智能包装与智能标签深度解析

 

　　1992年，在伦敦召开的“智能包装”会议上给出了智能包装的定义，智能包装是指在一个包装、一个产品或产品-包装组合中，有一集成化元件或一项固有特性（元件），通过此类元件或特性把符合特定要求的职能成分赋予产品包装的功能中，或体现于产品本身的使用中。具体来讲，智能包装就是利用新型的包装材料、结构与形式对商品的质量和流通安全性进行积极干预与保障；利用信息收集、管理、控制与处理技术完成对运输包装系统的优化管理等。

 

　　按照工作原理来分类，智能包装可以分为功能材料型智能包装、功能结构型智能包装及信息型智能包装。功能材料型智能包装就是指通过应用新型智能包装材料，增加和提升包装功能，以达到特定包装的目的。如通过采用光电、湿敏、温敏、气敏等功能材料，对环境因素具有“识别”和“判断”功能的包装就是典型的材料型智能包装。

 

　　按照应用领域来分类，可将智能包装分为：食品智能包装、药品智能包装、化妆品智能包装等。

 

　　智能标签是20世纪90年代兴起的一项新技术，广泛用于食品的储存、运输和销售领域。智能标签使用便利，可以提升品牌，增加趣味性、娱乐性、新颖性，容易吸引消费者的眼球，提高差异性，更容易被消费者接受。

 

　　智能标签主要有两种，一种是具有诊断或检测功能的标签，主要包括时间-温度指示标签、新鲜度指示标签、氧指示标签、二氧化碳指示标签、包装泄露标签、致病菌指示标签等；另一种是采用信息技术的标签，主要包括无线射频识别电子标签（RFID）、防盗窃电子监视标签、电磁识别标签等。

 

　　时间-温度指示标签

 

　　时间-温度指示标签(TTI)通常是基于时间和温度累积化学变化效果，例如发生聚合反应、光致变色反映、氧化反应等；或基于累积生物变化原理，如酶反应、乳酸反应等；或基于物理特性、过程引发的变化，如扩散、热致变色、光声晶格变化等。利用以上原理或变化产生不可逆的变化，显示出时间和温度的累积效应。时间-温度指示标签通常多应用于食品包装。

 

　　Check point®的TTI标签（见图1）是基于酶在较高温度下分解标签上脂肪类基材，引起基材的pH值降低，使得指示剂变色。

 

　　PakSense®TTI标签（见图2）可以同时指示出食物储存和零售过程经历的温度和时间，如果储存温度超过设定值，它则直观地以类似图表方式记录下来。

 

　　3M Monitor MarkTM TTI标签（见图3）能够显示当食物所处的环境温度高于某设定值的累计时间，它是根据染料颜色的不可逆变化来记录的。标签的染料开始时呈白色，当暴露温度超过标签预设的极限温度时，固体的酯质染料融化，并开始沿润湿通道向右移动，左端的第一个观察窗开始变为蓝色，随着时间-温度变化，染料逐渐向右移动，直至最后的圆形观察窗结束。

 

　　湿度显示标签

 

　　湿度显示标签通过自身颜色的变化来反映产品所在包装环境内的湿度，被广泛应用于光学设备、仪器仪表、电子元器件、敏感组件等产品的包装。湿度显示标签可以方便使用者通过标签的颜色变化迅速判断产品包装内的湿度情况，如果包装内的湿度达到或者超过临界湿度值时，湿度显示标签上的相应指示圆点就会从蓝色逐渐变成粉红色。这种颜色变化具有可逆性，在低湿度条件下，圆点从粉红色逐渐变回蓝色。湿度标签是一种可以很方便检测到在密闭包装内的相对湿度是否安全的环境测量工具。

 

　　包装完整性指示器

 

　　许多食品采用气调包装以延长产品的保质期，当空气进入气调包装内，可能会导致有害细菌的活性增强，使得食物颜色暗淡，甚至会产生令人讨厌的气味，失去营养价值。UPM开发的包装完整性指示器（见图4）就可以监测气调包装是否被损坏，是否完整。通过监控包装内CO2、N2、O2的比例，来指示气调包装的完整性。

 

　　新鲜度指示标签

 

　　新鲜度指示标签通过对微生物生长期新陈代谢的反应直接指示出食品内微生物情况。细菌滋生标识对致病菌的数量进行指示，响应的原理可以是与某些代谢产物（挥发物或非挥发物）反应，或者基于免疫化学反应原理建立病原体检测系统，或pH染料检测食物变质产生的挥发性生物胺，来显示新鲜度（阈值）。

 

　　日本Mitsubishi公司开发的新鲜度指示标签（见图5）是通过检测包装内的含氧量来实现的。对于吸氧包装，如果材料的吸氧能力已经消失，则包装顶空中氧气浓度会提高，此时吸附（氧气）能力的指示标识会变色。当包装内氧气浓度<0.1%时，标识呈浅粉色，说明包装内无氧气，氧气吸收剂有活性；当包装内氧气浓度>0.5%时，标识则会变成蓝色。

 

　　防伪DNA标签

 

　　防伪DNA标签是从产品DNA序列中随机切取一段，经过特殊方法制成特殊油墨印制在标签表面，使用电子设备进行扫描时，可以看见相应的DNA序列，以此来检验产品真伪。

 

　　RFID标签

 

　　RFID标签采用射频识别技术，通过与读写器、数据交换和管理系统的共同作用，实现目标识别、物品跟踪和信息采集等功能。透过RFID标签可以对食物进行溯源式监控，同时可以随时掌握食品的储存温度、成熟度。对温度敏感的红酒储运环境监控，可采用RFID主动标签，能够记录时间-环境温度，以及原产地、存储环境和酒品等信息识别、产品质量追溯。

 

　　防倾倒标签

 

　　如果产品倾斜的角度超过45°，则防倾倒标签中的一种装置发生变化，指示窗由原来的白色变为红色。当防倾倒标签的显示窗为红色状态时，监视器的显示窗口将无法改变，这样就可以成为一个永久的发生倾倒的凭证。防倾倒标签能提醒运输人员加倍小心地搬运货物，有效地预防和降低货品在运输途中损坏的风险，并能令肇事者责无旁贷地承担责任。

 

　　碰撞显示标签

 

　　当碰撞显示标签所受的外力超出其设定范围时，中间的晶管便会由白色转为红色。适用于摄影器材、照相机等数码产品，以及各类仪器仪表、通信设备、医疗用品及器材、军事装备、航空器械等的生产监视到运输的全过程。

 

　　智能包装与智能标签是一个多元学科交叉的应用领域，相信随着各领域的技术进步与发展，智能包装与标签会得到更广泛的应用与发展。

 

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