智能包裝技術在果蔬農產品包裝中的應用研究＊

李婷

（重慶商務職業學院，重慶 401331）

隨著電商的快速發展，尤其是新冠疫情的影響，果蔬農產品快遞需求逐年增加，并且果蔬農產品是人們生活中不可缺少的必需品。中國交通運輸部官網數據顯示，2019 年，中國郵政網絡寄遞農產品3 億件，網絡銷售額已經超過3 000 億元。隨著產業轉型，在《中國包裝工業發展規劃（2016—2020 年）》中也強調要重點發展綠色包裝、安全包裝、智能包裝，大力發展新型包裝產業[1]。在果蔬農產品包裝的設計上，如何結合智能技術來提高果蔬農產品包裝的保鮮功能，是目前果蔬農產品包裝發展的方向。

1 果蔬農產品包裝現狀

果蔬農產品采摘后在貯藏、運輸、銷售過程中會受到空氣中的水蒸氣、氧氣等因素以及運輸或搬運時的振動等物理因素的影響。此外，果蔬農產品比較容易受到環境、微生物等的影響，如果保鮮不當極易造成腐敗或損傷，就會直接影響果蔬農產品的質量。目前在果蔬農產品銷售市場上，果蔬農產品運輸包裝主要還是采用的傳統包裝技術和瓦楞紙板、塑料泡沫、膠帶等包裝材料，大部分果蔬農產品包裝都沒有結合現代信息技術，沒有針對果蔬農產品在物流運輸過程中的包裝內部的環境需求以及果蔬農產品品質檢測、溯源查詢的設計，果蔬農產品的傳統包裝設計已經不能滿足人們生活的需求，并且在運輸中造成了很多的損失[2]。

目前國內在果蔬農產品運輸研究上非常注重冷鏈運輸系統的研究，針對冷鏈運輸包裝也有相關研究，冷鏈包裝是冷鏈運輸過程中非常重要的一個環節，農產品冷鏈運輸主要是使用制冷技術或者制冷設備，讓果蔬農產品在物流過程中保持一定的低溫進行儲存、運輸和銷售，控制了果樹農產品的低溫環境使果蔬農產品降低損耗。在果蔬農產品的冷鏈運輸中冷鏈包裝主要采用導熱系數較小的EPP、EPS 材質的冷鏈保溫箱和其他包裝配件填充物等，其目的也是在果樹農產品采摘后預冷，維持果蔬農產品包裝內的環境處于低溫，保持果蔬農產品新鮮度。雖然冷鏈運輸系統能很好地保護果蔬農產品，但是，整個環節中要達到冷鏈配送的成本很高，比如需要相應的實現冷鏈技術的設備，以及能達到冷鏈運輸條件的運輸裝備等，而個體戶、小企業的果蔬農產品運輸銷售根本無法達到冷鏈運輸的條件。所以需要研究將智能技術和新型包裝材料融合到果蔬農產品包裝中，能在各種運輸條件下保障果蔬農產品的品質，降低資源浪費[3]。

2 智能包裝技術概述

智能包裝技術是指應用物聯網技術、信息技術、VR 技術等智能技術在傳統包裝材料、結構上，實現消費者、供貨商、運輸人員等人群與包裝件在流通、銷售、儲運等環節的信息交互功能的包裝技術。智能包裝技術可以達到包裝中產品的監測、信息自動傳遞、控制包裝內環境、記錄產品質量信息的新功能。中國對于智能包裝技術的分類方式有2 個方向：①按采用指示劑、傳感器技術等進行分類；②按采用功能型包材、功能型結構、信息技術等進行分類。但2 個方向的分類方式界線不是很明顯，界線比較模糊。隨著物聯網技術、信息技術等的快速發展，本文結合目前農產品智能包裝的需求，將應用在果蔬農產品運輸包裝上的智能包裝技術分為果蔬品質檢測技術、包裝內部環境條件監測技術和信息交互技術[4]。

智能包裝與智能包裝技術在概念上就是不一樣的，智能包裝是一個系統性的概念，智能包裝系統的實現需要借助智能包裝技術、智能包裝設備以及物聯網技術等。智能包裝，亦可稱為智能包裝系統，主要包含2 個部分，一個部分是智能包裝技術（包含智能包裝設備），另一個部分是信息數據運營。而智能包裝技術是是將指示劑、傳感器等智能技術與包裝融合的一種技術。智能包裝與智能包裝技術的關系如圖1所示。

圖1 智能包裝與智能包裝技術的關系圖

3 果蔬農產品智能包裝技術的應用

3.1 果蔬農產品品質檢測技術

果蔬農產品在運輸、儲存、銷售過程中，如果通過實驗室儀器設備進行實驗檢測的方式來了解在物流過程中果蔬農產品的品質的變化，則大大增加了時間成本和實驗成本，目前果蔬農產品在到達消費者手上的環節中基本上沒有檢測農產品的品質變化。果蔬農產品品質檢測技術的設計可以在傳統包裝上結合氣體傳感器的應用，以監測果蔬農產品在儲運過程中發生代謝作用時包裝內氧氣、二氧化碳等氣體含量的變化[5]。

目前很多傳感器技術可以應用在果蔬農產品多個方面的監測上，具體如下。

新鮮度檢測：果蔬在儲運過程中，由于微生物以及果蔬自身的代謝作用會影響果蔬農產品新鮮度，造成葉綠素、水分含量等的流失。通過傳感器可以檢測其新鮮度的變化。

果蔬成熟度檢測：果蔬在包裝之前，會采摘成熟度比較低的產品，以減少由于運輸時間延長而引起的果蔬農產品腐敗。傳感器通過檢測果蔬農產品在成熟過程中釋放的醛、酯、醇、乙烯等有機化合物確定其成熟度。

果蔬農產品質量檢測：通過傳感器的應用可以檢測出果蔬農產品的農藥含量及其他化學成分的含量，或者通過紅外光譜分析技術檢測顏色、化學成分、微生物含量等主要特征的變化。

3.2 包裝內部環境條件監測技術

果蔬農產品所在包裝的內部環境因素，比如溫度、濕度、氣體含量等都是影響果蔬農產品品質的環境因素。果蔬農產品所在的包裝內部環境條件不適宜，會引起果蔬農產品品質、新鮮度發生變化。在果蔬農產品包裝設計上應用泄漏指示劑、氣體指示劑（泄漏指示劑、氣體指示劑能夠監測食品包裝內部環境水蒸氣、二氧化碳、氧氣等氣體成分的變化，并時刻提供給運輸工作人員和消費者果蔬農產品產品安全信息）等環境感知類智能包裝技術，并結合相應的時間/溫度傳感器對這些包裝內部環境條件信息進行感知測定，再通過對包裝外部環境的調節使果蔬農產品保持最佳的儲運狀態。使用一種顯示果蔬農產品包裝內環境的時間/溫度變化的智能標簽，可以隨時監測果蔬農產品從采摘、包裝、運輸以及銷售到消費者手中每個過程的溫度變化，根據監測到的數據可以實時控制產品包裝的環境。果蔬農產品運輸包裝在儲運、銷售的各個過程都會發生很多破損的情況，破損后會影響包裝內的環境，造成果蔬農產品損耗。

3.3 果蔬農產品信息交互技術

條碼技術是利用光學識別原理進行工作的，是將可查詢的數據信息儲存在由特定的幾何圖形組成的條碼中，并通過相應的識別技術或者設備進行信息獲取。依據條碼的形狀構成可以分為2 類：①條形碼，以寬度不等的黑白豎條進行線性編排；②二維碼，通過二維的幾何圖形進行編排。通過條碼技術能快速獲取果蔬農產品的溯源信息、產品品質信息、運輸信息、其他商業運營信息等，提高管理效率，并且節約人力成本和其他額外的信息數據采集設備成本[6]。

射頻識別技術（RFID）是一種新興的自動識別技術，是一種簡單的無線系統，由一個閱讀器和一個標簽構成。射頻識別技術（RFID）可利用射頻信號實現無接觸式的信息傳遞，并且可通過所傳遞的信息起到識別的功能。射頻識別技術（RFID）系統包含的閱讀器和標簽分別是指能讀取相關產品信息的特殊設備以及具有電子編碼、儲存數據信息的電子標簽，通過接收射頻信號，達到數據信息傳遞和讀取的目的。

增強現實技術（AR）是一種將真實世界信息和虛擬世界信息進行融合的新技術，通過計算機、互聯網等科學技術將設計的虛擬圖像應用到真實生活場景中。增強現實技術（AR）的優點主要表現在產品的交互體驗環節，能讓消費者有更好、更創新、更真實的消費體驗，從而引起消費者購買的興趣。增強現實技術（AR）的另一大優點就是節約了其他設備購置的費用，基本上人們通過智能手機就能產生與產品的交互體驗。

4 展望

隨著網絡信息化技術的發展、信息技術的應用，果蔬農產品智能包裝技術正在飛速發展，消費者對農產品的需求也在不斷的提高[7]。果蔬農產品發生品質變化是由多方因素引起的，通過將傳感器、指示劑、智能標簽等應用到果蔬農產品包裝設計中，保障果蔬農產品在農產品運輸中的質量安全。目前各個專業學科在不斷地交叉、融合，不斷擴展和深入，包裝產業不能局限于傳統產業，要跟隨著時代的進步，將果蔬農產品包裝技術研究和開發擴展到各個專業領域，結合不同的領域來發展智能包裝技術，果蔬農產品的包裝設計要適應新時代的需求[8]。

加深果蔬農產品智能包裝技術理論研究。果蔬農產品的種類比較多，不同的蔬果的水分、營養物質等含量都各不相同，其保鮮需要的環境也有差異，比如對包裝內的氣體比例成分需求就不一致。所以需要再深入加強研究植物學、生物化學、工程力學等理論基礎，強化各種果蔬農產品的保鮮技術的基礎分析。在果蔬農產品從最開始成熟、采摘、包裝到運輸至消費者手中的整個過程中，對不同種類、季節的果蔬農產品進行觀測并建立更完整的質量、新鮮度等檢測數據庫，研究不同的包裝內部環境對不同種類農產品品質的影響指標，為革新果蔬農產品保鮮智能技術奠定理論基礎。

在未來果蔬農產品智能包裝的發展方向上，也可以將納米材料技術、生物技術應用在包裝技術上，設計綠色保鮮、環境友好的智能包裝。結合應用材料學學者研發的保鮮、綠色環保、隔熱、隔冷、減振的新型包裝保鮮材料，減少冷鏈運輸環節，可以降低小企業、個體戶等農產品供應商的冷鏈運輸物流成本，并在環境資源上也降低了冷鏈運輸的能耗。

基于應用傳感器、指示劑等智能技術的基礎，結合果蔬農產品智能包裝結構設計的研究。例如：通過包裝結構的優化設計，與智能標簽應用的結合，方便溯源等信息數據查詢；結合增強現實技術（AR）的應用，提高顧客的消費體驗；結合傳感器技術的應用，保障果蔬農產品的質量和安全等。

構建果蔬農產品物流信息化體系。果蔬農產品包裝屬于農產品物流過程中的重要環節，也是現代物流的重要內容，在互聯網信息技術發展迅速的環境下，結合信息化技術，構建完善果蔬農產品包裝設計系統（包含包裝材料、包裝結構、智能技術等）和農產品物流運輸系統的物流體系，簡化并改善果蔬農產品包裝設計和物流環節，完善果蔬農產品包裝標準，創新果蔬農產品在物流運輸中監測其品質的方式，降低農產品在物流運輸環節中的損耗。