信息型智能包裝技術(shù)新進(jìn)展

信息型智能包裝是極具發(fā)展?jié)摿Φ闹悄馨b，是指以反映包裝內(nèi)容物及其內(nèi)在品質(zhì)和運(yùn)輸、銷售過程信息為主的新型技術(shù)。它包括：在倉儲、運(yùn)輸、銷售期間，利用化學(xué)、微生物和動力學(xué)的方法，記錄包裝商品在生命周期內(nèi)商品質(zhì)量的改變；以及利用化學(xué)、微生物、動力學(xué)和電子技術(shù)信息收集、管理被包裝物的生產(chǎn)信息和銷售分布信息，從而使用戶能夠掌握商品的使用性能及其流向，最終完成對運(yùn)輸包裝系統(tǒng)的優(yōu)化管理。 
    
    一、反映商品質(zhì)量的信息型智能包裝技術(shù)
    
    氣調(diào)包裝（MAP）技術(shù)就是一種可以反映商品質(zhì)量的信息型智能包裝技術(shù)，它主要利用化學(xué)、微生物的方法，記錄包裝內(nèi)環(huán)境的變化。
    
    氣調(diào)包裝是指選用密封性能較好的材料包裝產(chǎn)品，并采用一定方法來調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氣體環(huán)境，以減緩氧化速度，抑制微生物的生長和阻止酶促反應(yīng)等，從而延長產(chǎn)品的貨架壽命。氣調(diào)保鮮包裝的技術(shù)關(guān)鍵是復(fù)合保鮮氣體的比例控制精度及氣體置換率。氣調(diào)保鮮氣體一般由二氧化碳、氮?dú)?、氧氣及少量特種氣體組成。二氧化碳?xì)怏w具有抑制大多數(shù)腐敗細(xì)菌和霉菌生長繁殖的作用，是保鮮氣體中的主要抑菌成分；氧氣具有抑制大多數(shù)厭氧菌生長、保持鮮肉色澤和維持新鮮果蔬需氧呼吸、保持鮮度的作用；氮?dú)馐嵌栊詺怏w，與食品不起作用，作為填充氣體，與二氧化碳、氧氣及特種氣體組成復(fù)合保鮮氣體。
    
    在記錄包裝內(nèi)環(huán)境的變化方面，芬蘭的VTT生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研制的智能包裝指示劑已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性的成果。這種指示劑的關(guān)鍵意義在于具有直接給出有關(guān)食品質(zhì)量、包裝和預(yù)留空間氣體、包裝的貯藏條件等信息的能力。
    
    保鮮指示劑包括滲漏指示劑和新鮮度指示劑，通過對微生物生長期間新陳代射的反應(yīng)直接指示出食品的微生物質(zhì)量。比如用于MAP中氧氣滲漏檢測的指示劑，就是以氧敏性染料為基礎(chǔ)的，這種滲漏指示劑適合于MAP產(chǎn)品的質(zhì)量控制。除了含有氧敏成分，還包含了吸氧成分。吸氧成分的存在使泄漏指示劑不會與MAP中的殘余氧氣發(fā)生反應(yīng)；而且由于指示劑溶入了薄膜中，可以有效防止包裝過程中的氧化作用。這種指示劑與包裝空間的氧氣發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，生成的是穩(wěn)定的有色化合物，利用這種不可逆性可以實(shí)現(xiàn)減少或消除包裝中氧氣的目的，延長產(chǎn)品的貨架壽命。另外，利用漆酶催化促酶反應(yīng)形成有色產(chǎn)物，在有氧條件下，漆酶可氧化多種基質(zhì)。視指示劑的構(gòu)成可生成各種有色化合物，如從ABTS可生成從淺綠到深綠的有色產(chǎn)物。這種指示劑遇氧發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)快速明顯的顏色變化，從而顯示包裝體破損信息。
    
    然而，有研究表明，滲漏指示劑的顏色變化是可逆的，顏色依據(jù)存在的氧氣濃度而變化，所以在泄漏指示劑中的可逆性并不可取。因?yàn)橐坏┌b完整性遭到破壞，進(jìn)入包裝件的氧氣可能會在微生物的生長中被消耗光。
    
    新鮮度指示劑則是通過對微生物新陳代謝產(chǎn)物的反應(yīng)來直接指示產(chǎn)品中的微生物質(zhì)量。禽肉類包裝食品在貯藏期間會產(chǎn)生大量的硫化氫氣體，它與肌紅蛋白反應(yīng)會形成綠色的硫肌球素。以肌紅蛋白為主要成份的新鮮度指示劑中就運(yùn)用了硫肌球素的形成法，這種新鮮度指示劑貼在內(nèi)裝新鮮禽肉的包裝淺盤的封蓋材料內(nèi)表面，其顏色變化與禽肉質(zhì)量相互關(guān)聯(lián)，即硫化氫氣體一經(jīng)產(chǎn)生，指示劑隨即發(fā)生顏色變化，工作人員就可以直接觀察到這種變化，從而實(shí)現(xiàn)對家禽肉類的氣調(diào)包裝的質(zhì)量控制。
    
    除了基于肌紅蛋白的指示劑外，其它可能對硫化氫敏感的指示劑材料也在研究中，相信今后在化學(xué)氧化還原染料方面定會獲得樂觀的成果，各自新型新鮮度指示劑也將不斷地被開發(fā)出來。
    
    還有一種反映商品質(zhì)量的信息型智能包裝技術(shù)，利用了動力學(xué)的方法，記錄運(yùn)輸過程中跌落、傾倒等動力學(xué)行為可能對商品造成損壞的信息。這種記錄動力學(xué)信息的裝置，往往由被隔離的兩種化學(xué)粉末組成，一旦被包裝物跌落或傾倒等，兩種化學(xué)粉末混合，發(fā)生反應(yīng)，顯示出區(qū)別于此兩種粉末顏色的第三種顏色。收貨方在未開啟商品包裝的情況下，通過這種記錄顯示裝置，便可以了解商品在運(yùn)輸過程是否安全。
    
    二、反映商品生產(chǎn)和銷售信息的信息型智能包裝技術(shù)
    
    能反映商品生產(chǎn)和銷售信息的智能包裝，對于用戶掌握商品的使用性能和自動物流管理有著積極的作用。這種智能包裝一般由記錄信息的電子芯片、軟件和條形碼組成，又稱為“電子信息組合包裝”。
    
    這種信息型智能包裝技術(shù)將商品名稱、成分、功能、產(chǎn)地、保質(zhì)期、重量、價(jià)格以及使用指南、警告等信息，以數(shù)碼的形式存儲在包裝微芯片中，消費(fèi)者可以很方便地讀取這些信息。幾乎所有的產(chǎn)品都可以應(yīng)用這種帶有電子數(shù)據(jù)信息的包裝，比如美國RUTGERS大學(xué)開發(fā)出一種智能化微波加熱包裝，它將食品加工的信息編入包裝的信息碼，由微波爐上配備有條碼掃描儀和微處理器來獲得這些加工信息，控制微波爐的加熱效果。這種包裝就成為一個(gè)很好的信息載體，在食品、包裝和微波爐之間建立起便捷的信息通道。      
     
    在社會再生產(chǎn)過程中，包裝處于生產(chǎn)過程的末尾和物流過程的開頭，既是生產(chǎn)的終點(diǎn)又是物流的始點(diǎn)。便于儲運(yùn)是包裝最原始的功能之一，現(xiàn)代物流將交通運(yùn)輸、倉儲、包裝、裝卸、流通加工、整理、信息等方面有機(jī)地整合，從而形成完整的供應(yīng)鏈，為用戶提供多功能、一體化的綜合服務(wù)。隨著現(xiàn)代物流的逐步推進(jìn)，包裝進(jìn)入了物流體系之中，現(xiàn)代物流的信息化發(fā)展也對包裝的智能化提出了更高的要求。
    
    包裝的合理化、現(xiàn)代化、低成本是現(xiàn)代物流實(shí)現(xiàn)科學(xué)、有序發(fā)展的強(qiáng)大保障，而包裝的智能化則在現(xiàn)代物流信息活動中起著至關(guān)重要的作用。如果包裝上的信息量不足或錯誤，將直接影響物流管理中各項(xiàng)活動的展開；沒有包裝智能化的配合，現(xiàn)代物流管理中的掃描設(shè)備、計(jì)算機(jī)管理也將無用武之地。所以，包裝應(yīng)該攜帶物流管理所需要的絕大部分信息。
    
    可跟蹤性運(yùn)輸包裝的目標(biāo)就是開發(fā)一種有利于自動化管理的運(yùn)輸包裝技術(shù)形式，使運(yùn)輸容器在流通路線上能被全程跟蹤，方便于控制中心完成對運(yùn)輸路線和在線商品的調(diào)整和管理，達(dá)到商品流通運(yùn)輸?shù)目旖莼?、最佳路徑化和低運(yùn)輸成本的目的，借助信息網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)構(gòu)筑一個(gè)智能型物流體系。如今，RFID（電子標(biāo)簽）正成功地應(yīng)用于可跟蹤性運(yùn)輸包裝。
    
    電子標(biāo)簽主要有DPS（Digital Picking System）和DAS（Digital Assorting System）兩種使用方式。
    
    DPS方式即利用電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)摘果法出庫。首先要在倉庫管理中實(shí)現(xiàn)庫位、品種與電子標(biāo)簽對應(yīng)。出庫時(shí)，出庫信息通過系統(tǒng)處理并傳到相應(yīng)庫位的電子標(biāo)簽上，顯示出該庫位存放貨品需出庫的數(shù)量，同時(shí)發(fā)出光、聲音信號，指示揀貨員完成作業(yè)。DPS使揀貨人員無需費(fèi)時(shí)去尋找?guī)煳缓秃藢ι唐?，只需核對揀貨?shù)量，因此在提高揀貨速度、準(zhǔn)確率的同時(shí)，還降低了人員勞動強(qiáng)度。采用DPS時(shí)可設(shè)置多個(gè)揀貨區(qū)，以進(jìn)一步提高揀貨速度。 
    
    同DPS一樣，DAS也可多區(qū)作業(yè)，根據(jù)標(biāo)簽信息可快速進(jìn)行分揀作業(yè)，能有效提高出庫效率，并適應(yīng)各種苛刻的作業(yè)要求，尤其在零散貨品配送中有絕對優(yōu)勢。在連鎖配送、藥品流通場合以及冷凍品、服裝、服飾、音像制品物流中應(yīng)用前景十分廣泛。
    
    DPS和DAS是電子標(biāo)簽針對不同物流環(huán)境可靈活運(yùn)用。一般來說，DPS適合多品種、短交貨期、高準(zhǔn)確率、大業(yè)務(wù)量的情況；而DAS較適合品種集中、多客戶的情況。無論DPS還是DAS，都具有極高的效率。
    
    比如，寶潔公司利用以上智能包裝技術(shù)，將RFID標(biāo)簽嵌入汰漬洗衣粉包裝或品客卡通包裝內(nèi)，借此跟蹤每件產(chǎn)品從生產(chǎn)到售出的全過程，準(zhǔn)確地預(yù)測顧客購物的情況，最終建立無縫的、整合的供應(yīng)鏈管理，實(shí)現(xiàn)庫存管理最優(yōu)化。利用該技術(shù)，寶潔公司的供應(yīng)鏈周期縮短2天，經(jīng)營成本可減少15億美元。
    
    信息智能包裝技術(shù)能反映包裝物的質(zhì)量信息和商品流通信息，使物流管理變得更為簡單有效，給消費(fèi)者帶來了諸多便利。隨著其它領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，信息智能包裝技術(shù)也將得到大力發(fā)展，為各行業(yè)特別是零售行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。