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

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，這些是傳統(tǒng)包裝技術(shù)所不能達到的。

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行展現(xiàn)的技術(shù)，具有四個特點：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)，形成決策并傳達相應(yīng)的信息。這些特點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，使消費者在選購商品時能夠準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)向消費者傳達的信息是食品上的細菌會隨溫度和時間的增加而增加，在細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，當內(nèi)圈完全變黑時，就意味著食品不再新鮮，受潮情況嚴重，不能進行食用。

圖1 TTIs標簽

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證碼查詢，借助辨別設(shè)備自動識別真?zhèn)?，更加高端、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，掃描二維碼后會進入哇哈哈公司的官方微信平臺以供消費者查閱食品真?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標簽和閱讀器以及其他傳感器等聯(lián)合使用，消費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)，目前主要運用在保健品、飲品等物品的標簽，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菌、影響質(zhì)量?？咕ｕr一直是銷售者和消費者關(guān)注的熱點，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)置標簽上便可自動去除消耗包裝內(nèi)的氧氣成分，主要運用在餅干、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)的不斷進步，把納米無機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，可持續(xù)包裝，是一種必然的趨勢?？沙掷m(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，都遠超于傳統(tǒng)的包裝材料帶來的實用效果。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。針對我國每年浪費的食品數(shù)量非常之龐大及嚴重的食品安全問題，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)達國家，但發(fā)展?jié)摿薮?。我國市場化進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烈的需求。創(chuàng)新實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，更要跟緊當今信息化轉(zhuǎn)變的腳步，從而實現(xiàn)一種創(chuàng)新實用的包裝工藝，展現(xiàn)包裝材料和包裝技術(shù)在現(xiàn)實中的盡善盡美，因此包裝所肩負的功能也越來越多，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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