智能包装的应用与发展.docx
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智能包装的应用与发展
广东轻工职业技术学院
毕业设计（论文）
题目：
智能包装的应用与发展
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2009级毕业设计（论文）成绩评定表
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总评成绩
教研室主任（签名）
答辩组成员
（封面2）
广东轻工职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
传播工程系包装技术与设计专业
目录
智能包装的应用与发展3
摘要：
3
关键词：
3
1智能包装的定义3
2智能包装的分类3
2.1功能材料型智能包装特点及应用3
2.2功能结构型智能包装技术的特点与应用3
2.3信息型智能包装技术的特点与应用3
3智能包装在日常生活中的应用3
4智能包装的发展与前景3
5．结语3
致谢3
参考文献：
3
英文附件：
3
智能包装的应用与发展
摘要：
本文从智能包装的技术特点作为出发点，将智能包装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，并对三种不同类型的智能包装进行分析和例证，举例说明了智能包装在日常生活中的应用，根据智能包装的优势和特点分析了其在未来包装市场的发展和前景。
关键词：
智能包装分类应用发展
IntelligentPackaging:
ApplicationsandDevelopment
LiaoJin-Hui
（Department of Media and Communications,Guangdong Industry TechnicalCollege,
Guangzhou 510300,China）
Abstract:
Thearticleconsidersthetechnologicalfeatureofintelligentpackagingasstartpoint,whichbreakstheintelligentpackagingintofunctionmaterialtype,functionstructuretypeandinformationtype.Thepaperelaboratelyanalyzesaboutthethreedifferenttypeofintelligentpackagingandtooksomeillustration,whichillustratestheapplicationofintelligentpackaginginourdailylife,analyzingthedevelopmentandprospectofthepackagingmarketinthefutureaccordingtotheadvantageandcharacteristicoftheintelligentpackaging.
Keywords:
intelligentpackaging,classification,application,developments
包装技术是随着商品流通的发展需要而发展起来的。
对于商品来说，包装主要起防护、隔离、定量、装潢和说明的作用，这也是传统包装的功能和特点。
随着市场经济的发展和科学技术的进步，人们在包装中加入更多的智能化技术成分，以满足日益复杂的流通系统和消费者对产品功能的需求，使其具备传统的包装无法达到的功能。
因此了解、研究智能包装技术以适应我国包装工业的发展和全球经济一体化，具有很大的现实意义。
1智能包装的定义
广义上的智能包装，是一种通过新型的包装材料、包装结构，对环境因素进行“识别”和“判断”，或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、时间等一些重要参数。
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：
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，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[1]。
2智能包装的分类
智能包装的分类多种多样，针对于我国智能包装的发展还处于技术性研究阶段的特点，我们可以根据智能包装的技术特点进行分类，从而对不同的被包装物选择不同技术特点的包装，这不仅能够对被包装物进行更好的保护，还可以对各类不同技术特点的包装进行定向的研究。
根据智能包装的技术特点，可以把它分为三种类型：
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。
2.1功能材料型智能包装特点及应用
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，研制的材料型智能包装，通常采用光电、温敏、湿敏、气敏等功能材料，对环境因素具有“识别”和“判断”功能的包装。
包装材料复合制成，它可以识别和显示包装微空间的温度、湿度、压力以及密封的程度、时间等一些重要参数。
这是一种很有发展前途的功能包装，对于需长期贮存的包装产品尤为重要。
对于功能材料型的智能包装，其主要特点就在于包装的材料特点，通过不断发展的科技，寻找合适的材料，使包装具有改善或显示包装内环境的功能。
下面对一些已经投入实际生产的功能材料型包装进行分析。
⑴水分控制材料
水分控制材料是美国CSP技术公司基于IhabHekal有关干燥剂雾沫状夹带的系列专利研制出的新型包装材料，这种结构能去除包装中的水分。
【2】这种材料的原理基于：
固体聚合物结构中存在着大量的、微小的、相互连接的传输通道，将干燥剂掺入塑料结构的通道中，干燥剂被聚合物分散。
这些通道也为水分在聚合物结构扩散提供了路径，，水分可以被基质中的干燥剂吸收。
含有活性剂的塑料可以物理性地键合或注入其他材料中，然后挤压吹塑成为多维塑料包装结构。
这种多维微通道结构的材料，外层塑料层起到水分阻隔的功能，同时内层结构则起水分排除功能。
外层是被动性的阻水阻湿材料，也可以是热塑塑料，如聚乙烯或聚丙烯。
其他材料如聚二乙醇可在塑料的内部形成通道，在这些通道的表面可以根据应用领域的不同结合上干燥剂如硅胶，或分子筛等活性剂，达到相应的功能。
水分控制材料的性能已超过大部分硅胶袋和筒，可以控制包装后的新鲜食品诸如切开的西红柿、甜瓜及分割后的家禽等周围的水分含量，也许还包括延长许多其他产品的货架期。
放置在塑料内部的干燥剂可将其所接触的空气中的水分去除，使密封包装中的空气达到满意的干燥程度，这样可使产品在分销过程中免受水分对其产生的危害。
当包装被打开，在取走部分产品后又重新密封时，活性干燥剂会将打开包装时进入的水分去除，使包装内重新达到干燥水平，这样可以使的包装内部保持“近零”相对湿度，这种包装功能是基于物理原理而非化学反应原理。
⑵变色塑料薄膜
美国光学涂料试验中心和PA技术公司研制出一种在外力作用下会变色的塑料薄膜，膜上涂有不同波长的反向干涉涂层。
在正常情况下涂层呈明亮色彩，一旦被动用，涂层便开始剥落，薄膜变成灰色，剥落部分还会产生花纹，从而提供了此包装曾启封过的警示信号。
这种材料非常适合作包装封记。
【3】
⑶超薄柔软点电池
美国国际造纸公司采用以色列能量纸公司（PowerPaper）开发出来的一种超薄柔软电池，用于一些消费产品的包装，这种新型电池可像油墨一样被“印刷”在产品的包装上，使之增加灯光、声音，以及其他一些特殊效果，可让制造商更有效地通过产品包装来吸引消费者。
根据以上三种功能材料型智能包装的描述，功能材料型智能包装与传统包装材料相比，在材料选用方面，智能包装材料做出了更为先进的技术处理。
但是，我们却可以看出，这三种材料的选用，都是延续了传统包装材料的其中一个特点，材料价格较为低廉。
这种情况的出现，首先是因为包装的成本所限制，要求包装的成本不得超过被包装物成本的三分之一，由此，新型材料在包装的应用上是向低成本高技术方面发展。
所以功能材料型包装材料的最大特点是在传统包装材料的上进行技术上的创新。
2.2功能结构型智能包装技术的特点与应用
功能结构型智能包装是指通过增加或改进部分包装结构，而使包装具有某些特殊功能和智能型特点。
功能结构的改进往往从包装的安全性、可靠性和部分自动功能入手进行，这种结构上的变化使包装的商品使用更加安全和方便简洁,因此可被广泛应用于各种领域，例如药品包装，食品包装，户外用品包装。
⑴自动冷却灌
由CrownCoksea公司和Tempa技术公司合作研发的自动冷却罐已开发成功，它利用水变成水蒸气需消耗热量来产生制冷效果。
【4】自动冷却罐可以当做一个安全移动式的冰箱使用，而且使用中并没有增压过程，也不会向大气排放任何物质。
这种自动冷却罐的罐壁夹层涂有一层凝胶层，水分被密封于该凝胶层中，罐底部有一个独立的冷却室，里面装有干燥剂。
消费者扭动罐底就会在罐底冷却室和罐壁夹层之间形成一个连接通道.使封闭于罐壁夹层凝胶层中的水分在罐底冷却室中干燥剂的作用下迅速蒸发并被干燥剂吸收。
水分在蒸发时会吸收大量的热量并把这些热量传递到干燥剂中去3分钟内就能使250ml罐装啤酒或饮料的温度下降6~7摄氏度。
这项技术的工作原理是一个水分蒸发的物理过程无毒无害，非常安全。
⑵自动加热罐
雀巢英国公司推出的“自动加热牛奶咖啡罐”，其原理是将水和生石灰分别放置在罐的夹层中通过化学反应产生的热量来加热牛奶咖啡。
由于罐有夹层，罐的容积也因此缩小.即可容纳液体饮料210ml。
成品罐到达雀巢工厂时，罐内未填入化学反应物。
当采用传统方式将牛奶咖啡饮料装入罐中后，再将半成品运到附近的热能加工厂进行一系列复杂的装填工作然后封罐、贴标、装箱。
消费者在使用时通过罐底部的按钮来控制加热过程大约3分钟后饮料的温度即可达到60摄氏度。
为避免消费者被热饮料烫伤罐的外层有一个波纹状的隔离层及一个专门设计的收缩套标可以起到隔热保温的效果。
在日本市场上，还出现了自加热清酒罐。
在罐的下部1/5处有一个夹层内装生石灰和密封在塑料膜里的一小包水。
饮用前只要将一根’附用‘的塑料小棒从罐下部的小孔中插入水立即就会和生石灰混合在一起产生大量的热量，只需3分钟就能把一罐清酒加热到58摄氏度。
以上介绍的两种是比较典型的功能结构型的智能包装，其实在我们日常生活中还有许许多多的功能结构型智能包装，例如在药品包装中广泛使用，为了防止儿童误食药品所设计出的来的包装，在瓶内设计塑料瓶塞，利用瓶塞与瓶身的摩擦力，不施加一定的力量无法将瓶塞取出，这个有效防止了儿童误食。
再如在日常生活中经常能看到一次性包装，即一开启就必须破坏包装，无法重复使用包装的结构，此种结构也属于智能包装，此类型包装能有效的防止内包装物被调换或偷窃，起到了防伪等安全性质上的作用。
因此，在日常生活中，功能结构型的智能包装使用较为广泛，这种类型的包装不仅有着新颖的结构特点，引起消费者的好奇心理，起到了吸引消费购买的作用，还最大限度的考虑并满足消费者的需求。
因此，功能结构型的智能包装是一种用途广泛，消费者使用频率较大，成本相对较低的包装。
2.3信息型智能包装技术的特点与应用
信息型智能包装技术主要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技术。
这项技术包括两方面：
其一，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；其二，商品生产信息和销售分布信息的记录。
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。
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。
（1）反映包装内在环境的信息型智能包装
对于该种反映包装内在环境类型的功能信息型智能包装而言，最典型的就是气调包装技术（MAP）。
气调包装技术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。
气调保鲜包装技术的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。
那么当被包装物品发生变化时，例如腐烂、变质，其通过自身的新陈代谢会破坏原有的气调保鲜气体的组分，并造成内环境的变化。
因此，该种类型的智能包装的技术就是通过监控包装内环境的变化来反映出被包装物的质量，储藏条件，贮蓄时间，保质期等相关信息，并将这些信息通过包装直接显示出来，让消费者能对商品有一个直观的了解。
反映包装内在环境的信息型智能包装，在现实中已经得到生产，并已经投入实际使用中，例如在气调包装中加入渗漏指示剂。
这种渗漏指示剂适合于气调包装（MAP）产品的质量控制,它除了含有氧敏成分，还包含了吸氧成分。
吸氧成分的存在使泄漏指示剂不会与气调包装（MAP）产品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。
再例如在气调包装中加入新鲜度指示剂，新鲜度指示剂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。
【5】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。
（2）反映商品生产、流通和销售信息的信息型智能包装技术
对于此种类型的智能包装来说，它的出现不仅适应了现代经济市场的信息化管理和快速化流通的趋势，还对商品的销售起到了一个跟踪并及时反映商品使用信息的作用，对生厂商和商家来说这种技术可以发掘客户和潜在利益，对消费者来说，商品在质量与售后服务上将会获得更大的保障，并且可以对信息化的不同商家或不同品牌商品进行对比，选择一个更合适自己的商品。
因此，这种智能包装的作用对于现代信息化的经济时代，起到了一个推动和促进的作用。
这种反映商品生产、流通和销售信息的信息型智能包装技术，其在最初只是一个以二维条形码出现，仅仅是起到记录商品的型号与名称的作用。
而现在随着技术的发展，这种类型的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，乃至使用指南、警告等信息，都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。
【6】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。
3智能包装在日常生活中的应用
由于智能包装的材料、结构技术含量较高，造成了智能包装的成本较传统包装的成本高。
因此，在日常生活当中，智能包装的应用和流通还不够广泛，其主要应用领域在于药品、食品、日用化学品、物流等方面。
在这些领域中，不同类型的智能包装发挥着其不同的特点，展现出了传统包装无可比拟的功能与性质。
智能包装在药品包装领域的应用。
智能包装的应用可以大幅度提高患者服用药品的准确性和方便性。
如今，此类包装在欧美一些发达国家已经得到了较广泛的应用。
比如，有些泡罩包装，每一粒药品被移走时，都会被记录下来，标记出患者取药时间并将信息通过广播信号传递给医生。
丹麦公司推出了能够帮助患者准时吃药的新包装，这种包装外形酷似电话，不仅能够存储药片，还能够发送信息到患者的电脑和手机上，提醒患者准时吃药。
【7】各种先进的药品智能包装研究在欧美各国都已经开始普及，但其在国内的发展仍处于起步阶段，发展空间相当可观。
智能包装在食品包装领域的应用。
食品智能包装的关注点集中在食品安全上。
有关调查表明，将近80%的消费者表示，他们最关注的食品安全问题是保质期。
因此，拥有食品质量变化提示功能和延长食品保质期功能的智能化包装将会得到广泛应用，有专家预测未来应用智能化的食品包装将占所有食品包装的20%—40%。
【8】其实，开发关于食品的智能化包装，并不像想象中那样存在很大难度，比如一些保鲜食品需要低温保存，否则细菌就会快速繁殖，导致食品变质。
如果在包装袋上贴有指示时间和温度的标签，其中化学成分会根据温度升高和时间的变化产生聚合作用，标签产生相应的明暗变化，消费者据此可方便地了解食品应该在什么状态下保存，并及时感知食品的保鲜度。
智能包装在物流领域的运用。
包装的一大作用体现在运输、物流功能上。
当前，在物流领域中发展前景最大的当属RFID技术。
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
据悉，2007年，中国的RIFD市场规模已经达到了45亿元，并且其发展速度也越来越快。
世界范围内，沃尔玛、麦德龙等大型仓储式零售商的主要工厂产品都将配备RFID标识，以满足未来智能化包装的巨大需求。
【9】
4智能包装的发展与前景
智能包装在市场中所占的份额逐渐加大，美国市场调查公司NanoMarkets最新公布的《2006～2013年智能包装市场调查报告》显示，全球智能包装市场的产值于2011年增至48亿美元，预计全球智能包装市场的产值到2013年将达到141亿美元的水平。
【10】
欧美发达国家和地区一直走在智能包装领域的前沿，市场上持续涌现的智能包装新技术、新应用不断为包装行业注入兴奋剂。
据调查机构Freedonia集团透露，全美智能包装市场每年的增长率为13%，估计每年智能包装领域的市场份额将会以31.5%的速度拓展。
在欧洲，智能包装被列为未来几年内最有利润的包装市场。
[11]
智能包装之所以能得到迅速的发展，首先是离不开市场的支持和需要，智能包装使商品对消费者更具亲和力，使商务信息人机交互式沟通更为简捷。
智能包装在市场中主要表现出了以下几个方面的作用：
（1）保护消费者的健康和安全；
（2）打击假冒产品，维护市场正常秩序；（3）提高产品使用的方便性；（4）加强产品供应链管理。
智能包装在我国的发展速度在近几年来也得到了较大的提高，但与发达国家相比，我国包装产业还存在较大差距，先进水平的包装设备和高质量的原辅材料还严重依赖进口，智能包装与RFID标签技术的应用还不够广泛。
我国对功能材料型智能包装、功能结构型智能包装方面的研究相对较晚，例如气调包装。
我国对气调保鲜技术的研究虽然起步比较晚，但是发展迅速。
九十年代以来，随着人们对食品气调贮藏的认识逐步提高，我国的气调包装食品的贮藏已经占食品贮藏总量的百分之十五，但气调包装的普及与推广应用还需要一个过程。
[12]
尽管我国在智能包装的技术研发水平和应用领域还存在一些不足，但随着我国科技力量的不断提升，我们在某些方面也取得了许多令人可喜的成绩。
我国已经拥有自主产权的RFID芯片。
[13]在生产方面，国内很多公司已经开发出了适用于各种应用途的RFID产品。
但同发达国家相比，我国的RFID技术的在包装上的应用还未形成一定的行业规模，只有形成规模的行业应用才能代表技术应用水平。
过去几年，智能包装在中国的发展并不像预料的那样迅速，其原因主要有以下几点：
（1）标准问题。
拥有一套适应国情的完善的标准关系到国家的利益和信息安全。
我国在智能包装的很多领域的标准还不够完善，目前主管部门正在组织和完善相关标准的制定。
（2）成本问题。
目前虽然我国已经在智能包装方面具备一定的研究成果，但将科研成果转换为生产力和市场化的难度比较大，成本比较高。
（3）专业人才问题。
技术问题归根到底还是人才问题。
智能包装还是比较新的领域，虽然我国一些高校近几年已经开设了"智能科学与技术"高等教育，但目前在这方面的技术人员还十分有限。
根据我国的国情，在智能包装的发展上，我们应该实事求是，具体问题具体分析，坚持“科学技术是第一生产力”这一要点，智能包装是包装产业的未来，但要真正的把智能包装普及到位，更好地开发其中的利润空间，除了加大对智能包装技术开发的人力物力投入，更要跟紧当前我国从工业化向信息化转变的脚步，从关注智能技术新动向和推广成熟技术两发面加大投入力度。
包装企业在智能包装等新领域、新课题方面的探索，不仅要对高新技术有足够的重视，还要把握正确的方法。
不能为研发而研发、闭门造车，要时刻把握市场动向，在新技术立项之前要深入研究市场，根据市场需求制定产品战略。
对已有的成熟技术，要努力通过各种途径，大胆地将其推向市场。
为了更好地开发、推广应用智能包装技术，建议重点做好以下工作：
第一，加快高级专业技术人才的培养。
要改变我国在智能包装方面相对落后的局面，就应该从人才的角度入手，培育出一批高素质的专业技术人员与管理人员。
第二，加强交叉学科建设和科研平台建设，积极开展对外科技交流与合作，提高我国在智能包装方面的技术水平。
第三，加快行业标准的制定，减少资源浪费。
第四，利用媒体等宣传手段，提高人们对智能包装的认识，扩大市场需求，促进智能包装技术的推广应用，提高我国商品包装与物流的整体水平。
5．结语
智能包装技术，是一个集合了创意、科技和人性化设计等多个元素的现代技术，其多元化的特点，决定了智能包装所涵盖的领域较为广泛，从包装材料到包装结构，再到消费者心理，市场流通原理等等。
因此，在对智能包装进行定性研究的时候，我们所要考虑的不仅仅是其单方面的性能，应该从多分方面分析。
对于智能包装的应用，我们应坚持以方便、实用、低成本为基准，将智能包装真正推广到人们生活中，让其在更多的日用产品领域和低端产品中出现，并让更多的消费者感受到智能包装的实用性和方便性。
对于智能包装的发展，可以看出其潜力巨大，但是受到了诸多条件的限制，因此在对于智能包装的发展，我们应该看到它优势的一面，新的事物从出现到发展，再到成熟阶段，都必须经过复杂的过程，在这个过程中，不应该固步自封，处处顾虑。
应该把握住市场的动向，大胆创新，只要做出来的产品能够对消费者的使用更加方便和使用，那么市场就会接受这种新产品的出现，并可以让智能包装得到快速的发展。
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[6]KITL.YAM,PAULT.TAKHISTOV,ANDJOSEPHMILTZ.IntelligentPackaging:
ConceptsandApplications
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