智能包装技术的探索与应用

陈广学 陈琳轶 俞朝晖

智能包装的发展背景

包装产业是与国计民生密切相关的服务型制造业，在国民经济与社会发展中具有举足轻重的地位。截至2017年底，我国包装工业总产值达到16200亿，超越日本，成为仅次于美国的全球第二大包装工业国。包装产业经济增长的同时，假冒伪劣和商品安全问题层出不穷，我国年均假冒伪劣产品的产值在1300亿元左右，约占国民生产总值的2%。传统包装只是起到保护商品和简单的品牌宣传的作用，承载的信息量有限且固定，包装及其上下游产业链的企业并不能通过包装收集数据和信息进行生产、仓储、物流、营销等决策活动，消费者对商品的体验感以及通过包装实现的商品营销及品牌宣传力度远远不够。传统包装产业自主创新能力较弱、包装产品附加值不高、落后产能过剩，难以满足当代人们对产品包装的要求，包装行业面临着前所未有的转型升级压力。

国务院办公厅《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》中提出，要促进制造供应链可视化和智能化。推动感知技术在制造供应链关键节点的应用，促进全链条信息共享，实现供应链可视化。建立基于供应链的重要产品质量安全追溯机制，将供应链上下游企业全部纳入追溯体系，构建来源可查、去向可追、责任可究的全链条可追溯体系，提高消费安全水平。工信部和商务部《关于加快我国包装产业转型发展的指导意见》中指出，要围绕绿色包装、安全包装、智能包装，构建产业技术创新体系，推动包装产业由被动适应向主动服务转变，由资源驱动向创新驱动转变，由传统生产向绿色生产转变。

随着物联网、大数据、云计算、数字化及智能感知等技术的高速发展和移动终端设备的普及，以及国家一系列政策的指导下，为智能包装的发展带来了全新的机遇，智能包装已成为包装行业转型升级发展的重點领域。

智能包装的概念、分类及应用领域

1.智能包装的概念

智能包装是指利用先进的材料学、电子学、生物学、计算机科学、现代控制理论、人工智能等多元学科的技术来改进现有的包装材料、结构与形式等，使包装除了具有通用的基本功能外，又具有一些特殊的功能，比如对商品的质量和安全性进行积极的干预与保障，达到防伪溯源的目的；利用信息收集、分析、控制与处理技术完成对包装全生命周期的优化管理，为包装及其上下游企业的生产、仓储、物流、营销等决策活动提供数据支持。

2.智能包装的分类

根据智能包装所涉及的多元学科领域及实现原理，主要分为功能结构型智能包装、功能材料型智能包装和信息型智能包装。

功能结构型智能包装是指通过增加或改进部分包装结构，使包装具有某些特殊功能和智能型特点。功能结构的增加或改进一般侧重包装的安全性、可靠性和部分自动功能，从而使包装的商品使用更加安全和便捷。如图1所示为裕同研究院开发的提升封开箱体验、零胶带零填充的快递物流包装箱e拉盒。

功能材料型智能包装是指通过应用新型智能包装材料，改善和增加包装的功能，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。如图2所示为感温变色勺。

信息型智能包装是指以反映包装内容物及其内在品质、运输和销售过程信息为主的新型技术。包括两方面：一是商品在仓储、运输、销售期间，周围环境对其内在质量影响的信息记录与表现；二是商品生产信息和销售信息的记录。记录和反映这些信息的技术涉及化学、微生物、动力学和电子技术。可以说信息型智能包装技术是最有发展活力和前景的包装技术之一，如图3所示为用于食品品质安全领域的TTI时间温度指示标签。

3.智能包装的应用领域

包装作为供应链体系的载体，与产品上下游企业密切相关，在产品原材料、生产、仓储、物流、销售、消费的整个生命周期中扮演着重要角色。从国内外智能包装发展现状来看，智能包装主要应用于关注商品品质和信息安全的领域，比如食品、药品、化妆品、大健康、烟酒等。

但随着高新技术的快速发展以及消费需求的不断升级，特别是2017年以来“新零售”理念的推进，对于智能包装的需求更为明显和迫切，我们相信，智能包装的应用领域将会进一步扩大，未来将会拓展到与人们生活及国民经济相关的各行各业。

智能包装应用案例

近年来，智能包装技术研发和应用逐渐成为产业界关注的热点，诞生出一大批应用于不同行业和场景的智能包装案例。

意大利药品包装解决方案厂商Palladio集团与美国E-ink公司合作开发了一款名叫PhutureMed智能药品包装。它包含了智能传感器，用来监控药品的环境氛围，如温度、湿度等，还有计时器、激活扳机，并有一个由E-ink制作的显示界面来显示跟踪的信息。该包装可用来记录、跟踪药盒所有的开关动作，当药品被患者取出，信息将被收集并分享给医务人员，甚至在电池电量耗尽的情况下仍在记录。

英国印刷电子公司Novalia与联合利华合作开发了一款光电传感食品包装，它包含了传感器、扬声器、电池和通信设备，可应用到不同的包装领域，包括纸张、纸箱板和合成基板等。通过超薄触摸传感器连接到一个采用印刷导电油墨的微控制器。当购物者触摸显示屏时，可通过电池供电的微型扬声器听到声音，有助于消费者作出更明智的购买决策。

劲嘉集团与茅台酒合作开发了一款茅台醇物联网感知包装。该包装支持NFC芯片防伪追溯功能，消费者通过专属的盒知App，可鉴别茅台醇真伪，通过产品生命值了解茅台醇全生命周期信息；支持AR功能，可通过AR向消费者展示品牌文化、3D防伪指南、营销游戏等内容，消费者通过手机摄像头扫描即可体验；支持区块链数据，让茅台醇在生产、运输、仓储、销售、消费、饮用等环节具备数据采集功能，通过区块链分布式数据，协助酒厂经营管理，了解市场。