智能包裝與智能標簽深度解析

 

　　1992年，在倫敦召開的“智能包裝”會議上給出了智能包裝的定義，智能包裝是指在一個包裝、一個產品或產品-包裝組合中，有一集成化元件或一項固有特性（元件），通過此類元件或特性把符合特定要求的職能成分賦予產品包裝的功能中，或體現于產品本身的使用中。具體來講，智能包裝就是利用新型的包裝材料、結構與形式對商品的質量和流通安全性進行積極干預與保障；利用信息收集、管理、控制與處理技術完成對運輸包裝系統的優化管理等。

 

　　按照工作原理來分類，智能包裝可以分為功能材料型智能包裝、功能結構型智能包裝及信息型智能包裝。功能材料型智能包裝就是指通過應用新型智能包裝材料，增加和提升包裝功能，以達到特定包裝的目的。如通過采用光電、濕敏、溫敏、氣敏等功能材料，對環境因素具有“識別”和“判斷”功能的包裝就是典型的材料型智能包裝。

 

　　按照應用領域來分類，可將智能包裝分為：食品智能包裝、藥品智能包裝、化妝品智能包裝等。

 

　　智能標簽是20世紀90年代興起的一項新技術，廣泛用于食品的儲存、運輸和銷售領域。智能標簽使用便利，可以提升品牌，增加趣味性、娛樂性、新穎性，容易吸引消費者的眼球，提高差異性，更容易被消費者接受。

 

　　智能標簽主要有兩種，一種是具有診斷或檢測功能的標簽，主要包括時間-溫度指示標簽、新鮮度指示標簽、氧指示標簽、二氧化碳指示標簽、包裝泄露標簽、致病菌指示標簽等；另一種是采用信息技術的標簽，主要包括無線射頻識別電子標簽（RFID）、防盜竊電子監視標簽、電磁識別標簽等。

 

　　時間-溫度指示標簽

 

　　時間-溫度指示標簽(TTI)通常是基于時間和溫度累積化學變化效果，例如發生聚合反應、光致變色反映、氧化反應等；或基于累積生物變化原理，如酶反應、乳酸反應等；或基于物理特性、過程引發的變化，如擴散、熱致變色、光聲晶格變化等。利用以上原理或變化產生不可逆的變化，顯示出時間和溫度的累積效應。時間-溫度指示標簽通常多應用于食品包裝。

 

　　Check point®的TTI標簽（見圖1）是基于酶在較高溫度下分解標簽上脂肪類基材，引起基材的pH值降低，使得指示劑變色。

 

　　PakSense®TTI標簽（見圖2）可以同時指示出食物儲存和零售過程經歷的溫度和時間，如果儲存溫度超過設定值，它則直觀地以類似圖表方式記錄下來。

 

　　3M Monitor MarkTM TTI標簽（見圖3）能夠顯示當食物所處的環境溫度高于某設定值的累計時間，它是根據染料顏色的不可逆變化來記錄的。標簽的染料開始時呈白色，當暴露溫度超過標簽預設的極限溫度時，固體的酯質染料融化，并開始沿潤濕通道向右移動，左端的第一個觀察窗開始變為藍色，隨著時間-溫度變化，染料逐漸向右移動，直至最后的圓形觀察窗結束。

 

　　濕度顯示標簽

 

　　濕度顯示標簽通過自身顏色的變化來反映產品所在包裝環境內的濕度，被廣泛應用于光學設備、儀器儀表、電子元器件、敏感組件等產品的包裝。濕度顯示標簽可以方便使用者通過標簽的顏色變化迅速判斷產品包裝內的濕度情況，如果包裝內的濕度達到或者超過臨界濕度值時，濕度顯示標簽上的相應指示圓點就會從藍色逐漸變成粉紅色。這種顏色變化具有可逆性，在低濕度條件下，圓點從粉紅色逐漸變回藍色。濕度標簽是一種可以很方便檢測到在密閉包裝內的相對濕度是否安全的環境測量工具。

 

　　包裝完整性指示器

 

　　許多食品采用氣調包裝以延長產品的保質期，當空氣進入氣調包裝內，可能會導致有害細菌的活性增強，使得食物顏色暗淡，甚至會產生令人討厭的氣味，失去營養價值。UPM開發的包裝完整性指示器（見圖4）就可以監測氣調包裝是否被損壞，是否完整。通過監控包裝內CO2、N2、O2的比例，來指示氣調包裝的完整性。

 

　　新鮮度指示標簽

 

　　新鮮度指示標簽通過對微生物生長期新陳代謝的反應直接指示出食品內微生物情況。細菌滋生標識對致病菌的數量進行指示，響應的原理可以是與某些代謝產物（揮發物或非揮發物）反應，或者基于免疫化學反應原理建立病原體檢測系統，或pH染料檢測食物變質產生的揮發性生物胺，來顯示新鮮度（閾值）。

 

　　日本Mitsubishi公司開發的新鮮度指示標簽（見圖5）是通過檢測包裝內的含氧量來實現的。對于吸氧包裝，如果材料的吸氧能力已經消失，則包裝頂空中氧氣濃度會提高，此時吸附（氧氣）能力的指示標識會變色。當包裝內氧氣濃度<0.1%時，標識呈淺粉色，說明包裝內無氧氣，氧氣吸收劑有活性；當包裝內氧氣濃度>0.5%時，標識則會變成藍色。

 

　　防偽DNA標簽

 

　　防偽DNA標簽是從產品DNA序列中隨機切取一段，經過特殊方法制成特殊油墨印制在標簽表面，使用電子設備進行掃描時，可以看見相應的DNA序列，以此來檢驗產品真偽。

 

　　RFID標簽

 

　　RFID標簽采用射頻識別技術，通過與讀寫器、數據交換和管理系統的共同作用，實現目標識別、物品跟蹤和信息采集等功能。透過RFID標簽可以對食物進行溯源式監控，同時可以隨時掌握食品的儲存溫度、成熟度。對溫度敏感的紅酒儲運環境監控，可采用RFID主動標簽，能夠記錄時間-環境溫度，以及原產地、存儲環境和酒品等信息識別、產品質量追溯。

 

　　防傾倒標簽

 

　　如果產品傾斜的角度超過45°，則防傾倒標簽中的一種裝置發生變化，指示窗由原來的白色變為紅色。當防傾倒標簽的顯示窗為紅色狀態時，監視器的顯示窗口將無法改變，這樣就可以成為一個永久的發生傾倒的憑證。防傾倒標簽能提醒運輸人員加倍小心地搬運貨物，有效地預防和降低貨品在運輸途中損壞的風險，并能令肇事者責無旁貸地承擔責任。

 

　　碰撞顯示標簽

 

　　當碰撞顯示標簽所受的外力超出其設定范圍時，中間的晶管便會由白色轉為紅色。適用于攝影器材、照相機等數碼產品，以及各類儀器儀表、通信設備、醫療用品及器材、軍事裝備、航空器械等的生產監視到運輸的全過程。

 

　　智能包裝與智能標簽是一個多元學科交叉的應用領域，相信隨著各領域的技術進步與發展，智能包裝與標簽會得到更廣泛的應用與發展。

 

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