智能包装技术在果蔬农产品包装中的应用研究＊

李婷

（重庆商务职业学院，重庆 401331）

随着电商的快速发展，尤其是新冠疫情的影响，果蔬农产品快递需求逐年增加，并且果蔬农产品是人们生活中不可缺少的必需品。中国交通运输部官网数据显示，2019 年，中国邮政网络寄递农产品3 亿件，网络销售额已经超过3 000 亿元。随着产业转型，在《中国包装工业发展规划（2016—2020 年）》中也强调要重点发展绿色包装、安全包装、智能包装，大力发展新型包装产业[1]。在果蔬农产品包装的设计上，如何结合智能技术来提高果蔬农产品包装的保鲜功能，是目前果蔬农产品包装发展的方向。

1 果蔬农产品包装现状

果蔬农产品采摘后在贮藏、运输、销售过程中会受到空气中的水蒸气、氧气等因素以及运输或搬运时的振动等物理因素的影响。此外，果蔬农产品比较容易受到环境、微生物等的影响，如果保鲜不当极易造成腐败或损伤，就会直接影响果蔬农产品的质量。目前在果蔬农产品销售市场上，果蔬农产品运输包装主要还是采用的传统包装技术和瓦楞纸板、塑料泡沫、胶带等包装材料，大部分果蔬农产品包装都没有结合现代信息技术，没有针对果蔬农产品在物流运输过程中的包装内部的环境需求以及果蔬农产品品质检测、溯源查询的设计，果蔬农产品的传统包装设计已经不能满足人们生活的需求，并且在运输中造成了很多的损失[2]。

目前国内在果蔬农产品运输研究上非常注重冷链运输系统的研究，针对冷链运输包装也有相关研究，冷链包装是冷链运输过程中非常重要的一个环节，农产品冷链运输主要是使用制冷技术或者制冷设备，让果蔬农产品在物流过程中保持一定的低温进行储存、运输和销售，控制了果树农产品的低温环境使果蔬农产品降低损耗。在果蔬农产品的冷链运输中冷链包装主要采用导热系数较小的EPP、EPS 材质的冷链保温箱和其他包装配件填充物等，其目的也是在果树农产品采摘后预冷，维持果蔬农产品包装内的环境处于低温，保持果蔬农产品新鲜度。虽然冷链运输系统能很好地保护果蔬农产品，但是，整个环节中要达到冷链配送的成本很高，比如需要相应的实现冷链技术的设备，以及能达到冷链运输条件的运输装备等，而个体户、小企业的果蔬农产品运输销售根本无法达到冷链运输的条件。所以需要研究将智能技术和新型包装材料融合到果蔬农产品包装中，能在各种运输条件下保障果蔬农产品的品质，降低资源浪费[3]。

2 智能包装技术概述

智能包装技术是指应用物联网技术、信息技术、VR 技术等智能技术在传统包装材料、结构上，实现消费者、供货商、运输人员等人群与包装件在流通、销售、储运等环节的信息交互功能的包装技术。智能包装技术可以达到包装中产品的监测、信息自动传递、控制包装内环境、记录产品质量信息的新功能。中国对于智能包装技术的分类方式有2 个方向：①按采用指示剂、传感器技术等进行分类；②按采用功能型包材、功能型结构、信息技术等进行分类。但2 个方向的分类方式界线不是很明显，界线比较模糊。随着物联网技术、信息技术等的快速发展，本文结合目前农产品智能包装的需求，将应用在果蔬农产品运输包装上的智能包装技术分为果蔬品质检测技术、包装内部环境条件监测技术和信息交互技术[4]。

智能包装与智能包装技术在概念上就是不一样的，智能包装是一个系统性的概念，智能包装系统的实现需要借助智能包装技术、智能包装设备以及物联网技术等。智能包装，亦可称为智能包装系统，主要包含2 个部分，一个部分是智能包装技术（包含智能包装设备），另一个部分是信息数据运营。而智能包装技术是是将指示剂、传感器等智能技术与包装融合的一种技术。智能包装与智能包装技术的关系如图1所示。

图1 智能包装与智能包装技术的关系图

3 果蔬农产品智能包装技术的应用

3.1 果蔬农产品品质检测技术

果蔬农产品在运输、储存、销售过程中，如果通过实验室仪器设备进行实验检测的方式来了解在物流过程中果蔬农产品的品质的变化，则大大增加了时间成本和实验成本，目前果蔬农产品在到达消费者手上的环节中基本上没有检测农产品的品质变化。果蔬农产品品质检测技术的设计可以在传统包装上结合气体传感器的应用，以监测果蔬农产品在储运过程中发生代谢作用时包装内氧气、二氧化碳等气体含量的变化[5]。

目前很多传感器技术可以应用在果蔬农产品多个方面的监测上，具体如下。

新鲜度检测：果蔬在储运过程中，由于微生物以及果蔬自身的代谢作用会影响果蔬农产品新鲜度，造成叶绿素、水分含量等的流失。通过传感器可以检测其新鲜度的变化。

果蔬成熟度检测：果蔬在包装之前，会采摘成熟度比较低的产品，以减少由于运输时间延长而引起的果蔬农产品腐败。传感器通过检测果蔬农产品在成熟过程中释放的醛、酯、醇、乙烯等有机化合物确定其成熟度。

果蔬农产品质量检测：通过传感器的应用可以检测出果蔬农产品的农药含量及其他化学成分的含量，或者通过红外光谱分析技术检测颜色、化学成分、微生物含量等主要特征的变化。

3.2 包装内部环境条件监测技术

果蔬农产品所在包装的内部环境因素，比如温度、湿度、气体含量等都是影响果蔬农产品品质的环境因素。果蔬农产品所在的包装内部环境条件不适宜，会引起果蔬农产品品质、新鲜度发生变化。在果蔬农产品包装设计上应用泄漏指示剂、气体指示剂（泄漏指示剂、气体指示剂能够监测食品包装内部环境水蒸气、二氧化碳、氧气等气体成分的变化，并时刻提供给运输工作人员和消费者果蔬农产品产品安全信息）等环境感知类智能包装技术，并结合相应的时间/温度传感器对这些包装内部环境条件信息进行感知测定，再通过对包装外部环境的调节使果蔬农产品保持最佳的储运状态。使用一种显示果蔬农产品包装内环境的时间/温度变化的智能标签，可以随时监测果蔬农产品从采摘、包装、运输以及销售到消费者手中每个过程的温度变化，根据监测到的数据可以实时控制产品包装的环境。果蔬农产品运输包装在储运、销售的各个过程都会发生很多破损的情况，破损后会影响包装内的环境，造成果蔬农产品损耗。

3.3 果蔬农产品信息交互技术

条码技术是利用光学识别原理进行工作的，是将可查询的数据信息储存在由特定的几何图形组成的条码中，并通过相应的识别技术或者设备进行信息获取。依据条码的形状构成可以分为2 类：①条形码，以宽度不等的黑白竖条进行线性编排；②二维码，通过二维的几何图形进行编排。通过条码技术能快速获取果蔬农产品的溯源信息、产品品质信息、运输信息、其他商业运营信息等，提高管理效率，并且节约人力成本和其他额外的信息数据采集设备成本[6]。

射频识别技术（RFID）是一种新兴的自动识别技术，是一种简单的无线系统，由一个阅读器和一个标签构成。射频识别技术（RFID）可利用射频信号实现无接触式的信息传递，并且可通过所传递的信息起到识别的功能。射频识别技术（RFID）系统包含的阅读器和标签分别是指能读取相关产品信息的特殊设备以及具有电子编码、储存数据信息的电子标签，通过接收射频信号，达到数据信息传递和读取的目的。

增强现实技术（AR）是一种将真实世界信息和虚拟世界信息进行融合的新技术，通过计算机、互联网等科学技术将设计的虚拟图像应用到真实生活场景中。增强现实技术（AR）的优点主要表现在产品的交互体验环节，能让消费者有更好、更创新、更真实的消费体验，从而引起消费者购买的兴趣。增强现实技术（AR）的另一大优点就是节约了其他设备购置的费用，基本上人们通过智能手机就能产生与产品的交互体验。

4 展望

随着网络信息化技术的发展、信息技术的应用，果蔬农产品智能包装技术正在飞速发展，消费者对农产品的需求也在不断的提高[7]。果蔬农产品发生品质变化是由多方因素引起的，通过将传感器、指示剂、智能标签等应用到果蔬农产品包装设计中，保障果蔬农产品在农产品运输中的质量安全。目前各个专业学科在不断地交叉、融合，不断扩展和深入，包装产业不能局限于传统产业，要跟随着时代的进步，将果蔬农产品包装技术研究和开发扩展到各个专业领域，结合不同的领域来发展智能包装技术，果蔬农产品的包装设计要适应新时代的需求[8]。

加深果蔬农产品智能包装技术理论研究。果蔬农产品的种类比较多，不同的蔬果的水分、营养物质等含量都各不相同，其保鲜需要的环境也有差异，比如对包装内的气体比例成分需求就不一致。所以需要再深入加强研究植物学、生物化学、工程力学等理论基础，强化各种果蔬农产品的保鲜技术的基础分析。在果蔬农产品从最开始成熟、采摘、包装到运输至消费者手中的整个过程中，对不同种类、季节的果蔬农产品进行观测并建立更完整的质量、新鲜度等检测数据库，研究不同的包装内部环境对不同种类农产品品质的影响指标，为革新果蔬农产品保鲜智能技术奠定理论基础。

在未来果蔬农产品智能包装的发展方向上，也可以将纳米材料技术、生物技术应用在包装技术上，设计绿色保鲜、环境友好的智能包装。结合应用材料学学者研发的保鲜、绿色环保、隔热、隔冷、减振的新型包装保鲜材料，减少冷链运输环节，可以降低小企业、个体户等农产品供应商的冷链运输物流成本，并在环境资源上也降低了冷链运输的能耗。

基于应用传感器、指示剂等智能技术的基础，结合果蔬农产品智能包装结构设计的研究。例如：通过包装结构的优化设计，与智能标签应用的结合，方便溯源等信息数据查询；结合增强现实技术（AR）的应用，提高顾客的消费体验；结合传感器技术的应用，保障果蔬农产品的质量和安全等。

构建果蔬农产品物流信息化体系。果蔬农产品包装属于农产品物流过程中的重要环节，也是现代物流的重要内容，在互联网信息技术发展迅速的环境下，结合信息化技术，构建完善果蔬农产品包装设计系统（包含包装材料、包装结构、智能技术等）和农产品物流运输系统的物流体系，简化并改善果蔬农产品包装设计和物流环节，完善果蔬农产品包装标准，创新果蔬农产品在物流运输中监测其品质的方式，降低农产品在物流运输环节中的损耗。