信息型智能包装技术新进展

信息型智能包装是极具发展潜力的智能包装，是指以反映包装内容物及其内在品质和运输、销售过程信息为主的新型技术。它包括：在仓储、运输、销售期间，利用化学、微生物和动力学的方法，记录包装商品在生命周期内商品质量的改变；以及利用化学、微生物、动力学和电子技术信息收集、管理被包装物的生产信息和销售分布信息，从而使用户能够掌握商品的使用性能及其流向，最终完成对运输包装系统的优化管理。 
    
    一、反映商品质量的信息型智能包装技术
    
    气调包装（MAP）技术就是一种可以反映商品质量的信息型智能包装技术，它主要利用化学、微生物的方法，记录包装内环境的变化。
    
    气调包装是指选用密封性能较好的材料包装产品，并采用一定方法来调节包装内的气体环境，以减缓氧化速度，抑制微生物的生长和阻止酶促反应等，从而延长产品的货架寿命。气调保鲜包装的技术关键是复合保鲜气体的比例控制精度及气体置换率。气调保鲜气体一般由二氧化碳、氮气、氧气及少量特种气体组成。二氧化碳气体具有抑制大多数腐败细菌和霉菌生长繁殖的作用，是保鲜气体中的主要抑菌成分；氧气具有抑制大多数厌氧菌生长、保持鲜肉色泽和维持新鲜果蔬需氧呼吸、保持鲜度的作用；氮气是惰性气体，与食品不起作用，作为填充气体，与二氧化碳、氧气及特种气体组成复合保鲜气体。
    
    在记录包装内环境的变化方面，芬兰的VTT生物技术实验室研制的智能包装指示剂已经取得实质性的成果。这种指示剂的关键意义在于具有直接给出有关食品质量、包装和预留空间气体、包装的贮藏条件等信息的能力。
    
    保鲜指示剂包括渗漏指示剂和新鲜度指示剂，通过对微生物生长期间新陈代射的反应直接指示出食品的微生物质量。比如用于MAP中氧气渗漏检测的指示剂，就是以氧敏性染料为基础的，这种渗漏指示剂适合于MAP产品的质量控制。除了含有氧敏成分，还包含了吸氧成分。吸氧成分的存在使泄漏指示剂不会与MAP中的残余氧气发生反应；而且由于指示剂溶入了薄膜中，可以有效防止包装过程中的氧化作用。这种指示剂与包装空间的氧气发生不可逆的化学反应，生成的是稳定的有色化合物，利用这种不可逆性可以实现减少或消除包装中氧气的目的，延长产品的货架寿命。另外，利用漆酶催化促酶反应形成有色产物，在有氧条件下，漆酶可氧化多种基质。视指示剂的构成可生成各种有色化合物，如从ABTS可生成从浅绿到深绿的有色产物。这种指示剂遇氧发生反应，出现快速明显的颜色变化，从而显示包装体破损信息。
    
    然而，有研究表明，渗漏指示剂的颜色变化是可逆的，颜色依据存在的氧气浓度而变化，所以在泄漏指示剂中的可逆性并不可取。因为一旦包装完整性遭到破坏，进入包装件的氧气可能会在微生物的生长中被消耗光。
    
    新鲜度指示剂则是通过对微生物新陈代谢产物的反应来直接指示产品中的微生物质量。禽肉类包装食品在贮藏期间会产生大量的硫化氢气体，它与肌红蛋白反应会形成绿色的硫肌球素。以肌红蛋白为主要成份的新鲜度指示剂中就运用了硫肌球素的形成法，这种新鲜度指示剂贴在内装新鲜禽肉的包装浅盘的封盖材料内表面，其颜色变化与禽肉质量相互关联，即硫化氢气体一经产生，指示剂随即发生颜色变化，工作人员就可以直接观察到这种变化，从而实现对家禽肉类的气调包装的质量控制。
    
    除了基于肌红蛋白的指示剂外，其它可能对硫化氢敏感的指示剂材料也在研究中，相信今后在化学氧化还原染料方面定会获得乐观的成果，各自新型新鲜度指示剂也将不断地被开发出来。
    
    还有一种反映商品质量的信息型智能包装技术，利用了动力学的方法，记录运输过程中跌落、倾倒等动力学行为可能对商品造成损坏的信息。这种记录动力学信息的装置，往往由被隔离的两种化学粉末组成，一旦被包装物跌落或倾倒等，两种化学粉末混合，发生反应，显示出区别于此两种粉末颜色的第三种颜色。收货方在未开启商品包装的情况下，通过这种记录显示装置，便可以了解商品在运输过程是否安全。
    
    二、反映商品生产和销售信息的信息型智能包装技术
    
    能反映商品生产和销售信息的智能包装，对于用户掌握商品的使用性能和自动物流管理有着积极的作用。这种智能包装一般由记录信息的电子芯片、软件和条形码组成，又称为“电子信息组合包装”。
    
    这种信息型智能包装技术将商品名称、成分、功能、产地、保质期、重量、价格以及使用指南、警告等信息，以数码的形式存储在包装微芯片中，消费者可以很方便地读取这些信息。几乎所有的产品都可以应用这种带有电子数据信息的包装，比如美国RUTGERS大学开发出一种智能化微波加热包装，它将食品加工的信息编入包装的信息码，由微波炉上配备有条码扫描仪和微处理器来获得这些加工信息，控制微波炉的加热效果。这种包装就成为一个很好的信息载体，在食品、包装和微波炉之间建立起便捷的信息通道。      
     
    在社会再生产过程中，包装处于生产过程的末尾和物流过程的开头，既是生产的终点又是物流的始点。便于储运是包装最原始的功能之一，现代物流将交通运输、仓储、包装、装卸、流通加工、整理、信息等方面有机地整合，从而形成完整的供应链，为用户提供多功能、一体化的综合服务。随着现代物流的逐步推进，包装进入了物流体系之中，现代物流的信息化发展也对包装的智能化提出了更高的要求。
    
    包装的合理化、现代化、低成本是现代物流实现科学、有序发展的强大保障，而包装的智能化则在现代物流信息活动中起着至关重要的作用。如果包装上的信息量不足或错误，将直接影响物流管理中各项活动的展开；没有包装智能化的配合，现代物流管理中的扫描设备、计算机管理也将无用武之地。所以，包装应该携带物流管理所需要的绝大部分信息。
    
    可跟踪性运输包装的目标就是开发一种有利于自动化管理的运输包装技术形式，使运输容器在流通路线上能被全程跟踪，方便于控制中心完成对运输路线和在线商品的调整和管理，达到商品流通运输的快捷化、最佳路径化和低运输成本的目的，借助信息网络和卫星定位系统构筑一个智能型物流体系。如今，RFID（电子标签）正成功地应用于可跟踪性运输包装。
    
    电子标签主要有DPS（Digital Picking System）和DAS（Digital Assorting System）两种使用方式。
    
    DPS方式即利用电子标签实现摘果法出库。首先要在仓库管理中实现库位、品种与电子标签对应。出库时，出库信息通过系统处理并传到相应库位的电子标签上，显示出该库位存放货品需出库的数量，同时发出光、声音信号，指示拣货员完成作业。DPS使拣货人员无需费时去寻找库位和核对商品，只需核对拣货数量，因此在提高拣货速度、准确率的同时，还降低了人员劳动强度。采用DPS时可设置多个拣货区，以进一步提高拣货速度。 
    
    同DPS一样，DAS也可多区作业，根据标签信息可快速进行分拣作业，能有效提高出库效率，并适应各种苛刻的作业要求，尤其在零散货品配送中有绝对优势。在连锁配送、药品流通场合以及冷冻品、服装、服饰、音像制品物流中应用前景十分广泛。
    
    DPS和DAS是电子标签针对不同物流环境可灵活运用。一般来说，DPS适合多品种、短交货期、高准确率、大业务量的情况；而DAS较适合品种集中、多客户的情况。无论DPS还是DAS，都具有极高的效率。
    
    比如，宝洁公司利用以上智能包装技术，将RFID标签嵌入汰渍洗衣粉包装或品客卡通包装内，借此跟踪每件产品从生产到售出的全过程，准确地预测顾客购物的情况，最终建立无缝的、整合的供应链管理，实现库存管理最优化。利用该技术，宝洁公司的供应链周期缩短2天，经营成本可减少15亿美元。
    
    信息智能包装技术能反映包装物的质量信息和商品流通信息，使物流管理变得更为简单有效，给消费者带来了诸多便利。随着其它领域技术的发展，信息智能包装技术也将得到大力发展，为各行业特别是零售行业带来巨大的经济效益。