低碳环保理念在食品包装设计中的应用

魏玉蕾

摘 要：食品包装在践行低碳环保理念方面责无旁贷，但目前在材料选择、结构设计、碳足迹评估等方面仍存在可降解材料应用比例低、包装结构冗余度高、缺乏系统性碳核算等问题。本文在剖析上述问题的基础上，提出了提升生物基材料使用比例、优化包装结构、构建全生命周期碳足迹评估体系等对策建议，旨在推动食品包装设计的系统性低碳升级，助力食品工业可持续发展。

关键词：食品包装；低碳环保；生物基材料；结构优化

Application of Low Carbon Environmental Protection Concept in Food Packaging Design

WEI Yulei

（Juye County Branch of Heze Ecological Environment Bureau， Juye 274900， China）

Abstract： Food packaging is dutiful in practicing the concept of low-carbon and environmental protection， but currently there are still problems such as low proportion of biodegradable materials， high redundancy in packaging structure， and lack of systematic carbon accounting in material selection， structural design， and carbon footprint assessment. On the basis of analyzing the above issues， this article proposes countermeasures and suggestions such as increasing the proportion of biobased materials used， optimizing packaging structure， and constructing a full lifecycle carbon footprint assessment system， aiming to promote the systematic low-carbon upgrading of food packaging design and help the sustainable development of the food industry.

Keywords： food packaging; low carbon and environmental protection; biobased materials; structural optimization

近年来，低碳环保理念日益深入人心，成为全社会共识。食品包装设计作为食品工业的重要环节，在践行低碳环保理念方面责无旁贷[1]。国内外学者对低碳环保食品包装进行了诸多研究与探索，取得了一定成果。但从整体来看，食品包装在材料选择、结构设计、碳足迹评估等方面离低碳环保要求仍有差距。本文将在梳理低碳环保理念内涵的基础上，剖析食品包装设计存在的问题，并提出相应对策建议，以期为相关领域从业人员提供参考。

1 低碳环保理念的定义与内涵

低碳环保理念是指在生产、生活各个环节中，通过技术创新、管理优化、行为调整等方式，最大限度地减少碳排放，实现经济社会可持续发展。其内涵可从三个维度理解：①降碳，即通过应用低碳技术，如太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源技术，以及碳捕集与封存技术（Carbon Capture and Storage，CCS），直接减少二氧化碳排放[2]；②固碳，即通过森林植被、海洋、土壤等自然碳汇，以及生物炭技术等人工碳汇，增加二氧化碳吸收与固定；③环保，即在产品全生命周期内，从原料选择、生产制造、包装运输、使用维护到废弃回收等各环节，综合考虑资源能源消耗和污染物排放，优化设计方案，制定环境友好型解决方案。

2 低碳环保理念在食品包装设计中的重要性

食品包装设计是食品工业的关键环节，其低碳环保性直接影响产品的市场竞争力和品牌形象。①食品包装材料和工艺选择决定了产品碳足迹的“底盘”，关系到企业能否践行生产者责任理念。例如，采用生物基材料替代传统石化基塑料，可大幅提升包装废弃物的生物降解性能，显著降低其碳排放强度；引入微发泡注塑、多层共挤出等先进成型工艺，可在保证力学性能的前提下，实现包装的减量化设计。②食品包装的轻量化、便携化设计有助于提升消费者使用体验，促进低碳消费理念的普及[3]。例如，自加热食品包装采用纳米保温材料，能够在短时间内快速升高食品温度，较传统加热模式可显著节约能耗；软袋装食品采用高阻隔薄膜，与传统玻璃瓶、金属罐相比，单位体积包装重量大幅减轻，有效降低运输过程的碳排放。③食品包装设计的低碳环保性也关乎食品安全和公共卫生，生物基防霉剂可替代有毒有害的化学防腐剂，在阻隔微生物、延长保质期的同时，最大限度保障消费者健康。

3 食品包装设计中低碳环保理念应用过程存在的问题

3.1 可降解材料应用比例低

目前，食品包装主要采用聚乙烯、聚丙烯等传统石化基塑料，其难降解性导致包装废弃物大量累积，对生态环境构成了严重威胁。虽然聚乳酸（Polylactic Acid，PLA）、聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates，PHA）等可降解材料已有多年研发历史，但受制于性能局限和成本障碍，其在食品包装中的应用仍然十分有限。以生鲜食品包装为例，大多采用聚氯乙烯保鲜膜，在常温下可持续使用数月至数年，但生物降解周期长达数百年；若改用PLA保鲜膜，虽可实现工业堆肥环境中3～6个

月快速降解，但其力学强度、阻隔性等关键性能参数仍显不足，且价格是前者的数倍之多，大规模商业化应用尚存技术经济壁垒[4]。类似地，方便食品、休闲食品所使用的镀铝复合膜、高阻隔聚酰胺膜等高端包装材料，其可降解型替代产品也面临上述困境。

3.2 包装结构设计冗余度高

食品包装结构设计中普遍存在冗余度高的问题，导致资源浪费和碳排放居高不下。许多食品包装秉承“过度包装保证万无一失”的传统理念，在防护性、美观性的过度追求下，结构设计往往背离简约原则，消耗了大量不必要的材料和能源。以粽子包装为例，传统做法是将粽子置于木盒、竹篮等外包装中，内部配以菱形分隔板或波浪形缓冲垫，在确保造型稳定性的同时，也带来了包装材料用量和废弃物处理负担的急剧攀升。类似地，月饼包装常采用多层嵌套式纸盒，带有精美的烫金、压纹、窗口等装饰，虽提升了产品档次和视觉吸引力，但包装重量和体积远超月饼本身，也增加了运输仓储过程的碳排放[5]。

从技术创新来看，计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）、计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）等现代设计手段在食品包装中的应用尚不充分，结构优化仿真、力学性能分析等环节缺乏量化、精细化工具支撑，难以准确评估包装方案的材料使用效率，也无法对环境影响进行前瞻性预判。

3.3 产品全生命周期碳足迹评估缺失

食品包装设计中，产品全生命周期碳足迹评估的缺失也阻碍了低碳环保理念的系统性落实。众所周知，食品包装的碳排放不仅来自材料和能源的直接消耗，更多来自原料采购、生产加工、物流运输、使用维护、废弃处置等各个环节。然而，当前食品包装设计大多围绕结构、材料、印刷等局部要素展开，尚未充分考虑产品全生命周期的资源环境影响。以食用油包装为例，玻璃瓶、塑料瓶、金属罐等常见包装形式虽在气密性、阻隔性等性能参数上各有优劣，但对其碳足迹的系统评估则相对薄弱，忽视了原材料获取、能源消耗、废弃物管理等隐性排放源。再比如果蔬、肉禽、水产品等生鲜食品包装在保质期内的碳排放更是难以准确量化，冷链条件、货架管理、用户习惯等因素交织，动态变化的环境参数给碳足迹核算带来诸多不确定性。

从技术方法来看，产品全生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）、物料流分析（Material Flow Analysis，MFA）、投入产出分析（Input-Output Analysis，IOA）等现代管理学工具尚未在食品包装领域得到有效运用，基础数据库建设滞后、评估模型针对性不足等瓶颈制约了碳足迹的精细化管控，加之缺乏统一的评估标准和规范引导，食品包装全生命周期的环境外部性难以充分内部化。

4 食品包装设计中低碳环保理念的应用对策及建议

4.1 提升生物基材料使用比例

针对食品包装设计中可降解材料应用比例低的问题，急需大力提升生物基材料的使用比例。①应加快生物基材料的研发和产业化进程，通过生物技术、材料科学等手段，优化PLA、PHA等可降解材料的力学性能、阻隔性能、热稳定性等关键指标，满足食品包装的多样化需求。同时，要发挥产学研用协同创新优势，搭建从基础研究到中试放大、从工程优化到商业应用的全链条技术攻关体系，加速科研成果向现实生产力的转化。②要因地制宜开发生物基材料的差异化应用场景，扬长避短、各展所长。例如，在蔬菜、水果等易腐食品包装中，可重点应用透气性、亲水性更佳的PLA薄膜，延长保质期；在熟食卤味等油脂含量高的食品包装中，则可发挥PHA的优异阻隔性，提升耐油性；在低温储运环境下，还可开发耐冷冻的PLA/PHA复合材料，拓宽低温应用窗口。③生物基材料的规模化应用还需要政策、市场、消费等多方共同助力。可通过设立专项基金、制定税收优惠政策等措施，提升生物基产业的经济性和竞争力，化解成本劣势问题；还可采取生物基产品认证、碳足迹标识等手段，加强全社会的低碳环保意识，引导消费者自觉选择可降解材料制成的食品包装。

4.2 优化包装结构，减少材料用量

为解决食品包装结构设计冗余度高这一问题，优化包装结构、减少材料用量势在必行。

（1）应用CAD、CAE等现代设计技术，对包装结构进行系统性、参数化分析与优化。通过建立三维数字化模型，可精准计算各种结构方案下的材料使用量，并模拟产品在运输、堆码、装卸等环节的受力状态，优选强度与重量比最优的包装形式。以蛋糕包装为例，传统的天地盖纸盒需要经历制版、印刷、开槽、粘合等多道工序，材料利用率低，而采用楞形折叠结构，仅需一次模切成型，材料用量可减少20%以上。同理，在玻璃瓶包装中引入蜂窝状缓冲衬垫，较传统纸浆模塑内衬可减重30%以上。

（2）大力发展轻量化、集成化的创新性包装设计。例如，在调味品玻璃瓶包装中，可将聚对苯二甲酸乙二醇酯[Poly （Ethylene Terephthalate），PET]收缩膜直接套印在瓶身上，取代传统的不干胶标签，每瓶可减少0.3～0.8 g材料；在纸盒装牛奶包装上，采用楔形顶盖设计取代螺旋盖，减少塑料用量的同时，还能提升回收利用率。在技术实施层面，要加强低碳环保意识，树立“减量化”设计理念，充分借鉴仿生学、空气动力学等学科知识，优化包装外观造型；还要通过供应链协同，推动包材减量共识在设计、生产、流通等环节的系统落地，并适时补充包装减量的团体标准，推动行业整体绿色升级与技术进步。

4.3 构建产品全生命周期碳足迹评估体系

食品包装设计要真正实现低碳环保，必须构建科学完善的产品全生命周期碳足迹评估体系。这需要系统开展食品包装碳足迹核算的基础方法研究，建立涵盖原料获取、生产制造、运输配送、使用维护、废弃处置等环节的过程数据库，优化基于LCA的评估模型，提高碳排放核算的精细度、完整度与针对性。以包装纸箱为例，可通过物料流分析，精准评估从木材采伐到成品出厂全过程的物料、能源投入产出数据，再引入投入产出表等工具，测度各类资源的直接和间接碳排放强度，并动态呈现纸箱生产工艺路线变化、供应链网络优化等因素的影响，形成闭环式、精细化的碳足迹评估。

同时，要将碳足迹评估深度嵌入食品包装设计流程。从概念设计阶段起，设计师就应充分评估包装方案的环境影响，优选碳足迹最小的材料、结构与工艺；在详细设计阶段，还应进行参数化碳排放模拟仿真，对关键工序、物流路径等开展情景分析，量化环境外部性成本，并据此开展设计优化。

5 结语

在“碳达峰、碳中和”目标的时代背景下，食品包装领域必须以低碳环保为设计原则，系统开展材料、结构、工艺的绿色化升级。未来，还需加快突破可降解材料的成本、性能瓶颈，拓展新型生物基材料的产业化应用；持续优化包装结构设计理念，强化减量化思维，推动简约、集成的创新性包装方案落地实施；着力构建基于产品全生命周期的碳足迹评估方法与标准，以量化、动态的碳排放数据引导低碳环保设计的精准发力。

参考文献

[1]吴霞.低碳设计理念下的食品包装设计探析[J].明日风尚，2023（9）：137-139.

[2]何岩.过度包装与食品包装设计的绿色环保理念[J].长春教育学院学报，2015，31（12）：45-47.

[3]黄玉芳.外卖食品包装的可持续设计研究[J].绿色包装，2024（3）：108-111.

[4]范猛.可降解材料在食品包装设计中的应用研究：环保与保鲜的平衡[J].绿色包装，2024（1）：46-49.

[5]李若婵.信息可视化在功能性食品包装设计中的应用[J].中国包装，2024，44（1）：54-56.