智能包装研究及应用进展.docx

--专业文档-可编辑-- -- 智能包装研究及应用进展 摘要 ：包装的创新旨在提高、 结合或者是扩展传统包装的四大基本功能。 智能包装就是包装 创新的体现， 它是指对环境因素具备 “识别 ”和“判断 ”，并对感知信息作出响应的功能型包装。本文阐明了智能包装的定义与分类， 详细分析了智能包装在国内外的发展、 应用现状及市场 前景， 并提出了智能包装在各个领域的发展趋势， 如时间 - 温度指示剂 （ TTI）、气体指示剂 GI）、射频识别技术（ RFID）等领域。本文不仅全面地总结了智能包装的发展历程，并且是包装研究人员的创新灵感来源。 关键词 ：智能包装；食品包装；指示剂； RFID 引言 虽然传统的包装对早期的商品物流系统做出了巨大的贡献， 但随着现代社会变得越来越复杂，社会中的每一个个体（商品生产、加工、物流运营商、零售商和消费者）都需要具有创新性 的包装 , 来保证商品的安全、质量和可追溯性，这需要可以集成在包装的技术。为了包装 创新商业的可行性和成功性被目标群体所接受 , 他们必须符合日益严厉的监管要求，最低 限度地添加防腐剂， 最后获得比使用新技术的花费还要有益的结果。 此外，包装的创新也应该旨在减少环境压力，考虑可持续发展问题（防止浪费、有效地利用资源、流程优化、回收 和再利用）。 如图 1，传统意义上包装的功能有四个，分别是保护、流通、便捷和储存。这几个功能并不 是互相排斥的， 例如，食品包装通过信息流通功能可以为消费者提供便捷的使用方法， 也可 以为生产者提供物流信息以实施监管。 活性包装的出现突破了传统包装难以保存新鲜食物的 缺陷。但是，随着科技的发展，智能包装将在活性包装的基础上结合物理、化学、计算机等 科技使得包装 “智能化 ”，智能包装能够在一定程度上代替人工， 做出有效的沟通和合理决策， 并且第一时间能够获取、存储、处理和分享信息。 智能包装和聪明包装往往在各种会议和研讨会上交替使用 , 但这些术语也被几个期刊和杂 志的作者赋予不同的含义。 Brody 等人 [1] 定义的智能包装为一个可以感觉和沟通的包装系 统 , 而聪明包装是一个同时拥有活性包装和智能包装的功能的术语。 Clarke[2] 定义的智能 包装是一个包含逻辑能力的术语，聪明包装是一个具有沟通功能的术语。 Rijk[3] 定义的智 能包装 , 通过监控包装中食品的条件来传达关于在运输和储存过程中食物质量的信息。这 些 定 义 的 一 个 主 要 弱 点 是 他 们 自 由 地 组 合 智 能 包 装 （聪明包装）的特性，却没有认真判断其意义和目的。模棱两可 , 含糊不清的定义也大大 限制了智能包装的效用。 智能包装的定义 根据《现代汉语词典》 ， “智能 ”这个词的定义是 “智慧和能力 ”，可以自我发现故障，自我修 复，并根据实际情况做出优化反应， 发挥控制功能的能力。如图 2，智能包装是指对环境因 素具有 “控制 ”、 “识别 ”和 “判断 ”功能的包装，它可以识别和显示包装空间的温度、湿度、压 力以及密封的程度、 时间和包装内容物的泄露物质等重要参数。 因此，智能包装可应用于数 据记录媒介，如：二维码和 RFID ；或者是应用于包装指示剂，如：气体指示剂、生物传感 器和时间 —温度指示剂 （ TTI）。智能包装是一个作为能使用智能功能 ( 如检测、传感、记录、 跟踪、沟通，并应用科学逻辑 ) 以促进决策的制定，从而实现延长货架寿命、提高安全、 提高质量、 提供信息、 警告可能出现的问题等功能的包装系统。 我们认为智能包装的独特性 在于它的沟通能力： 因为包装与商品在供应链过程中经常一起移动， 包装是商品最好的搭档， 包装也处于传达商品即时状态最好的位置。 我们相信智能包装的出现表示包装的概念有了另 一范式的提升 ——包装从一个平庸的执行者到一个聪明的沟通者的改变。正如前面提到的，规范智能包装定义的目的是鼓励人们以创新和有效的方式提升包装的交流功能。 智能包装的分类 智能包装是一个多元学科的交叉应用领域， 支撑智能包装的学科主要有材料科学、 人工智能、现代控制理论、 微电子学、计算机科学等等。 智能包装分为三类， 分别是功能材料型智能包 装、功能结构型智能包装及信息型智能包装，如表 1。 2.1 功能材料型智能包装 功能材料型智能包装是为了实现改善和增加包装的功能， 而应用新型智能包装材料， 以达到 和完成特定包装的目的。 目前研制的功能材料型智能包装通常是采用湿敏、 光电、 温敏、气 敏等功能材料，并且对环境因素具有 “识别 ”和 ”判断 ”功能。复合制成的包装材料可以识别和 显示包装内部的温度、湿度、压力以及密封的程度、时间等一些重要参数。 功能材料型智能 包装对于需长期储存的包装商品很有发展前景。功能材料型智能包