stringtranslate.com

Активная упаковка

Термины активная упаковка , интеллектуальная упаковка и смарт-упаковка относятся к усиленным упаковочным системам, используемым с продуктами питания , фармацевтическими препаратами и несколькими другими типами продуктов. Они помогают продлить срок годности, контролировать свежесть, отображать информацию о качестве, повышать безопасность и улучшать удобство . [1]

Термины часто связаны и могут пересекаться. Активная упаковка обычно означает наличие активных функций помимо инертного пассивного сдерживания и защиты продукта. [2] Интеллектуальная и умная упаковка обычно подразумевает способность ощущать или измерять атрибут продукта, внутреннюю атмосферу упаковки или среду доставки. Эта информация может быть передана пользователям или может запускать активные функции упаковки. Программируемая материя , умные материалы и т. д. могут использоваться в упаковках. Ям, Ташитов и Мильц определили интеллектуальную или умную упаковку как:

... упаковочная система, способная выполнять интеллектуальные функции (такие как обнаружение, зондирование, запись, отслеживание, передача данных и применение научной логики) для упрощения принятия решений с целью продления срока годности, повышения безопасности, улучшения качества, предоставления информации и предупреждения о возможных проблемах. [3]

В зависимости от рабочих определений, некоторые традиционные типы упаковки могут считаться «активными» или «интеллектуальными». Чаще всего эти термины используются в отношении новых технологически продвинутых систем: микроэлектроника , компьютерные приложения , нанотехнологии и т. д.

Контроль влажности

В течение многих лет осушители использовались для контроля водяного пара в закрытой упаковке. Осушитель — это гигроскопичное вещество, обычно находящееся в пористом мешочке или саше , которое помещается внутрь герметичной упаковки. Они использовались для уменьшения коррозии машин и электроники, а также для продления срока годности чувствительных к влаге продуктов. В случае с фармацевтическими упаковками распространенным методом является включение небольшого пакета осушителя во флакон. Недавно были разработаны другие методы включения осушителей, прикрепленных к внутренней поверхности или к материалу. [4] [5]

Коррозия

Ингибиторы коррозии могут быть нанесены на предметы, чтобы помочь предотвратить ржавчину и коррозию . Летучие ингибиторы коррозии (VCI) или ингибиторы коррозии в паровой фазе могут быть предоставлены внутри упаковки в мешочке или могут быть включены в насыщенную обертку из специальной бумаги или пластиковой пленки. Многие из них представляют собой органические соли , которые конденсируются на металле, чтобы противостоять коррозии. Некоторые пленки также имеют способность выделять VCI.

Доступны пленки с ионами меди в полимерной структуре. Они нейтрализуют едкий газ в упаковке и предотвращают появление ржавчины.

VCI создают нейтральную среду в упаковке. Он работает по принципу разницы в давлении паров и вызывает реакцию с металлами и неметаллами, а также с влагой, предотвращая коррозию. Существуют различные формы VCI, такие как бумага, пластик , бумага HDPE , масла, пены , стружка, алюминиевая барьерная фольга , пузырьки и эмиттеры, которые могут предотвращать коррозию на многих стадиях.

Хелатирование металлов

Полипропиленовые пленки с функциональными группами иминодиацетата, используемые в качестве антиоксидантных упаковочных материалов [6]

Следы переходных металлов в пищевых продуктах, особенно железа , могут вызывать окислительную деградацию многих пищевых компонентов, особенно липидов, и вызывать изменения качества продуктов. Металл -хелатирующие активные упаковочные материалы изготавливаются путем иммобилизации металл-хелатирующих активных соединений на традиционном активном упаковочном материале. Поверхностно иммобилизованные металл-хелатирующие соединения могут удалять переходные металлы из продукта и повышать его окислительную стабильность. [6] Металл-хелатирующая активная упаковочная технология также является антиоксидантной активной упаковкой, которая продлит срок годности потребительских продуктов за счет контроля окисления. Известно, что металл-хелатирующая активная упаковочная технология способна удалять синтетические пищевые консерванты (например, ЭДТА ) из пищевых продуктов. Эта технология может быть использована для удовлетворения растущего потребительского спроса на продукты питания без добавок и с «чистой» этикеткой.

Контроль кислорода

Поглотители кислорода или кислородные абсорберы помогают удалить кислород из закрытой упаковки. Кислород ускоряет деградацию продукта и окисление, например, витаминов и жиров, стимулируя микробную активность . [7] В результате могут возникнуть неприятный вкус, неприятный запах, изменение цвета и деградация питательных веществ. Примерами поглотителей кислорода являются небольшие пакеты или саше, содержащие порошкообразное железо : по мере того, как железо ржавеет, кислород удаляется из окружающей атмосферы. Также могут использоваться другие металлы, такие как платина или палладий. Также могут применяться органические поглотители кислорода, такие как токоферолы , ненасыщенные углеводороды , аскорбиновая кислота и поглотители кислорода на основе ферментов или микроорганизмов . Более новые системы находятся на картах или могут быть встроены в упаковочные пленки или формованные структуры. [8] Кроме того, физические характеристики самой упаковки ( скорость пропускания кислорода - OTR) могут определять, насколько эффективным может быть поглотитель кислорода и как долго он будет оставаться эффективным. Упаковка с низким OTR будет пропускать меньше кислорода в закрытую упаковку через полимерный барьер. [9]

Атмосфера

Для некоторых продуктов, таких как сыр , уже давно стало обычным делом промывать упаковку азотом перед запечатыванием: инертный азот поглощается сыром, что позволяет получить плотную упаковку из термоусадочной пленки . Азот удаляет кислород и взаимодействует с сыром, делая упаковку функциональной.

В последнее время для продления срока годности в упаковке стали использовать другие газовые смеси. Газовая смесь зависит от конкретного продукта и механизмов его деградации. Были разработаны некоторые компоненты упаковки, включающие активную химию для поддержания определенных атмосфер в упаковках.

Для поддержания заданных условий атмосферы в упаковке имеются поглотители кислорода, генераторы углекислого газа , генераторы этанола и т. д.

Очистка от этилена

Фрукты и овощи естественным образом выделяют этилен, который играет важную роль в процессах роста, созревания и прорастания. [10] Для того чтобы сохранить качество продуктов питания в течение длительного времени, может быть желательно ингибировать синтез этилена. В качестве таковых можно использовать ингибиторы синтеза или поглотители. [11] Одним из наиболее распространенных поглотителей этилена является перманганат калия (KMnO 4 ), который обычно иммобилизован на силикагеле или оксиде алюминия. Другие поглотители этилена включают активированный уголь или цеолиты . В качестве альтернативы можно использовать 1-метилциклопропен (1-МЦП) для ингибирования гормонального действия этилена. [12]

Температурный монитор

Некоторые температурные индикаторы подают визуальный сигнал о превышении заданной температуры. Другие, временные температурные индикаторы , подают сигнал о превышении критического накопления отклонения температуры с течением времени. Когда механизм индикатора настроен на механизм деградации продукта, они могут давать ценные сигналы потребителям.

Цифровые регистраторы температуры регистрируют температуры, встречающиеся на протяжении всей перевозки. Эти данные могут использоваться для прогнозирования ухудшения состояния продукта и определения того, подходит ли продукт для обычной продажи или требуется ускоренная продажа. Они также определяют время превышения температуры: это может использоваться для направления корректирующих действий.

Термохромные чернила иногда используются для сигнализации превышения или изменения температуры. Некоторые из них обратимы, в то время как другие имеют постоянное изменение цвета. Их можно использовать отдельно или с другими функциями упаковки, такими как штрих-коды .

Чернила также могут сигнализировать о желаемой температуре для потребителей. Например, один тип пивной банки имеет чернила, которые графически показывают, когда достигается идеальная температура для питья. [13]

Контроль температуры упаковки

Унифицированный групповой рацион – экспресс -самодельный полевой рацион с функцией саморазогрева

Для критических вакцин изолированные транспортные контейнеры являются пассивной упаковкой, помогающей контролировать колебания температуры, наблюдаемые даже при контролируемой холодовой цепи . Кроме того, гелевые пакеты часто используются для поддержания температуры содержимого в пределах указанных приемлемых температурных диапазонов.

Некоторые новые упаковки обладают способностью нагревать или охлаждать продукт для потребителя. Они имеют отдельные отсеки, где экзотермические или эндотермические реакции обеспечивают желаемый эффект. [14] Саморазогревающаяся пищевая упаковка доступна для нескольких продуктов.

Выдача

Некоторые упаковки имеют крышки или другие системы дозирования, которые изменяют содержимое с жидкости на аэрозоль . Они используются для продуктов, начиная от прецизионных ингаляторов для лекарств и заканчивая распылителями бытовых чистящих средств.

Некоторые дозирующие пакеты для двухкомпонентных эпоксидных клеев не просто пассивно содержат два компонента. При дозировании некоторые пакеты дозируют и смешивают два компонента, так что клей полностью функционирует в точке нанесения.

Способность упаковки полностью опорожнять или выдавать вязкую жидкость в некоторой степени зависит от поверхностной энергии внутренних стенок контейнера. Использование супергидрофобных поверхностей полезно, но может быть улучшено путем использования новых поверхностей, пропитанных смазкой. [15]

Радиочастотная идентификация

RFID-чип встроен в упаковку лекарств

Чипы радиочастотной идентификации (RFID) становятся все более распространенными с появлением смарт-этикеток , которые используются для отслеживания и отслеживания посылок и грузовых единиц на протяжении всей дистрибуции. Новые разработки включают запись истории температур поставок и другие интеллектуальные функции упаковки. RFID можно интегрировать в этикетки: смарт-этикетки .

Безопасность

Различные методы защитной печати , защитные голограммы и специальные этикетки помогают подтвердить, что продукт в упаковке не является поддельным . В этом приложении также используются чипы RFID.

Электронное наблюдение за товаром (на товаре или упаковке) используется для борьбы с кражами в магазинах.

Упаковка для микроволновой печи

Металлизированные пленки используются в качестве токоприемника для приготовления пищи в микроволновых печах . Они увеличивают мощность нагрева и помогают сделать пищу хрустящей и коричневой. Пластиковые контейнеры для микроволновых печей [16] также используются для приготовления пищи в микроволновых печах.

Удары и вибрации

Детекторы удара существуют уже много лет. Они прикрепляются к упаковке или к продукту в упаковке, чтобы определить, был ли обнаружен чрезмерный удар. Механизмами этих устройств для защиты от ударной перегрузки являются пружинно-массовые системы, магниты, капли красного красителя и несколько других.

Недавно появились цифровые регистраторы данных ударов и вибраций, позволяющие точнее регистрировать удары и вибрации при транспортировке. Они используются для мониторинга критических грузов с целью определения необходимости дополнительной проверки и калибровки. Они также используются для мониторинга типов ударов и вибраций, возникающих при транспортировке, для использования при тестировании упаковки в лаборатории.

Антимикробный контроль

Некоторые упаковочные пленки специального назначения содержат ферменты , антимикробные агенты, поглотители, натуральные пигменты и другие активные компоненты, помогающие контролировать деградацию пищевых продуктов и продлевать срок их годности и безопасности. [17] [18] Механизм направлен на предотвращение роста патогенных или вызывающих порчу микроорганизмов. [19]

Впитывающие прокладки для мяса, подгузники для мяса могут содержать антибактериальные вещества и материалы, сигнализирующие о загрязнении. [20]

Штрих-коды

Штрихкоды давно используются с упаковкой для идентификации товара, облегчения маршрутизации, сообщения местоположения и т. д. Существует множество разновидностей линейных штрихкодов. Некоторые из них накладываются друг на друга, чтобы предоставить больше информации. Двумерные матричные коды могут иметь более высокую плотность информации.

QR-коды можно использовать на упаковке для предоставления дополнительной информации о продукте с помощью сканирования смартфоном. [21] С помощью цифровых принтеров QR-коды на уровне единицы товара могут стать эквивалентом уникального идентификатора или URL-адреса для каждой упаковки и позволять другим способам взаимодействия с потребителями, таким как предоставление конкретной информации об отслеживаемости продукта [22] или развертывание программ лояльности [23] . QR-коды на уровне единицы товара легко подделать, если не используются дополнительные функции безопасности, но полученные данные сканирования можно использовать для активной защиты бренда [24] . В QR-код можно вставить цифровой водяной знак или защищенную графику, чтобы сделать его чувствительным к копированию и позволить потребителям проверять подлинность продуктов с более высоким уровнем безопасности.

Цифровая ссылка GS1 [25] представляет собой стандарт для встраивания стандартизированных идентификаторов продуктов GS1 в уникальный идентификатор, который позволяет тому же QR-коду (или другому носителю данных) предоставлять информацию потребителям, розничным торговцам и цепочке поставок. [26]

Печатные коды можно комбинировать с защитной печатью для расширенного использования. Например, термохромные чернила можно использовать для активации, изменения или деактивации кода на основе истории температуры предмета. [27] [28]

Другие разработки

Мешочки с диоксидом хлора , помещенные в коробки для упаковки фруктов, убивают патогены, но не повреждают фрукты. [29]

Разработаны съедобные пленки, позволяющие потребителям употреблять упаковку вместе с продуктом.

Было показано, что упаковочные материалы, содержащие наночастицы серебра, продлевают срок хранения некоторых продуктов питания. [30]

Для транспортировки органов была разработана специальная упаковка, которая сохраняет их живыми во время длительных перевозок. Органы живы и свежи для трансплантации. [31]

Несколько упаковок, используемых канадскими корпорациями по производству каннабиса, используют активную упаковку для мониторинга уровней ТГК на протяжении всего производственного процесса. Это внедряется для обеспечения согласованности между продуктами, чтобы улучшить управление цепочкой поставок, а также предложить потребителям улучшенную ценность покупки. [ необходима цитата ]

Правила

Активная упаковка часто разрабатывается для взаимодействия с содержимым упаковки. Таким образом, для активной или умной упаковки, которая является материалами, контактирующими с пищевыми продуктами , часто требуется особая осторожность . [32]

Упаковщики продуктов питания проявляют особую осторожность в отношении некоторых типов активной упаковки. Например, когда в упаковке уменьшается содержание кислорода в атмосфере для продления срока годности, необходимо рассмотреть контроль анаэробных бактерий . Также, когда контролируемая атмосфера уменьшает видимость деградации продуктов питания, потребителям необходимо сохранить средство определения фактической деградации.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Dainelli, D; Nathalie Gontard; Dimitrios Spyropoulos; Esther Zondervan-van den Beuken; Paul Tobback (2008). «Активная и интеллектуальная упаковка пищевых продуктов: правовые аспекты и проблемы безопасности». Trends in Food Science & Technology . 19 (1): 167–177. doi :10.1016/j.tifs.2008.09.011.
  2. ^ Сорока, В. (2008). Иллюстрированный глоссарий упаковочных терминов . Институт специалистов по упаковке. стр. 3. ISBN 978-1-930268-27-2.
  3. ^ Ям, КЛ; Ташитов; Мильц (2005). «Интеллектуальная упаковка: концепции и приложения». Журнал пищевой науки . 1063 (70): R1–R10. doi :10.1111/j.1365-2621.2005.tb09052.x . Получено 13 февраля 2023 г.
  4. ^ US 2020016034, Vollmike, «БЛИСТЕРНЫЕ УПАКОВКИ, СОДЕРЖАЩИЕ АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ» 
  5. ^ US 6112888, Suaro, «Неповторно закрываемые упаковки, содержащие осушающий материал», опубликовано в 2000 г. 
  6. ^ ab Lin, Zhuangsheng; Roman, Maxine J.; Decker, Eric A.; Goddard, Julie M. (2016-06-08). «Синтез полипропиленовых пленок с функциональными группами иминодиацетата и их эффективность в качестве активных антиоксидантных упаковочных материалов». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 64 (22): 4606–4617. doi :10.1021/acs.jafc.6b01128. ISSN  0021-8561. PMID  27243793.
  7. ^ Кусума Х., Югиани П., Химана А., Азиз А., Путра Д. (2024). «Размышления о продовольственной безопасности и интеллектуальной упаковке». Полимерный бюллетень . 81 (1): 87–133. doi :10.1007/s00289-023-04734-4. PMC 9947446 . 
  8. ^ US 5660761, Кацумото, Киёси, «Слой поглощения кислорода, состоящий из окисляемого соединения, второй, отдельный слой, состоящий из катализатора окисления», опубликовано 26 августа 1997 г. 
  9. ^ Чичелло, Саймон. "Руководство по поглотителям кислорода" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2010-08-27 . Получено 12 сентября 2016 .
  10. ^ Sun M, Yang X, Zhang Y, Wang S, Wong MW, Ni R, Huang D (2019). «Быстрое и визуальное обнаружение и количественное определение этилена, выделяемого созревающими фруктами: новое применение катализатора Граббса». Agric Food Chem . 67 : 507–513. doi :10.1021/acs.jafc.8b05874.
  11. ^ Wei H, Seidia F, Zhang T, Jin Y, Xiao H. «Поглотители этилена для сохранения фруктов и овощей: обзор». Food Chem . 337 : 127750. doi : 10.1016/j.foodchem.2020.127750.
  12. ^ Джанджарасскул Т., Суппакул П. «Активная и интеллектуальная упаковка: показатель качества и безопасности». Crit Rev Food Sci Nutr . 58 : 808–831. doi :10.1080/10408398.2016.1225278.
  13. ^ Lingle, R (июнь 2007). «Этикетка Coors показывает температуру пива». Packaging World. Архивировано из оригинала 11 марта 2010 года . Получено 8 апреля 2010 года .
  14. ^ "Самонагревающаяся банка". Stress Engineering. 2010. Архивировано из оригинала 2011-07-16 . Получено 8 апреля 2010 .
  15. ^ Смит, Дж. Д.; Дхиман, Раджив; Ананд, Сушант; Реза-Гардуно, Эрнесто; Коэн, Роберт Э.; МакКинли, Гарет Х.; Варанаси, Крипа К. (2013). «Подвижность капель на поверхностях, пропитанных смазкой». Soft Matter . 9 (6): 1772–1780. Bibcode :2013SMat....9.1772S. doi :10.1039/c2sm27032c. hdl : 1721.1/79068 .
  16. ^ "Пластиковые пакеты для микроволновки". Архивировано из оригинала 2014-05-22.
  17. ^ Манохар, Синтия М.; Кундгар, Саурабх Д.; Добл, Мукеш (2017). «Бетанин, иммобилизованный ПЭНП, как антимикробная пищевая обертка». LWT . 80 : 131–135. doi :10.1016/j.lwt.2016.07.020.
  18. ^ Hotchkiss, JH "Форум - Trendsetters". Food Tech Source. Архивировано из оригинала 12 сентября 2018 года . Получено 8 апреля 2010 года .
  19. ^ Вилас; Маурисио-Иглесиас; Гарсия (2020). «Проектирование на основе моделей интеллектуальных активных упаковочных систем с антимикробной активностью». Упаковка пищевых продуктов и срок их годности . 24 : 100446. doi : 10.1016/j.fpsl.2019.100446. hdl : 10347/20889 . S2CID  215997884.
  20. ^ Кастрика, М (2020). «Антибактериальное действие активной абсорбирующей прокладки на свежее говяжье мясо в течение срока годности: предварительные результаты». Applied Science . 10 (21) . Получено 27 апреля 2024 г. .
  21. ^ "QR-коды и упаковка с поддержкой смартфонов". Packaging Gateway . 2011-08-24 . Получено 2020-04-25 .
  22. ^ «За каждым умным продуктом стоит умная упаковка | Future Food Asia». futurefoodasia.com . Получено 25.04.2020 .
  23. ^ "Danone связывает QR-коды с программой лояльности для экономии средств | Mobile Marketer". www.mobilemarketer.com . Получено 25.04.2020 .
  24. ^ Обзор методов борьбы с контрафактными товарами и нарушением прав интеллектуальной собственности (ПИС) . Baldini, Gianmarco., Nai Fovino, Igor., Satta, Riccardo., Tsois, Aris., Checchi, Enrico., Европейская комиссия. Объединенный исследовательский центр. Люксембург: Издательское бюро. 2015. ISBN 978-92-79-54543-6. OCLC  948769705.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  25. ^ marco.santos.diamond (2018-11-12). "Цифровая связь - Стандарты | GS1". www.gs1.org . Получено 2020-04-25 .
  26. ^ «Почему розничной торговле нужен веб-совместимый штрихкод». www.retailitinsights.com . Получено 25.04.2020 .
  27. ^ Глигорич, Ненад (2019). «SmartTags: паспорт продукта IoT для экономики замкнутого цикла на основе печатных датчиков и уникальных идентификаторов на уровне предметов». Датчики . 19 (3): 586. Bibcode : 2019Senso..19..586G . doi : 10.3390/s19030586 . PMC 6387165. PMID  30704112. 
  28. ^ US US6685094B2, Кэмерон, Дж., «Термохромный штрих-код», опубликовано в 2004 г.  
  29. ^ OBrian, D (июль 2017 г.). «Пакеты с диоксидом хлора могут сделать продукцию более безопасной и уменьшить порчу». Журнал AgResearch . Получено 21 июня 2018 г.
  30. ^ Kraśniewska, K (2020). «Материалы на основе биополимеров, содержащие наночастицы серебра в качестве активной упаковки для пищевых продуктов — обзор». International Journal of Molecular Sciences . 21 (3): 698. doi : 10.3390/ijms21030698 . PMC 7037217 . PMID  31973105. 
  31. ^ "Коробка, которая сохраняет органы живыми". CNN . Получено 11 июня 2016 г.
  32. ^ "A03039: Активная упаковка — текущие тенденции и потенциал для миграции". Агентство по пищевым стандартам. 7 сентября 2004 г. Архивировано из оригинала 2007-06-23 . Получено 8 апреля 2010 г.

Дальнейшее чтение