Новые технологии для «умной упаковки»

Эпоха RFID приближается

Трудности в применении

Химия в действии

Перспективы

Упаковка считается «умной» (“smart”), если она сама способна сделать то, что раньше за нее делали потребители, — например указать дату выпуска, идентифицировать свое место в цепи поставок, напомнить о состоянии своего скоропортящегося содержимого и даже изменить микроусловия хранения.

Обычно на упаковке указывается дата, до которой можно использовать товар. «Умная» же упаковка сама может показать, что срок годности продукта истек. Изменение цвета красок на этикетке теперь, например, сообщает потребителю, что содержимое пакета, помещенного в микроволновку, уже разогрелось. Мембрана, чувствительная к температурным колебаниям, может контролировать баланс кислорода и углекислого газа в контейнере со свежими продуктами, продляя срок их годности. Но все это лишь первые примеры того, что нам следует ожидать в будущем.

Эпоха RFID приближается

Сейчас все говорят о маркировке с применением технологий RFID (радиочастотной идентификации), и едва ли не каждый пытается что-то сделать в этом направлении. Например, в США вступило в силу совместное заявление сети супермаркетов Wal-Mart и Министерства обороны США, обязывающее поставщиков маркировать свои ящики и поддоны системами RFID и вынудившее производителей в той или иной степени использовать эту технологию.

К сожалению, многие компании оттягивают срок введения RFID-маркировки. До настоящего времени такая маркировка включалась в этикетку. Компании, производящие подобную маркировку, а также системы кодирования и раскодирования, в 90% случаев утверждают, что их маркировочные данные точны.

Улучшаются технологии, материалы и оборудование, применяемые для RFID. В настоящее время основные разработки осуществляются в области этикеток, а завтра в фокусе внимания неизбежно окажутся пленки. Сегодня RFID-маркировка используется, чтобы отследить путь товара в цепи поставки, завтра она будет содержать такие данные, что сегодня это даже трудно представить, а в еще более отдаленном будущем станет контролировать жизненный цикл любой упаковки.

Трудности в применении

Главная проблема RFID-маркировки — недолговечность чипов и антенн. Любое, даже самое мелкое повреждение выводит их из строя. Процессы создания, печати и применения этикетки, в которую встроена такая маркировка, сами по себе уже могут служить причиной ее повреждения, и не только физического. Может произойти сбой или потеря данных, после чего считать их практически невозможно. Вот почему почти во все машины, производящие такие этикетки, включена система проверки, отбирающая поврежденные детали и контролирующая процесс записи информации на готовые этикетки.

Существует несколько способов, к которым прибегают поставщики для решения этой проблемы. Компания Avery Dennison Printer Systems производит пресс для этикеток 64-05, который наносит печать на этикетки, содержащие RFID-маркировку, с такой же легкостью, с какой обычные прессы печатают стандартные этикетки со штрих-кодом, программируя при этом RFID-чипы и нанося нужную информацию на этикетку.

Компания Appleton тоже физически и на электронном уровне защищает чип, используя новое средство под названием SmartStrate — основу для этикеток, которая содержит специальный кармашек для чипа, выравнивая при этом печатную поверхность этикетки и в то же время предохраняя чип от других повреждений. SmartStrate также снабжена специальным покрытием, рассеивающим любую электростатическую энергию.

Precisia, подразделение компании Flint Ink, решает проблему физических повреждений, применяя при печати металлическую краску, что делает антенну более гибкой и заставляет ее плотнее прилегать к основанию. Однако чип все еще слишком легко повредить, сломать или сбить на нем данные.

Сегодня использование RFID сконцентрировано в области этикеток для твердых и относительно ровных поверхностей ящиков и поддонов. Производители гибкой упаковки пока находятся в поиске способа применения RFID на своей продукции. Однако сегодня пока трудно представить, что RFID-маркировка сможет пережить формовочно-заполняюще-упаковочный процесс.

Химия в действии

В настоящее время RFID является единственной технологией, которая действительно дает преимущества в процессе контроля и слежения за товаром и гарантирует его качество для всех упаковщиков. Новые разработки в химической промышленности более узконаправлены и касаются в основном усовершенствования гибкой упаковки. Рассмотрим, например, две новые технологии, которые уже сейчас находятся в промышленном производстве.

Компания Apio, принадлежащая Landec Corp., разработала систему, которая сохраняет продукцию свежей без дополнительных охлаждающих агрегатов. Технология Intelmer использует чувствительную к давлению мембранную «заплатку», которая автоматически меняет атмосферу в герметично запечатанной упаковке, регулируя кислородно-углекислый баланс. С одной стороны эта мембрана покрыта рекристаллизующимся полимером. Когда температура хоть немного изменяется, водопроницаемость мембраны соответственно увеличивается или уменьшается. При более высокой температуре овощи «дышат» активнее, потому что мембрана пропускает больше кислорода. Данная технология может продлить срок годности таких овощей, как брокколи, на более чем 17 дней, и именно она была выбрана компанией Chiquita Brands International для хранения бананов.

Другое новшество, введенное шведской компанией Bioett AB и запатентованное как в Америке, так и в ЕС, — использование биодатчика времени и температуры (Time Temperature Biosensor, TTB). Данная технология дает возможность контролировать состояние скоропортящихся продуктов во время их перемещения по цепи поставок. Сердце этой системы — этикетка с биодатчиком, настроенным на распространение радиочастотных волн. Биодатчик реагирует как на колебания температуры, так и на время, увеличивая при этом силу сигнала. Сигнал устойчив и может считываться портативным сканером на любой стадии жизненного цикла упакованного изделия. Сканер создает график, который показывает колебания температуры в каждом отдельном случае и позволяет операторам, отслеживающим состояние продукта на компьютере, составить полную картину жизни изделия на любом этапе. Эта технология — рентабельное средство контроля качества товара после того, как он попадает в потребительскую цепочку.

Некоторые специалисты различают «умную» и «разумную» упаковку, хотя принципы такой классификации у всех разные. Однако большинство соглашается, что новые химические технологии делают упаковку интеллектуальной.

Термохромные краски становятся видимыми лишь при определенной температуре, что позволяет сигнализировать о конкретном изменении микроусловий внутри упаковки. Например, при подогревании продукта в микроволновой печи проявление краски свидетельствует о том, что он нагрелся до оптимальной температуры. Другие краски проявляются только при низких температурах, предупреждая о возможном переохлаждении продукта.

Помимо того что такие технологии удобны для потребителей, они ценны на всех стадиях цепи поставок и складского хранения. Термохромные краски могут сообщить о том, работает ли охлаждающее оборудование, и оценить состояние поступающих на склад продуктов. Это высокорентабельное средство контроля качества, особенно для реагирующих на температурные изменения изделий.

Индикаторы времени и температуры (TTI) представляют собой сенсорные механизмы, основанные на разнообразии химических реакций: полимеризации, ферментативной реакции, диффузии и плавления. Когда продукт портится, появляется запах, так что при помощи этих механизмов процессы порчи могут быть трансформированы в изменение цвета упаковки. Другими словами, упаковка сама может устанавливать дату, когда истекает срок годности товара. Такая технология уже применяется в промышленных масштабах во Франции для более чем 140 продуктов.

Подобные сенсорные механизмы могут определить концентрацию кислорода в упаковке, что указывает на нарушение ее целостности. Химический датчик устанавливается на внутренней части упаковки в непосредственной близости от ее содержимого и настраивается на концентрацию УФ-излучения в упаковке. Органические химические изменения внутри упаковки служат сигналом к изменению ее цвета.

Другой способ цветовой реакции был разработан канадской компанией Toxin Alert. Антитела, настроенные на присутствие патогенов, помещаются под внутренний слой упаковочной полимерной пленки. Антитела окрашены и активизируются, когда патогены вступают в непосредственный контакт с пленкой.

В еще одном уникальном методе использования полимеров соединяются две перфорированные мембраны. Одна из них покрывается активным полимером, который раздувается, реагируя с кислой средой, а другая — таким, который раздувается, реагируя с щелочной средой. По мере того как pH упакованного изделия изменяется, мембраны по очереди раздуваются и сжимаются, создавая своеобразный насос, который регулирует уровень pH.

Перспективы

«Умная» гибкая упаковка постепенно находит все более широкое применение. Как любая эволюция, изменения происходят медленно, но неотвратимо, балансируя между выгодой и затратами.

Некоторые из разработок заведомо не подходят для практического применения. Они станут объектом скорее лабораторных исследований, чем промышленного производства. Однако большинство технологий все активнее внедряется в практику.

Производители пытаются приспособиться к новым технологиям. Однако у новых методов есть и недостатки. На первый взгляд данные технологии приносят только пользу дистрибьюторам, продавцам и потребителям. Но, как и любая инновация, они эффективны только при мудром их использовании. Кроме того, не каждая технология может заставить «умную» упаковку работать правильно. Исследования показали, что потребители, как правило, выбирают упаковку, которая наиболее удобна, безопасна и защищает именно «их» изделие, будучи при этом еще и экономичной. Оказывается, потребители тоже умны.

По материалам Brand Packaging

Мир Этикетки 6'2008