智能化技术在食品包装中的应用研究

文 秦祯圆 王建华 任蔚琪 李玲

智能化技术在食品包装中的应用研究

文 秦祯圆 王建华 任蔚琪 李玲

大量的商品生产促使商业的迅速发展，商品的数量和品种也越来越复杂多样。新产品的出现对包装设计提出了新的挑战。特别是社会信息技术的快速发展，人们生活的节奏越来越快、购物方式也发生了转变，对于消费者来言：要求商品包装更便利更简洁；对于供应商来言：要求商品包装在流通领域更加人性化，便于运输和保质。为此，包装的功能健全、材料选择、结构及设计手法进入到一个全新的智能化阶段。尤其智能化技术研究成果巧妙合理的运用到包装领域，带来了更多的个性化、人性化的功能和特点，这些是传统包装技术所不能达到的。

智能化技术

智能化技术为智慧和能力的结合体，即从感觉到记忆再到思维然后通过行为和语言进行展现的技术，具有四个特点：一是感知外部世界，获取外部信息的能力，这是智能技术应用的前提条件和必要条件；二是能够记忆存储感知到的外部信息且利用已有的技术对信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策；三是通过与环境的相互作用，使自己能够适应环境变化；四是能够对外界的刺激作出反应，形成决策并传达相应的信息。这些特点在食品包装上可以得到很好的体现，尤其在食品包装的防潮、保鲜、抗菌、防伪、回收利用等方面效果更为明显，更好的让食品在健康、安全卫生的环境下储存流通。

食品包装的智能化技术

1.防潮技术

普通的防潮包装通常使用透湿度极小的防潮玻璃纸、石蜡纸、防潮平粘合纸板、铝塑复合防潮纸（阻隔膜）、白脱纸等材料对商品进行包装，而智能化的包装技术不仅仅只是对材料的选择更是对智能化的技术的提升，通过材料的协同和信息技术的融合，使消费者在选购商品时能够准确判断该商品的新鲜度和存储时间长短。典型智能化防潮包装是法国的“不二价”超市连锁店在一些新鲜食品上使用“时间温度指示”的包装技术，简称TTIs技术（见图1），该技术会直接显示食品在某随时多变的温度下的保存时间长短，这种包装技术的外观像射击用的靶子，有许多圈套圈的透明圆环，中心的环里含有特殊化学物质，物质的颜色开始透明的，但会随着温度、湿度的变化，发生化学聚合反应，颜色由原来的透明逐渐变深，最终变为黑色。这种技术向消费者传达的信息是食品上的细菌会随温度和时间的增加而增加，在细菌增加的同时指示技术中的化学物质的颜色也相应发生变化，当内圈完全变黑时，就意味着食品不再新鲜，受潮情况严重，不能进行食用。

图1 TTIs标签

2.防伪技术

智能防伪技术区别于传统的防伪技术，在辨别食品真伪时不再需要手动输入验证码查询，借助辨别设备自动识别真伪，更加高端、便利。新型的防伪技术主要有二维码防伪技术、RFID、激光防伪标签（全息防伪）等，这些防伪技术的使用可有效的降低虚假商品的出现，净化消费市场。

二维码防伪技术是通过喷墨印刷方式，将商品的相关信息浓缩成矩阵图而且每一件商品均有属于自己身份的矩阵图，一码一物，不易被复制或伪造。其原理为图2：

图2 二维码防伪技术流程图

现在市面上绝大多数食品外包装上均使用智能化的防伪技术，比如牛奶，伊利牛奶的外包装底部印有条形码，使用手机APP软件扫描条形码会出现奶制品的口味及商品简介，而哇哈哈AD钙奶的外包装上不仅印有条形码还有二维码，扫描二维码后会进入哇哈哈公司的官方微信平台以供消费者查阅食品真伪和其他信息。

RFID又叫无线射频识别，通过无线电讯号识别特定的相关数据，是产品电子代码的载体，其最特殊的地方在于芯片无法复制、高度防伪，此外还可以查询食品安全溯源和追踪流通。

图3 RFID标签

图4 RFID系统的基本模型

RFID的防伪技术通常用于食品、贵重物品、证件防伪，食品最典型的便是五粮液酒。五粮液白酒一直是使用RFID技术防伪，在外包装盒瓶身均有此标志，在国外食品的包装多采用此技术防伪，使用RFID技术便于管理、使用方便，能有效提高管理以及流通效率，其食品安全管理系统如图5所示，通过RFID标签和阅读器以及其他传感器等联合使用，消费者可以看到食品的供应链注册者相关信息、食品质量评估以及其他安全服务信息。

图5 RFID食品安全管理系统框架示意图

激光标签防伪又称为全息防伪技术，使用激光彩色全息图制技术和模压复制技术的防伪技术，主要采用3D光学、加密技术，目前主要运用在保健品、饮品等物品的标签，因使用模压复制技术，所以图案极难复制，防伪程度高。随着技术的进步，激光防伪技术也和其他防伪技术连用，逐步增加防伪难度。

3.抗菌保鲜技术

长时间暴露在空气中的食品会导致水分流失、表皮褶皱、重量减轻、维生素流失且会滋生细菌、影响质量。抗菌保鲜一直是销售者和消费者关注的热点，也是销量的重要保障。根据抗菌作用和需求抗菌包装技术可以分为释放型、固化型、吸收型。

释放型抗菌包装技术就是将抗菌剂加入聚合物树脂中，通过混合制成抗菌材料进行迁移释放对食品杀菌，常见的抗菌剂有二氧化硫和异硫氰酸烷基酯，将它们放在密闭阻隔包装中使用，低浓度下对所包装的食品散发很微弱的气味，可以延长肉蛋类、水果、生鱼片、三明治等食品的货架期。

固化型抗菌包装技术主要是通过对包装材料处理从而抑制微生物的生长，不释放抗菌剂；如德国包装技术协会的研究人员与加工工厂合作研制出利用复合树脂等材料运用专有的涂层技术在塑料包装膜上赋予一层防腐抗菌材料，主要运用在液体饮料的包装盒或包装瓶上，使食品更加安全可靠，延长贮藏期。

吸收型抗菌包装技术主要是通过吸收、消除和抑制微生物的生长繁殖，常见的技术如内贴式去氧剂，就是将此贴在包装的内侧或者隐藏于内置标签上便可自动去除消耗包装内的氧气成分，主要运用在饼干、面包、巧克力、熏肉制品上，保鲜效果优良。随着科学技术的不断进步，把纳米无机抗菌材料融入到包装材料中，充分利用了它的耐热、无菌、高渗透、除臭、除锈易开封等性能研发出了新型纳米包装技术。

4.回收利用技术

智能化包装材料的发展解决了食品不能长时间贮藏的问题，但也因此给环境和资源带来了巨大的危机，可持续包装，是一种必然的趋势。可持续包装大致分为三个途径：

使用可再生原材料：NatureWorks生产的一种名为Ingeo的生物聚合物，属于低温加工材料，耗能源材料更少且耐高温，具有很好的生物可降解性，此外纤维素、壳聚糖、淀粉等生物材料也广泛应用于包装，这一类材料安全环保、可生物降解，在应用过程中可以和智能技术连用，扩宽其应用范围。

利于回收和多次循环使用：主要表现在分拣方面。采用高技术光学方法，依据颜色、结构和形状来分选聚合物和树脂粒料，通过检测并除去各类缺陷和杂质（如变色、黑斑、染料滴、烧斑、结对和表面起纤等），可提取纯净、高价值的材料，从而改善最终产品的质量。

包装小型化轻量化：注意选材时减少垃圾的产生量。例如薄膜：它的趋势是薄膜的轻量化，HDPE树脂、金属催化剂的聚烯烃以及其它优秀的阻隔性包材等就是具有超韧性、能加工较薄的新型原料。帝斯曼集团最近推出了改性聚酰胺产品，薄膜中的结晶速度比传统聚酰胺-6慢得多且具有更好的拉升性，从而在加工条件方面不但节省了很多原料也为加工商提供了更大的操作空间。

智能化包装的发展前景

现代工艺、技术的改进和创新，带动了智能包装的飞速发展，智能化食品包装使用的新兴的包装材料无论是防潮、抗菌、防伪还是回收利用，都远超于传统的包装材料带来的实用效果。智能化的食品包装在慢慢方便着人们的生活，需求量在不断的增大，产值在提高。针对我国每年浪费的食品数量非常之庞大及严重的食品安全问题，未来中国的发展中也非常注重保障食品安全和利用。虽然我国智能包装的发展相对落后于发达国家，但发展潜力巨大。我国市场化进程加快智能化的食品包装在我国市场在快速增长。简单、传统的食品包装形式逐渐不能满足消费者对商品的购买与使用，人们对食品安全日益的关注以及减少食品腐烂的损失上有强烈的需求。创新实用的智能化食品包装将是智能化发展中的必然产物。智能化食品包装具有广阔的市场前景。

结论

智能化的食品包装已发展成一项工程技术，在科学技术快速发展的今天，包装技术和包装材料已不再只是简单直观的东西，而是融入了现代信息，营销心理、多媒体、生物材料等各学科技术，融入了智能化，在不断的创新，不断的完善。使得食品包装的行列里增添了新的潮流，拓展了包装市场，促使企业不断的提高生产质量和技术创新。智能化包装不仅增加了市场竞争力，为企业带来利益。改善产品和消费者的关系，满足现代流通系统的要求，提高食品健康新鲜度和流通安全性的地位。而满足不断发展需求的食品类型越来越繁多、千姿百态，特性各异对包装要求也各有不同。要把智能包装普及到位，更要跟紧当今信息化转变的脚步，从而实现一种创新实用的包装工艺，展现包装材料和包装技术在现实中的尽善尽美，因此包装所肩负的功能也越来越多，需不断研究、探索和创新加大对包装的智能技术开发。

（作者单位 桂林理工大学）

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