Was ist Smart Packaging? Arten, Beispiele und Vorteile

Intelligente Verpackungen kombinieren Verpackungsmaterialien und -technologien mit Funktionen, die ein Produkt während seines gesamten Lebenszyklus unterstützen.

Es handelt sich um ein vollständiges System, bei dem jedes Teil – der Behälter, das Etikett, der Deckel, die Einlage oder der Sensor – zusammenarbeitet. Eine intelligente Verpackung umfasst all diese Teile und Funktionen, nicht nur die äußere Schachtel oder Flasche.

Es kann:

1. Ändern oder verbessern Sie die Umgebung innerhalb der Verpackung
2. Überprüfen Sie den Zustand des Produkts und berichten Sie darüber.
3. Teilen Sie hilfreiche Details über das Produkt
4. Verknüpfen Sie die physische Verpackung mit digitalen Informationen

Es gibt drei Haupttypen:

Aktive Verpackung

Aktive Verpackung tut etwas mit dem Produkt oder seiner Umgebung.

Es kann etwas im Paket aufnehmen, freisetzen, blockieren oder kontrollieren. Das Ziel ist normalerweise, Frische, Qualität, Sicherheit oder Haltbarkeit zu erhalten.

Aktive Verpackungen können verschiedene Formen annehmen. Die gleiche Funktion kann als Beutel, Pad, Folie, Beschichtung, Aufkleber oder als Teil der Verpackung selbst erscheinen.

Sauerstoff- und Kohlendioxidregelung

Verschiedene Gase können die Produktqualität auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Aktive Verpackungen können den Sauerstoff (O₂) und Kohlendioxid (CO₂) Gehalt innerhalb einer Verpackung kontrollieren, um die Produktqualität und Haltbarkeit zu erhalten.

Sauerstoffkontrolle Sauerstoff kann Oxidation verursachen, was zu Veränderungen im Geschmack, der Farbe und der Frische führen kann. Er kann auch das Wachstum einiger Mikroorganismen unterstützen. Aktive Verpackungen können Sauerstoffabsorber oder Sauerstoff-Scavenger-Materialien verwenden, um den Sauerstoffgehalt innerhalb der Verpackung zu reduzieren.

Kommerzielle Beispiele: Avients Amosorb und Sealed Airs Cryovac Sauerstoffabsorptionsfilme.

CO₂-Kontrolle Kohlendioxid kann die Qualität und Haltbarkeit von Produkten wie frischem Fleisch, Fisch, Kaffee, Backwaren und frischem Obst und Gemüse beeinflussen. Je nach Produkt kann zu viel oder zu wenig CO₂ die Frische, Textur oder andere Qualitätsmerkmale beeinträchtigen. Aktive Verpackungen können CO₂-Absorber oder -Emitter verwenden, um ein geeignetes Niveau aufrechtzuerhalten.

Kommerzielles Beispiel: CO2 Technologies' CO2 Fresh-Pads.

Feuchtigkeitskontrolle

Zu viel Feuchtigkeit kann Lebensmittel matschig machen, Klumpen verursachen, Schimmelwachstum fördern oder feuchtigkeitsempfindliche Produkte beschädigen.

Aktive Verpackung kann Feuchtigkeit im Inneren der Verpackung entfernen oder kontrollieren.

Beispiele sind:

• Trockenmittelbeutel
• Feuchtigkeitsabsorbierende Pads
• Feuchtigkeitsabsorbierende Filme
• Feuchtigkeitskontrollmaterialien

Clariants Desi Pak und Sorb-It sind kommerzielle Beispiele für Trockenmittelprodukte, die zum Schutz feuchtigkeitsempfindlicher Waren verwendet werden.

Neuere Verpackungen können auch die Feuchtigkeitsaufnahme in die Verpackung selbst integrieren. ProAmpac und Ozzi haben beispielsweise einen feuchtigkeitsabsorbierenden Film für Ozzi's Crave Crusher Getränkemix entwickelt.

Hier entfernt das Paket aktiv Feuchtigkeit, anstatt nur das Eindringen von Wasser zu verhindern.

3. Ethylen und Reifekontrolle

Viele frische Früchte und Gemüsesorten produzieren Ethylen oder reagieren empfindlich darauf, ein Gas, das die Reifung und Alterung beschleunigt. .

Aktive Verpackung kann Ethylen entfernen oder seine Wirkung reduzieren. Dies kann helfen, die Reifung zu verlangsamen und die Haltbarkeit von frischem Obst und Gemüse zu verlängern.

Beispiele sind:

• Ethylenabsorber
• Aktive Aufkleber
• Verpackung, die einen Reifungsinhibitor freisetzt

Fresh Inset's Vidre+ ist ein kommerzielles Beispiel. Sein aktiver Aufkleber setzt 1-MCP frei, das die Wirkung von Ethylen auf Produkte blockiert.

Fresh Inset hat auch MCPBag entwickelt, das die Technologie direkt in eine Produktverpackung integriert.

Die Verpackung leistet also mehr als nur das Produkt zu halten. Sie hilft aktiv, den Reifeprozess zu kontrollieren.

Mikrobielle Kontrolle

Einige aktive Verpackungen helfen, das Wachstum von Bakterien, Schimmel und anderen Mikroorganismen zu verlangsamen.

Antimikrobielle Substanzen können hinzugefügt werden zu:

• Filme
• Beschichtungen
• Pads
• Andere Verpackungsmaterialien

Einige Systeme setzen allmählich eine antimikrobielle Substanz frei. Andere verwenden Materialien, die bereits antimikrobielle Eigenschaften haben.

Aptar Food Protection's InvisiShield ist ein kommerzielles Beispiel für eine aktive Verpackungstechnologie, die entwickelt wurde, um Lebensmittel vor Bakterien, Viren und Pilzen zu schützen.

Andere aktive Verpackungsforschung und kommerzielle Entwicklung verwenden Materialien wie Chitosan und pflanzliche Verbindungen für antimikrobiellen Schutz.

Temperaturregelung und Heizung

Einige aktive Verpackungen helfen dabei, die Temperatur um ein Produkt herum zu kontrollieren, entweder durch Puffern von Temperaturschwankungen oder durch Hinzufügen von Wärme.

Wärmepufferung Phase-Change-Materialien (PCMs) absorbieren oder geben Wärme ab, wenn sie den Aggregatzustand ändern, was dazu beiträgt, ein Produkt innerhalb eines festgelegten Temperaturbereichs zu halten. Sie werden in der Lebensmitteltransport und anderen temperatursensiblen Produkten eingesetzt.

Kommerzielles Beispiel: Thermal Packaging Solutions und andere Lieferanten bieten PCM-basierte Systeme an, die entwickelt wurden, um spezifische Temperaturbereiche während des Transports aufrechtzuerhalten.

Mikrowellen-Suszeptoren Besondere Materialien in der Verpackung absorbieren Mikrowellenenergie und wandeln sie in Wärme um. Dies hilft dabei, Lebensmittel während des Mikrowellenheizens zu bräunen und knusprig zu machen.

Kommerzielles Beispiel: Graphic Packaging International's Qwik Crisp.

Selbsterhitzende Verpackung Eingebaute Heizelemente erzeugen Wärme ohne Mikrowelle, Herd oder elektrische Energie.

Kommerzielles Beispiel: Der Flameless Ration Heater von Luxfer Magtech, der eine Magnesiumlegierung verwendet, die mit Wasser reagiert, um Wärme für Mahlzeiten zu erzeugen.

Alle drei sind aktiv, weil die Verpackung mehr tut als nur das Produkt enthalten. Sie kontrolliert oder erhöht aktiv die Wärme.

Intelligente Verpackung

Intelligente Verpackung erkennt, überwacht oder meldet Informationen über ein Produkt oder seinen Zustand.

Es liefert Informationen, die Herstellern, Einzelhändlern oder Verbrauchern bei Entscheidungen über das Produkt helfen können.

Intelligente Verpackungen können visuelle Indikatoren, farbwechselnde Etiketten, gedruckte Sensoren, chemische Indikatoren oder elektronische Sensoren verwenden.

Die Technologie kann Dinge wie Temperatur, Frische, Gase, Verpackungsintegrität oder andere Veränderungen überwachen, die sich auf ein Produkt auswirken können.

Umweltgeschichte und Frischeindikatoren

Einige intelligente Verpackungen zeichnen die Bedingungen auf, die ein Produkt erlebt hat. Andere nutzen diese Bedingungen, um die Frische oder verbleibende Haltbarkeit anzuzeigen.

Beispiele:

Timestrip PLUS ist ein kommerzieller Zeit-Temperatur-Indikator. Er zeichnet die kumulative Zeit auf, die ein Produkt über einem definierten Temperaturschwellenwert verbracht hat, und zeigt das Ergebnis durch eine sichtbare Farbänderung an. Timestrip sagt, dass seine Indikatoren für Lebensmittel-, pharmazeutische und Logistik-Anwendungen verwendet werden.

Ein weiterer Typ von Indikator konzentriert sich auf die Frische anstatt einfach nur einen Temperaturverstoß zu melden. Das FreshTag von Insignia Technologies ändert seine Farbe basierend auf den Bedingungen, die das Produkt erlebt, und kann für verschiedene Produktlebenszyklen konfiguriert werden. Es bietet eine sichtbare Anzeige, wie viel Zeit noch bleibt, bevor das Produkt das Ende seiner Frischephase erreicht.

Atmosphäre und Anzeichen für Verderb

Einige intelligente Verpackungen erkennen Veränderungen in den Gasen innerhalb einer Verpackung.

Diese Gase können Informationen über den Zustand des Produkts oder die Umgebung darum liefern.

Beispiele sind Sauerstoff, Kohlendioxid, Ammoniak und andere Gase, die mit der Produktverschlechterung in Verbindung stehen.

Ageless Eye, von Mitsubishi Gas Chemical, ist ein Sauerstoffindikator, der innerhalb der Verpackung verwendet wird. Seine Farbe ändert sich je nach Sauerstoffgehalt und bietet eine sichtbare Anzeige, ob eine sauerstofffreie Umgebung aufrechterhalten wurde. Kommerzielle und akademische Quellen identifizieren es als ein Beispiel für einen Gasindikator in der Verpackung.

Gasindikatoren können auch so konzipiert werden, dass sie Gase erkennen, die mit Verderb in Verbindung stehen. Zum Beispiel reagieren einige Frischheitssensoren auf flüchtige Verbindungen, die entstehen, wenn Lebensmittel verderben. Diese Indikatoren liefern Informationen über den Zustand des Produkts, anstatt die Verpackungsumgebung zu verändern.

3. Paketintegrität und Manipulationsindikatoren

Intelligente Verpackungen können auch anzeigen, ob eine Verpackung beschädigt, geöffnet oder Bedingungen ausgesetzt wurde, die die Schutzbarriere beeinträchtigen könnten.

Novas, von Insignia Technologies, ist ein Beispiel für einen Integritätsindikator für Produkte, die in einer modifizierten Atmosphäre verpackt sind. Die Technologie verwendet ein farbwechselndes Pigment im Verpackungsmaterial, um anzuzeigen, wann die Verpackung beschädigt wurde und ihre Schutzatmosphäre beeinträchtigt wurde.

Diese Art von Technologie hilft dabei, ein Problem mit einem Paket zu identifizieren, ohne dass das Paket geöffnet oder manuell inspiziert werden muss.

Verbundene Verpackung

Vernetzte Verpackung verbindet ein physisches Produkt oder eine Verpackung mit digitalen Informationen oder Dienstleistungen.

Die Verbindung kann hergestellt werden durch 2D-Barcodes Die meisten vernetzten Verpackungen sind mit digitalen Inhalten verknüpft, die für eine gesamte Produktlinie oder Charge gelten. Im Gegensatz dazu liefert intelligente Verpackung spezifische Informationen, die einzigartig für ein einzelnes Produkt sind.

Während all diese Technologien ein Produkt mit digitalen Informationen verbinden, unterscheiden sie sich darin, wie diese Verbindung hergestellt wird und wie das Produkt gelesen wird.

NFC

Near Field Communication (NFC) verbindet Verpackungen mit digitalen Informationen über ein kleines NFC-Tag, das an der Verpackung angebracht oder in sie eingebaut ist.

Ein NFC-Tag enthält einen Chip und eine Antenne. Der Chip speichert Informationen wie eine URL oder eine Produkt-ID. Die meisten NFC-Tags sind passiv, was bedeutet, dass sie keine Batterie benötigen. Wenn ein NFC-fähiges Smartphone in die Nähe kommt, erzeugt sein Lesegerät ein Magnetfeld, das den Tag mit Energie versorgt. Der Tag sendet dann seine gespeicherten Informationen an das Telefon, das eine URL öffnen oder andere Daten verarbeiten kann.

NFC begann Ende 2010 auf Smartphones zu erscheinen, wurde ab 2014 von großen Smartphone-Marken weit verbreitet übernommen und ist jetzt ein Standardmerkmal auf den meisten Smartphones. Apple führte das NFC-Tag-Lesen durch Core NFC in iOS 11 für das iPhone 7 und später ein.

Beispielanwendungsfall: Kilchoman Distillery verwendet NFC-Tags. Verbraucher können die Flasche mit einem NFC-fähigen Smartphone berühren, um auf digitale Inhalte zuzugreifen, die mit dem Produkt verbunden sind.

RFID

Radio-Frequency Identification (RFID) verbindet physische Produkte mit digitalen Systemen mithilfe von Radiowellen.

RFID ist eine breite Familie von Technologien, die LF, HF und UHF umfasst. Für Produktverpackungen und den Einzelhandel wird UHF-RFID weit verbreitet eingesetzt, da es Tags aus mehreren Metern Entfernung lesen und mehrere Artikel schnell identifizieren kann.

Ein RFID-Tag enthält einen Chip und eine Antenne. Ein Lesegerät sendet ein Funksignal an den Tag. Ein passiver Tag nutzt die Energie dieses Signals, um seinen Chip mit Strom zu versorgen. Der Tag sendet dann seine gespeicherten Daten zurück an das Lesegerät mittels Rückstreuung. Die Daten sind oft ein eindeutiger Produktidentifikator, den ein Geschäftssystem verwendet, um Produktinformationen abzurufen.

Im Gegensatz zu NFC benötigt RFID normalerweise einen dedizierten Leser.

RFID wird hauptsächlich für Geschäfts- und Lieferkettenanwendungen verwendet, wie z.B. Bestandsführung, Wareneingang, Verfolgung und Kasse. Es kann bei einzelnen Produkten, Kartons und Paletten eingesetzt werden.

Einige Einzelhandelssysteme verwenden jedoch RFID für produktbezogene Informationen für Verbraucher. Zum Beispiel kann Catalyst Smart Screen einen RFID-Tag an einem Kleidungsstück erkennen. Wenn das Kleidungsstück in die Nähe des Bildschirms gebracht wird, identifiziert das System es und zeigt Produktinformationen sowie verwandte Produkte an.

Verknüpfte 2D-Barcodes

QR-Code ist ein gängiges 2D-Barcode-Format, das verwendet wird, um Verpackungen mit Online-Informationen zu verbinden. Die Verbindung wird hergestellt, indem eine Webadresse im QR-Code codiert wird, den ein Smartphone lesen und öffnen kann.

Es gibt zwei gängige Ansätze:

Website-URL in einem QR-Code Eine normale Website-URL ist im QR-Code codiert und leitet den Benutzer auf eine Webseite weiter.

GS1 Digital Link URI in einem QR-Code A GS1 Digital Link URI ist im QR-Code codiert. Es folgt der standardisierten Syntax von GS1 und enthält einen GS1-Identifier, wie z.B. eine GTIN, um das identifizierte Produkt mit Online-Informationen oder -Diensten zu verknüpfen.

Was nicht als intelligente Verpackung angesehen wird

Es gibt andere Verpackungsmethoden und -prozesse, die nicht als intelligente Verpackung betrachtet werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass diese Funktionen nicht nützlich sind. Sie bieten wichtige Vorteile, passen aber nicht in die Definition von intelligenter Verpackung.

Passive Schutz- und Barriereformate

• Konventionelle Barriereverpackung Kartons, Glasflaschen, Dosen und Barriereschichten schützen Produkte vor physischen Schäden, Feuchtigkeit, Sauerstoff, Licht oder anderen äußeren Einflüssen.
• Passive modifizierte Atmosphärenverpackung (MAP) Ein festes Gasgemisch, wie Stickstoff, wird während des Verpackens hinzugefügt und ändert sich danach nicht in Reaktion auf das Produkt.
• Vakuumverpackung und Vakuum-Skin-Verpackungen Luft wird aus der Verpackung entfernt, um den Sauerstoffkontakt zu reduzieren und das Produkt zu schützen.
• Aseptische Verpackung, Retortenbeutel und Dosen Diese Verpackungen halten Lebensmittel sicher und langlebig, weil die Lebensmittel verarbeitet (erhitzt oder sterilisiert) und dann versiegelt werden.
• Isolierte oder thermische Verpackung ohne Überwachung: Materialien wie EPS-Boxen und isolierte Versandtaschen helfen, die Temperatur zu halten, messen oder berichten sie jedoch nicht.

Nachhaltigkeit und Materialeigenschaften

• Biologisch abbaubare, kompostierbare, recycelbare, wiederverwendbare und nachfüllbare Verpackungen Diese Funktionen beeinflussen, wie Verpackungen hergestellt, verwendet oder entsorgt werden, anstatt Produktinformationen zu überwachen oder zu kommunizieren.
• Leichte, bio-basierte oder recycelte Verpackung Diese Materialien reduzieren das Verpackungsgewicht oder ändern ihre Materialquelle, ohne eine intelligente Funktion hinzuzufügen.

Design, Struktur und mechanische Bequemlichkeit

• Ergonomische oder neuartige Formen und hochwertige Oberflächen Diese Funktionen ändern das Erscheinungsbild, die Handhabung oder die Präsentation des Pakets, ohne eine intelligente Funktion hinzuzufügen.
• Bequemlichkeitsfunktionen Wiederverschließbare Reißverschlüsse, Ausgießer mit leichtem Ausgießen, leicht zu öffnende Laschen, kindersichere Verschlüsse und mechanische Dosierkappen machen Produkte einfacher oder sicherer in der Anwendung.
• Portionskontrolle und Mehrfachverpackungen Sachets, Blisterpackungen und Aufteilungstabletts teilen Produkte in kleinere Portionen oder Einheiten auf.
• Standard mikrowellengeeignete oder backofengeeignete Tabletts Hitzebeständige Materialien ermöglichen es der Verpackung, Hitze standzuhalten, heizen das Produkt jedoch nicht aktiv auf.

Sicherheits- und Manipulationsschutzmerkmale

• Passive visuelle Sicherheitsmerkmale Hologramme, Mikroschrift, Wasserzeichen und UV-sichtbare Tinten helfen dabei, echte Verpackungen zu identifizieren, verifizieren jedoch nicht digital das Produkt.
• Mechanische manipulationssichere Siegel Break-away-Ringe, Schrumpfbänder und Void-Band zeigen sichtbare Anzeichen, wenn ein Paket geöffnet oder manipuliert wurde.

Wie intelligente Verpackungen zusammenarbeiten

Das Ziel von intelligenter Verpackung ist es, Produkte in gutem Zustand zu halten, damit sie auch unter verschiedenen Bedingungen optimal verzehrt werden können. Sie kann auch dazu beitragen, Lebensmittelabfälle zu reduzieren, indem sie Produkte schützt, ihren Zustand überwacht und nützliche Informationen bereitstellt.

Die drei Arten von intelligenten Verpackungen können zusammenarbeiten, um dieses Ziel zu unterstützen.

Allerdings benötigt nicht jedes Produkt jede Art von intelligenter Verpackung. Betrachten Sie jeden Prozess und überlegen Sie, wie er Ihrem Produkt helfen kann. Bietet die zusätzlichen Kosten langfristig genug Mehrwert? Könnte eine längere Haltbarkeit Abfall reduzieren oder Ihre Gewinne steigern?

Dies sind die Fragen, die Sie stellen sollten, bevor Sie entscheiden, ob intelligente Verpackungen für Ihr Produkt geeignet sind.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Produktverpackung?

Produktverpackung ist das Material oder der Behälter, der verwendet wird, um ein Produkt zu halten, zu schützen, zu lagern, zu transportieren und anzuzeigen. Beispiele sind Flaschen, Schachteln, Dosen, Beutel und Verpackungen.

Welche Arten von Verpackungsmaterialien gibt es?

Gängige Verpackungsmaterialien sind Papier, Karton, Kunststoff, Glas, Metall, Holz und Stoff. Einige Verpackungen verwenden mehr als ein Material.

Was ist eine Verpackungsebene?

Verpackungsstufen beschreiben die Schichten der Verpackung um ein Produkt:

1. Primärverpackung: Hält das Produkt direkt, wie z.B. eine Flasche oder Dose.
2. Sekundärverpackung: Hält oder gruppiert Primärverpackungen, wie z.B. eine Kiste mit Flaschen.
3. Tertiärverpackung: Enthält Gruppen von Produkten für den Versand, wie z.B. eine Palette oder einen großen Versandcontainer.

Was ist der Unterschied zwischen Verpackung und Verpacken?

Verpackung ist das Material und der Behälter, der verwendet wird, um ein Produkt zu halten und zu schützen. Verpacken ist der Prozess, Produkte in Verpackungen zu legen und sie für Lagerung oder Versand vorzubereiten.

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