來包裝的發展方向，市場潛能巨大，我國應在智能包裝研究特別是理論研究上投入更多資源。