Welke verpakking is intelligent?

Intelligente verpakkingen verstrekken de gebruiker informatie over de inhoud en laten dat weten aan de hand van diverse technologieën. Een huidige stand van zake...

Twee families intelligente verpakking
Zogenaamde intelligente verpakkingen verstrekken informatie over de huidige en voorbije conditie van het verpakte product en maken het mogelijk na te gaan of er wijzigingen zijn opgetreden of dat zich ongewenste situaties hebben voorgedaan (zoals een onderbreking in de koudeketen). Er wordt gebruik gemaakt van een combinatie van technologieën zoals mechanica, chemie, elektriciteit en elektronica.

Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen twee families van intelligente verpakkingen. De eerste is gebaseerd op de integratie van de verpakking in een IT-systeem met het oog op voorraadbeheer, verkoop enz. Gebruikte technologieën zijn elektronische bewaking van voorwerpen (EAS of Electronic Article Surveillance) of identificatie door radiofrequentie (RFID - Radio Frequency Identification) waardoor een verpakking getraceerd kan worden in de waardeketen of bij het uitpakken in de kleinhandel.

Ook in de tweede familie intelligente verpakkingen kunnen RFID-tags geïntegreerd worden maar er wordt gebruik gemaakt van meer diverse technologieën. Het kan zowel gaan om zelfverwarmende verpakkingen als om versheidindicatoren of verpakkingen met een schermpje waarop een prijs of een gebruiksaanwijzing getoond wordt.

Toepassingsdomeinen voor de voedingsindustrie
Intelligente verpakkingen worden het meest gebruikt (en in de toekomst zal dit nog toenemen) in de voedings- en drankensector. Nieuwe mogelijkheden ontstaan om de traceerbaarheid van de producten, hun veiligheid en hygiënische kwaliteit alsook hun gebruiksgemak te verbeteren. Maatschappelijke veranderingen zoals demografische evoluties en een groter milieubewustzijn gaan in dezelfde richting.

De voornaamste toepassing wordt gevormd door systemen voor versheidindicatie. De eerste zijn etiketten die door een kleurverandering waarschuwen dat er een verandering in de voedingswaren is opgetreden. Deze systemen zouden snel opgang kunnen maken naarmate de prijs ervan daalt.

ITT-indicatoren (Integrated Time-Temperature indicators) zijn gesofisticeerder en integreren het verloop van de tijd en de temperatuur. Door een chemische reactie geven ze aan wanneer het verpakte product blootgesteld is aan een hoeveelheid warmte die overschrijdt wat de koudeketen toelaat. De markt van deze etiketten, die al gebruikt worden op vaccins, zal in de komende tien jaar sterk groeien maar er zijn nog altijd een aantal problemen op te lossen op het vlak van precisie en vooral van kosten.

Antipathogene verpakkingen zijn een ander voorbeeld van intelligente verpakkingen: ze detecteren en melden de aanwezigheid van een biocontaminatie. De uitdaging is hier om indicatoren te maken die reageren op verschillende stoffen tegen een redelijke prijs.

Gedrukte elektronica
Intelligente verpakkingen zijn vaak gebaseerd op technologieën van gedrukte elektronica waarvan drie producten in de komende tien jaar van essentieel belang zullen zijn: RFID-tags, batterijen en afficheringsystemen.

De RFID-technologie zal het meeste effect hebben. RFID-etiketten worden al vaak gebruikt maar het is onmogelijk om ze op individuele producten aan te brengen zonder over te gaan op druktechnieken om de kosten te beperken. De antennes kunnen al gedrukt worden, maar er is nog werk voor de boeg om de op halfgeleidend silicium gebaseerde circuits te vervangen door organische materialen of nanometallische drukinkten. Het is de bedoeling om te komen tot voldoende goedkope RFID-etiketten (1 cent?) om te concurreren met barcodes.

Ook naar gedrukte energiebronnen - batterijen en fotovoltaïsche cellen in dunne films - wordt veel onderzoek verricht. Het zou nog twee jaar duren voor ze gecommercialiseerd worden, maar de drastische kostenbesparing waartoe ze zal leiden zal een grote weerslag hebben op intelligente verpakkingen.

Hoewel het werk op het domein van affichering op verpakkingen nog niet vergevorderd is, menen experts dat de mogelijkheden op lange termijn evident zijn. Het gaat bijvoorbeeld over het tonen van bewegende beelden op verpakkingen van speelgoed of voedingsproducten voor kinderen.


Enkele voorbeelden:

Etiketten die de versheid aangeven:

Ciba Spécialités Chimiques en FreshPoint hebben het OnVu-systeem ontwikkeld dat beschikbaar is in de vorm van inkt of etiketten. De markering bestaat in een referentiekleur en een OnVu-etiket met pigmenten die in de loop van de tijd en bij een temperatuurschommeling van kleur veranderen. De indicator, die geactiveerd wordt door een UV-lichtbron, heeft een donkere kleur en wordt ingekapseld in een transparante film die korte golflengten en de effecten van licht tegenhoudt. Nadien wordt hij steeds lichter in een tempo dat afhangt van de temperatuurstijging. Wanneer de kleur overeenkomt met de referentie, is het product niet langer houdbaar. De eerste toepassingen van OnVu zijn vlees en melkproducten, andere volgen. De parameters van de blootstelling vooraf en van de activering zijn afhankelijk van de bewaringsvariabelen van het product.

Een biologische indicator:

De Traceo-integrator van Cryolog bevat een gel met micro-organismen. Het etiket simuleert de microbiële ontwikkeling in het product. Het is gebaseerd op een biologische reactie als gevolg van de aanwezigheid van deze bacteriën. Het wordt op de barcode van het product aangebracht en krijgt een kleur en wordt ondoorzichtig zodat scanning aan de kassa niet meer mogelijk is als het product niet meer houdbaar is of als zich een kritieke onderbreking van de koudeketen heeft voorgedaan. Producten die niet meer voor consumptie geschikt zijn, worden zo gemakkelijk gedetecteerd.
De samenstelling van de gel en de keuze van de micro-organismen zijn afhankelijk van de te traceren voedingsmiddelen: de temperatuursgevoeligheid van Traceo moet aangepast worden naargelang van de bewaringsduur en de optimale temperatuur.

Een etiket dat aangeeft hoe rijp fruit is:

Bepaalde etiketten detecteren niet de veranderingen van de omgevingsparameters, maar eerder de gevolgen ervan, zoals de aanwezigheid van aromatische verbindingen. Wetenschappers verbonden aan het Nieuw-Zeelandse Hort Research-instituut ontwikkelden een intelligent etiket dat van kleur verandert naarmate fruit rijpt. Met een reeks van levendige en duidelijke kleuren op het etiket wordt dus de versheidsgraad van bv een peer aangegeven zonder dat die aangeraakt moet worden. De onderzoekers ontwikkelen eveneens etiketten die gevoelig zijn voor aroma's van andere fruitsoorten zoals kiwi's, avocado's en meloenen. De Jenkins Group kocht de exclusieve licentie voor de fabricage en de commercialisering van die etiketten aan.

Een koelende verpakking:
De Franse onderneming Thermagen bedacht een inrichting waarmee de temperatuur van een vloeistof in 3 minuten tijd met 15 °C verminderd kan worden. Ze is gebaseerd op het principe van temperatuurregeling door waterverdamping - condensatie - absorptie door een wateronttrekkend middel (keramiek).


Thermochrome temperatuurindicatoren:
Het bedrijf Smart Lid (Australië) ontwikkelde een "intelligent" thermochroom deksel voor bekertjes. Het bestaat uit een laminaat van gecoëxtrudeerd PS waarvan de buitenlaag van kleur verandert bij een vooraf vastgelegde temperatuur. Het thermochrome pigment is een Chromicolorproduct van Matsui dat van rood naar paars verkleurd bij 45 °C. Een andere toepassing is controle van de kwaliteit van frisdranken, met een overgang van blauw naar paars bij 5 °C.

VIL project rond intelligente verpakkingen.
Het potentieel van Intelligente Verpakkingen voor Vlaanderen werd door het VIL (Vlaams Instituut voor de Logistiek) onderzocht door verschillende partijen te interviewen die mogelijk gebaat kunnen zijn door de introductie van Intelligente Verpakkingen. Zowel Logistieke dienstverleners als bedrijven uit sectoren die geconditioneerde transporten laten uitvoeren werden in het onderzoek mee opgenomen. Voor de Voedingsindustrie zetelde Flanders' FOOD in de stuurgroep.
Na een mark- en behoeftenanalyse werd in een tweede fase getracht om bedrijven te identificeren die met deze nieuwe technologie aan de slag willen en die intelligente verpakkingen in de praktijk willen implementeren. De resultaten van dit project zijn te lezen in de VIL-Series over Intelligente verpakkingen .

Bron: WTCM Techniline

Artikel verschenen in de Foodgate STW nieuwsbrief.