一、绿色包装技术

（一）绿色包装的概念

绿色包装至今尚未给予准确而严格的定义。目前人们所能接受的“绿色包装”可定义为：对生态环境不造成污染，对人体健康不造成危害，能循环使用和再生利用，可促进持续发展的包装。也就是说，包装产品从包装材料选择及包装制品设计、制造、使用、回收和废弃的整个过程均对环境无害，符合生态环境保护的要求，或者说在包装的全过程中对环境的影响降到最低限度，且能够循环复用、再生利用或降解腐化的适度包装。[19]简单而言，绿色包装就是无害包装或环保包装。

国内专家早已重视绿色包装，提出了绿色包装的概念，认为绿色包装意味着包装材料除了发挥其应有功能及有助于提高商品附加值的作用以外，其内涵应包含环境保护和资源再生两大关系以及人类生存与生活的切身问题。它包括了节省资源、能源，避免废弃物产生，易回收再循环利用，可焚烧或降解等具有生态环境保护要求的内容，即符合“4R1D”原则：Reduce减量化；Reuse应易于重复使用；Recycle易于回收再循环，获得新的价值；Recover可复原；Degradable可降解。

（二）绿色包装的特点

1.减量化

绿色包装在满足保护、方便、销售和提供信息等功能的条件下，应使用材料最少而又文明的适度包装，所产生的废弃物也应最少。欧美国家将包装减量化列为发展无害包装的首选措施。

2.包装易于重复使用、回收再生

产品包装及其包装制品应能通过多次重复使用或通过回收废弃物生产再生制品，或通过焚烧利用其热能，通过堆肥化改善土壤等措施达到再利用的目的，既不污染环境，又可充分利用资源。

3.可复原

可复原可以获得新的价值，可以利用焚烧来获取能源和燃料。

4.包装废弃物可以降解腐化

为了不形成永久垃圾，不可回收利用的包装废弃物要易于降解，才能进入大自然中，进而达到改善土壤的目的，这种降解周期应越短越好。当前世界各工业国家均重视发展利用生物或光降解的降解包装材料。

（三）绿色包装的材料

所谓绿色包装材料就是对环境没有危害的包装材料，它是基于绿色包装技术而建立起来的，它包括可以降解的包装材料和不可以降解但是没有危害的包装材料（如玻璃、陶瓷等无机矿产材料）。

绿色包装材料应选用低能耗、低成本、少污染的材料，同时所选用的材料应易于加工，在加工中无污染或少污染。对绿色包装材料的选择与应用要考虑以下因素：①利用有利于资源再生的材料。②利用对环境污染程度最低的材料。包括易于回收利用和再循环的材料，可自行降解周期短的材料。在包装产品生命周期全过程中对环境污染最少。③利用人性化的包装材料。[20]这些材料对人体和生物系统无害，材料中不含有毒元素、重金属或将其含量控制在有关标准以下，如尽量选用不加涂、镀层的材料。

早期推行的绿色包装主要从包装材料下手，在国内外市场风行及消费者最为青睐的绿色包装中，主要有可食性包装、可降解包装和纸包装。随着技术的发展以及人类对环境保护的日益重视，绿色包装材料正在朝着更加优良的功能性方向发展。

1.可食性包装

可食性包装要求包装食品的薄膜或食品上的涂层不仅有包装功能而且可以食用。可食薄膜和涂层早已用于食品的保护，如防止分切肉脱水的胶膜、水果涂蜡阻隔气体交换和蛋糕用糖或巧克力涂层保护等。在亚洲，传统用大豆脂蛋白（豆浆煮沸后产生的一层豆衣）作为包装材料，用于食品防腐和改善产品外观。一些食品如面包等，经过烘烤、干燥或油炸处理后，表面会形成天然的保护层。一些糖苷和蛋白质已单独或结合使用，用作可食薄膜或涂层加工的配料。

可食涂层以食品为载体直接在食品上干燥成型，可食薄膜则加工后包装食品。可食薄膜或涂层作为食品的组成部分和包装的双重作用有许多优点。可食薄膜或涂层食用时要有口味、易溶解和在口中分散或加工时在水、油中分散。它们可用于覆盖食品和食品内不同组分的分隔。可食薄膜或涂层加增塑、抗氧化和抗菌等添加剂后，其力学性能和保护性能得到增强。可食薄膜或涂层的应用并不意味着不用非可食包装，只是材料用量少而较经济。事实上，可食薄膜或涂层在控制食品质量方面作为一种补充手段，有时是必需的。

（1）可食用薄膜的类型

依据其应用的材料不同来划分其种类，可分为以下几种类型。

①多糖类可食膜。主要包含了淀粉、改性纤维、动植物胶素以及壳聚糖四种包装膜。

②蛋白质类可食膜。包含了大豆、小麦、玉米、花生以及肌原蛋白膜等种类，具有能有效地起到防紫外线、阻隔油污、细菌抑制，以及能在高温中储藏稳定等特点，有效地延长食物的保质期。

③微生物共聚酯可食性包装膜。包含了油脂、糖蜜等，也能对食物保鲜、延缓食物腐烂时间有一定的功效。

④复合型可食膜。其是将上述种类的可食膜原材料进行不同比例的融合，更好地改善以往可食膜机械强度、透光性、透气性以及持水性等特点。

（2）可食薄膜和涂层的功能

可食薄膜和涂层的某些功能和非可食包装薄膜相同，如阻隔水分、气体和溶质的功能。事实上，控制食品的水分含量和水分活度（A、），可取得食品的微生物和生理化学稳定以及感官性能。食品表面如涂一层高阻湿性的可食涂层（如蜡），可降低食品与环境间的水汽交换。非单一食品或混合食品的各组分含有不同的水分活度（如比萨饼、有水果块的糕点和有干水果的谷类早餐食品等），减少组分之间的水分交换很重要，可以明显地保持某些组分的脆性和软的组织。一些新鲜或冷冻食品（如分切肉和海产品）可以在表面涂水分阻隔或水分吸附材料（如含水胶体）以减少表面脱水。一些油炸食品油的渗透（如裹面包屑的鱼或肉，炸薯条或香蕉），可用对脂肪高阻隔性的亲水性材料的涂层来阻止脂肪渗透。与此相同，冻肉、浸在盐水里的海产品和果蔬脱水时会发生溶质渗透，可涂上不渗透溶质的薄膜，使溶质渗透缓慢降低。可将一些与可食薄膜结合的特殊添加剂（如抗霉菌、抗氧化、香料、营养和着色等添加剂）阻留在薄膜中，使食品表面得到局部较高的作用效果，从而降低添加剂的使用浓度。此外，可食薄膜可使食品结构加强和防止黏在一起（特别是挤出加工和冷冻食品）。用可食薄膜封装或胶囊包装的各种配料和添加剂，易在食品混合物中分散（如用于加工糕点的乳化剂）或加工脱水即食食品（如汤料和饮料）。

2.可降解包装

可降解包装按照它的降解机理可分为生物降解材料和非生物降解材料两大类。目前，在包装领域中应用价值较大的可降解材料有光降解塑料、生物降解塑料和光/生物双降解塑料。

（1）光降解塑料

被光照射后能发生降解的塑料称为光降解塑料。光降解塑料制品受光照的影响很大，其制品如果被埋入没有光照的土中，就会停止降解，这是其不足的地方，但是光降解塑料还是具有生产成本低、制作工艺简单的优点的。在国外，光降解塑料主要在饮料瓶、购物袋、地膜等中应用，国内对于光降解塑料的使用，主要用于地膜和一次性的新型快餐盒中。

（2）生物降解塑料

生物可降解高分子材料在环境中可由微生物酶活性降解，如细菌、真菌酶和藻类。它们的高分子链由非酶过程打断，如化学水解。生物降解将它们转换为二氧化碳、甲烷、水、生物量、腐殖酸物质以及其他自然物质。生物可降解高分子材料自然也就有生物过程的循环利用。生物降解塑料主要的种类有淀粉基改性的不完全降解高分子材料和可完全降解的聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯高分子材料。

（3）光/生物双降解塑料

光/生物降解塑料是利用光降解机理和生物降解机理相结合的方法制得的一类塑料，克服了因光线不足而降解困难和生物塑料加工复杂、成本高的缺陷。它以光降解为基础，添加热氧化剂和生物诱发剂等使不直接接受光作用的部分材料继续降解，从而使大分子断裂，降解为可被微生物吞噬的低分子化合物碎片。部分材料掺有诱发光化学反应的可控光降解剂，它使塑料在规定的诱导期之前不被降解，具有理想的可控光分解曲线，在诱导期内力学性能保持在80%以上，达到试用期以后，力学性能迅速下降。光/生物降解高分子材料可分为淀粉型和非淀粉型两种。

3.纸包装

纸包装可以算得上是一种真正的绿色包装，它是一种非常环保的包装材料。纸包装可以被回收利用，循环使用，即使被丢弃在自然环境中，其部分废弃物仍然可以自然降解，不会对环境造成什么危害，纸包装可以对部分难降解、易污染环境的塑料包装进行替代，这对于环境的保护将会起到极大的作用。随着科技的发展，单一型的纸材料正在向着复合多元化的方向发展。(www.daowen.com)

（四）绿色包装设计

目前，绿色包装已成为当今包装工业、世界贸易不可逆转的潮流，面对这股绿色浪潮的冲击，全世界的科技工作者都在致力于开发研究绿色包装材料及进行绿色包装设计，并已经取得很大的成绩。绿色包装设计着眼于人与自然的生态平衡关系，尽量减少对环境的破坏，前提是必须符合“4R1D”原则。

1.绿色包装设计的研究内容

绿色包装设计应基于对环境保护的基础，采用新型技术和工具来对包装产品、对环境产生影响的循环周期中的每一个阶段进行控制，对包装产品设计与环境保护相制约的配套设计进行规范，有效地检测与跟踪在物流过程中的产品包装的输入和输出，同时建立评估模型，来对包装设计进行风险评估，看其是否对环境有危害。

研发无毒、无污染、可回收利用、可再生或降解的包装原辅材料。研究现有包装材料中有害成分控制技术与替代技术，及自然“贫乏材料”的替代技术等新技术。

对包装材料的结构进行优化，将包装材料的使用减到最少，加强对各类包装废弃物的回收处理。

2.绿色包装设计的过程

绿色包装设计的过程见图3-1。

图3-1　绿色包装设计的过程

（1）搜集绿色包装设计信息。绿色信息的搜集应兼顾以下内容：产品分析（产品类别、特性、品质等），市场条件分析（内销、出口、销售量、价格、销售周期等），环境条件分析（包装环境、流通条件等），绿色消费者分析（消费心理、购买动机、使用方便程度、经济性等），环保政策、法规，减废技术，绿色制造成本等。

（2）建立绿色包装设计小组。建立此类型的小组来对企业目前的绿色设计进行观察，同时对最新的绿色包装设计信息进行掌控，从而为企业应制定怎样的绿色包装设计指明方向，推动企业绿色包装设计的发展。

（3）制定绿色包装设计方案。根据搜集的信息，提出绿色包装的设计方案，其中主要包括：对内容物的计量值、预留容量或允许偏差等设计参数进行确定；对没有危害、可降解和重复使用的包装材料进行选择；对能起到保护作用、便于存放、易于流通的包装结构进行设计；对容易陈列和便于集中堆码、容易加工、消毒的包装容器进行；对包装的图形、文字、色彩、标签等装潢设计进行考虑。从绿色设计的角度出发，对提出的各种方案进行综合评估，最终选出最出色的方案。

（4）绿色包装设计决策。进行绿色包装设计的企业应把与环境有关的生活条件、废气物、空气、土壤和水质的污染、噪声、能源及资源的消耗等均纳入评价过程，对最终绿色包装设计方案的确定起决策作用，最后完成绿色包装设计。

3.绿色包装设计的评价

绿色包装设计的评价主要是对设计方案进行中的过程进行评价和对最终的绿色产品进行评价。评价者对产品和设计方案对照评价项目进行分析，然后将分析的结果与评价标准相对照，得出评价结果。

二、智能包装技术

（一）智能包装技术概述

鉴于今天某些传统的包装形式无法适应日新月异的市场趋势，也无法满足日益复杂的物流体系的要求。人们通过创新思维，在包装中加入更多的智能化技术成分，使其具备传统的包装技术无法实现的功能。国际上一般就将模仿或借鉴人体自发认知和控制事物过程原理，对产品及其包装进行个别或全面的干预所采取的某些技术措施或结构形式定义为“智能型包装”。

世界上第一次关于“智能型包装”的国际会议于1992年12月在伦敦召开，会议为“智能型包装”作了如下定义：在一个包装、一个产品或产品与包装的组合中，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智能成分赋予产品包装，或体现于产品本身的使用中就是“智能型包装”[21]。

智能型包装技术是新兴技术分支，集成了多门学科基础知识。包装智能化技术的出现使商品及其包装对人类更具有亲和力，使商务信息的人机交互式沟通更为简捷。智能型包装在保护消费者权益与人身安全、保护市场正常秩序、方便商务电子化、开发新颖的产品消费形式方面将起到重要的作用，具有极广阔的发展空间。

（二）智能包装技术的种类

智能包装技术包括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等。

1.功能材料型智能包装

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，通常是采用光电、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。

2.功能结构型智能包装

功能结构型智能包装是指通过增加或改进部分包装结构，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在使用时更加安全和便捷。

3.信息型智能包装

信息智能型包装是指可以显示包装件内容物及其内在质量和流通或销售过程中相关信息的一种新型包装技术。此项包装技术通过附着于包装容器材料上的显示剂或显示件，可直接指明商品的品质信息、包装件及其内部气体特性信息或包装储存环境信息等。

信息智能型包装主要包括以下几种。

（1）时间温度指示器

时间温度指示器（Time-Temperature Indicators, TTI）是一种简易的质量控制装置，可以对产品的整个货架期中的一些关键参数进行操纵、监控和记录，通过时间温度积累效应指示食品的温度变化历程和剩余货架信息。

（2）包装泄漏指示标签

产品在流通过程中难免有少量包装的密封性受到机械作用力破坏而泄漏，从而使产品的质量和安全受到影响。比如，真空包装的封口不密封或薄膜破裂就成为普通包装，微生物迅速繁殖导致食品腐败。包装如有泄漏意味着CO2的有效抑菌浓度降低而达不到抑菌效果，气调保鲜的作用不再存在。目前开发的包装密封指示标签主要是氧指示标签和CO2指示标签，前者得到较广泛应用。

（3）新鲜度指示标签

虽然许多学者在科学论著中提出各种新鲜度指示标签的技术，但大多数新鲜度指示标签的技术是基于食品腐败时微生物代谢物使指示剂产生颜色变化（Smolander等，1996—2002）。有的新鲜度指示仪是依靠先进技术研制的，如电子鼻和光纤技术。[22]目前只有少数的新鲜度指示标签得到商业应用。

（4）可跟踪性运输包装

可跟踪性运输包装的目标就是开发一种有利于自动化管理的运输包装技术形式，使运输容器在流通路线上能被全程跟踪，方便于控制中心完成对运输路线和在线商品的调整和管理，达到商品流通运输的快捷化、最佳路径化和低运输成本的目的，借助信息网络和卫星定位系统构筑一个智能型物流体系。