后疫情时代智能包装发展的现存问题及对策研究

文/高艳飞，张文波，孙惠芳

（1.中山火炬职业技术学院；2.中山市中荣印刷集团股份有限公司）

新冠肺炎疫情的大爆发，给全球的政治、经济、文化、生活等方方面面造成了前所未有的暴击。经历了“谈疫色变”的洗礼后，健康和安全再次成为人们内心的迫切需求。作为产品交易中必不可少的重要环节，包装重新引起了人们的高度重视。人们对包装的需求已经从最初的防护产品和促进销售逐渐转变为信息追踪、自动识别、抗菌防疫等更高的要求。这些新的需求，正是智能包装所具备的独特优点。智能包装技术，最早源于19世纪80年代的防儿童开启包装（Child resistant packaging），通过特定的结构设计，可以有效防止儿童误食药品的风险。关于智能包装的定义，直到1992年全球第一次智能包装学术会议才给出较为明确的说法，具体为“利用新材料和新技术通过一定的结构设计使包装具备一系列的智能功能（探测、传感、识别、记录、追踪、交互、反馈等），方便消费者及时准确地掌握产品的相关信息（生产、储运、包装、使用方法、注意事项）的完整包装系统”。由定义不难看出，智能包装不同于传统包装，它增加了智能功能，使包装具备了更多和更新的功能，可以最大限度地满足消费者的需求，成为未来包装行业的发展方向。

《中国包装工业发展规划（2016—2020年）》对智能包装也提出了新要求，强调要以智能包装为两化深度融合的主攻方向，推进生产过程的智能化水平。为积极响应国家政策，结合当前国际国内形势，从后疫情时代与智能包装的关联内涵出发，详细分析了当前智能包装的现存问题，并提供了相应的对策建议，以期为智能包装的发展提供一定的理论参考。

一、后疫情时代与智能包装的关联内涵

后疫情时代，是指以疫情被基本控制为起点，社会、政治、经济、文化等各个方面相比疫情爆发前发生了深刻变化的历史发展时期。这个时代的特征是，疫情并未彻底结束，人们的防护意识普遍增强，各行各业重新谋划各自的发展方向以适应时代的要求。由于后疫情时代少聚集的特点，快递和外卖行业出现迅猛发展势头。据不完全统计，中国外卖市场规模现已超过6500亿元，覆盖了4.6亿消费者，预计2020年线上餐饮在整个餐饮行业中的占比将超过20%。同时，2020年1-8月，全国快递服务企业业务量累计完成480.5亿件，同比增长25.4%；业务收入累计完成5274.5亿元，同比增长14.1%。快递和外卖行业的快速发展，必然会促进对包装的大量需求，从而带动包装工业的蓬勃发展。智能包装除了反馈常见的产地、商标、保质期等信息，还需要能够记录其流通途径，追踪到所有接触者，自动识别新鲜度、智能检测出包装上的细菌种类及含量等多重功能，使消费者可以清楚地了解产品和包装的实时动态，获得健康安心的服务体验。从这一角度来讲，后疫情时代为智能包装的发展提供了时代背景，智能包装的发展为后疫情时代提供了技术支撑和服务，是包装产业在后疫情时代发展的必然产物。基于此，后疫情时代与智能包装的关联内涵是前者是后者发展的加速器，加速了用于智能包装的新技术、新材料和新工艺的研发和设计，而后者是包装产业在应对前者的历史变革中的有效措施，促进了包装工业的健康良性发展。

二、智能包装的现存问题

（一）生产成本过高

典型的酶促型时间温度指示剂（TTI）如Vitsab®公司的 CheckPointTM智能标签，如图1所示。由于酶对温度的变化特别敏感，当温度超过酶反应的临界值，底物就会与酶发生酶促水解反应，致使体系的pH值降低，指示标签圆形区域的颜色逐渐从绿色变成红色。RFID标签是由RFID天线、温度传感器、气体传感器、读取器及服务器组成的智能标签，如图2所示。当RFID标签被贴在商品外包装上，用户或厂商就可以借助智能手机或感应设备对商品的所有信息进行查询和溯源，实现了信息的全反馈。

图1 酶促型时间温度指示剂

图2 RFID智能标签

由于需要用到发光或变色材料、反应酶、RFID、NFC、芯片及智能传感等器材，致使智能包装的成本一直较高。据市场调研结果显示，时间温度指示剂（TTI）的最低售价约为0.5元/个，而RFID标签的最低成本约为0.2元/个。这相比于普通的薄膜类包装材料，成本贵了近几十倍。由于成本的居高不下，给包装的使用厂商造成了巨大的经济压力，这也严重制约了智能包装的实际应用和推广。

（二）专业人才匮乏

智能包装涉及了计算机、光学、化学、电学、生物、材料、印刷及包装等多个学科，是众多学科交叉融合的产物。显然，当前的高校培养模式无法培养出具备这样能力的人才。另外，由于基础研究薄弱，当前对于智能包装的研究技术仅停留于感知和记录信息阶段，要想智能地去交互和反馈，还需要很多专业的技术。而对口的专业人才特别匮乏，特别是高性能材料和智能芯片开发领域的人才更是寥寥无几。

（三）功能与智能独立

由于包装种类的多样性，功能性包装已经发展的相对成熟，如气调包装、阻隔性包装、抗菌包装、自加热/制冷包装等，很多都已经实现了工业化生产，并广泛应用于果蔬、食品和药品的包装。但是这些功能性包装尚不属于智能包装范畴，因为缺乏有效的自感知、自识别、自处理等能力。尤其是在后疫情时代，抗菌包装成为人们青睐的对象，人们迫切希望通过包装材料的抑菌性能，有效消灭病菌，达到保护健康的目的。但是当前的抗菌包装无法自动检测出细菌和病毒的种类及含量，也无法可视化的告诉消费者其具体的细菌含量及指标。同时，市售的自加热食品包装，如图3所示。尽管号称自加热，仍然需要使用者将包装打开，然后按照要求将水分别加入到米饭和加热包中并加盖，才能完成食物的烹饪。这些功能包装与智能包装完全脱节，无法发挥智能包装的显著优势。

图3 市售的自加热包装及其内包装物

（四）交互性环节薄弱

智能包装的显著特点就是可以与人进行交互和反馈，但是目前的技术主要局限于连接互联网，查询相关信息，尚无法实现信息的交互和及时反馈。尤其是对于最新的AR、VR及3D打印等新技术，交互性方面存在内容单调、成本较高、效果不理想等问题，不仅挫伤了包装使用商的兴趣， 也无法给消费者良好的使用体验。另外，当前的交互体验大都依赖于智能手机，这对于未使用智能手机的老人或小孩，也无法实现其智能交互的功能。

三、智能包装的发展有效对策

（一）“四新”（新材料、新技术、新结构、新工艺）降低成本

智能包装是材料、技术、结构和工艺集成的产物。当前之所以成本较高，主要原因在于材料的价格较高，如用于TTI的温控材料和变色染料，用于RFID的导电油墨及用于NFC的微型芯片和传感器等材料，其自身成本普遍较高。同时，当前用于智能包装的技术水平较为低下，基本上只处于初级阶段，无法实现包装的轻量化和简易化，致使智能包装用材量较多，成本降低有限。通过结构的智能设计可以实现包装的防护安全性。图4是一款防儿童误食的药品智能包装，药盒的两侧有两个内嵌式的按压按钮，锁紧时左右按钮是按不动的，当解锁后，需要同时按住左右两个内嵌式按钮，这样药盒的盖子才会打开，有效地防止了儿童误食药品的风险。

另外，由于智能包装是一种全新的包装技术，行业尚缺乏成熟配套的工艺生产线，无法最大限度地提升生产效率，成本自然也会居高不下。因此，要大力发展智能包装，必须要从新材料、新技术、新结构和新工艺等方面入手，以性价比更高的新材料为基础，采用高效简单的新技术，设计出符合智能包装需求的新结构，并配套适合智能包装生产的新工艺，必然会从根本上降低成本，赢得广泛的市场竞争力。

图4 防儿童误食的智能药品包装

（二）强化专业人才培养

人才是强业之本，行业的发展离不开优秀人才的贡献。针对智能包装人才匮乏的现状，高校应该发挥人才培养主阵地的重要作用。各大开设包装专业的院校应该加大合作力度，增设智能包装专业或方向，并组织行业内的专家进行研讨，制定智能包装人才培养方案。以人才培养方案为基础，大力引进人工智能、光电理化、计算机、生物传感等领域的高端人才为教师，加强师资队伍建设，为培养合格的智能包装人才打好基础。同时，部分已经开始智能包装生产的企业，也应该选派优秀的员工去高校进修学习，进一步加强理论与实践相结合，促使他们成为既懂理论、又会实践的专业技能人才，着重培养为智能包装领域的“大国工匠”。

（三）功能化+智能化深度融合

智能包装是为了智能地实现产品的包装及其附属功能，其最终目的也是为了更好地服务产品的功能。因而，智能包装是功能包装的衍生和发展。在功能包装的基础上，开发具有智能效应的功能包装，将具有更加深远的意义。后疫情时代，人们对抗菌/病毒包装的需求达到了极点。但是当前的抗菌/病毒包装仅仅是将抗菌/病毒的元素或填料加入到包装材料中实现抗菌/病毒作用，无法直观地告诉消费者该包装物对细菌/病毒的杀灭情况，也无法实时地检测细菌/病毒的含量。图5是一款将智能技术和抗菌包装深度融合的包装设计，利用智能传感器可以有效地监测包装物表面的细菌含量，并通过智能显示屏动态地展现出来，真正让消费者买的放心、用的安心。

图5 可以显示包装物细菌含量的智能包装

（四）信息网络技术（互联网+，物联网，大数据、云计算、人工智能等）增强交互性

智能包装相对于传统包装的显著附加值就是其具有丰富新颖的交互性。人们只需要通过智能手机扫描二维码或NFC码，就可以清楚地掌握商品的各类信息，包括生产日期、流通途径、保质期限、产品品质变化等各类信息。尤其是随着3D打印技术、VR技术及AR技术的运用，智能包装的交互性体验上升了一个新的台阶。图6是华为的力博得智能牙刷的智能包装，通过智能手机扫描牙刷包装的二维码，即可下载智慧生活APP，然后就可以清楚地查询自己的刷牙情况，包括刷牙得分、刷牙模式、刷牙时长、刷牙起始区、刷牙记录等，更好地帮助人们养成爱护牙齿的好习惯。

图6 基于APP的智能牙刷包装

据报道，2020年两会期间，智能包装就被引入到了专家的饮用矿泉水包装上，专家只需要扫描二维码，就能显示专家的姓名及具体信息，实现了一对一的DIY个性化定制需求。再如，深圳裕同设计了一款中秋月饼包装，当亲朋好友收到月饼后，使用手机扫描月饼包装上的二维码，就可以听到寄送者的内心独白，感人而富有创意，赢得了广大消费者的喜爱。但是，总体看来，目前智能包装在交互性方面还很薄弱，内容尚显单调，形式也很单一。今后要加大信息网络技术，如互联网+，物联网，大数据、云计算、人工智能等的应用，最大限度地增强用户的体验舒适感，让消费者在享受智能包装便捷的同时，感受不一样的乐趣。

结语及展望

纵观当前国际疫情形势，国外依旧很严峻，国内也时有无感染者报道，后疫情时代或将持续很长一段时间。作为后疫情时代的典型代表，智能包装必将迎来全新的发展机遇期。尤其是能够智能检测和显示细菌/病毒含量的智能抗菌包装，有望成为智能包装的攻克难点和热点。同时，也必须清楚认识到智能包装的成本高、人才少、智能和功能独立、交互性效果差等问题依然存在，要努力向低廉化、强人才、深融合、促交互等方向发展。