基于 RFID 技術(shù)的食品、藥品智能包裝應(yīng)用研究

引 言

智能包裝技術(shù)是未來包裝行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。智能型包裝盒可以通過電子設(shè)備進行非接觸掃描獲得 RFID 標簽內(nèi)的信息，這些信息可被加密、安全讀取。通過在 RFID 標簽內(nèi)置包裝產(chǎn)品的類別、用途、生產(chǎn)信息、注意事項、配送地址、防偽信息等內(nèi)容，實現(xiàn)對產(chǎn)品的分類、清點、統(tǒng)計、追蹤等。系統(tǒng)使用嵌入RFID 標簽包裝商品。RFID 標簽作為電子化標識物，通過數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)可以為政府、企業(yè)提供商品在流通環(huán)節(jié)的監(jiān)管，方便消費者追溯查詢相關(guān)信息。

1 技術(shù)原理

根據(jù)訂單客戶個性化所需，選擇紙包裝功能性主材料， 保證材料的適印性、生態(tài)性、無害性，并易于降解。對包裝材料進行評審檢測和供應(yīng)商備案評估選擇，控制材料熒光增白劑、重金屬、苯及酯類化學(xué)品的殘留量，防止其溶入食品中對人體健康造成影響。包裝材料的選擇既要突出美觀性、識別性，又需具備通用性、經(jīng)濟性、先進性。在保證防偽包裝材料滿足科技需求的同時，其價格也能被市場接受，使商品在杜絕假冒的基礎(chǔ)上為生產(chǎn)廠家提供信譽和利潤。

建立衛(wèi)生潔凈的食品包裝制品獨立生產(chǎn)環(huán)境。在精美彩盒和 E 瓦楞彩箱的工藝路線基礎(chǔ)上，引進印前防偽制版、盒形打樣、彩色印刷、UV 水性上光、滴水消失絲印、其他先進印后特殊工藝和紫外殺菌封裝等工藝，并組合配套使用環(huán)保油墨、可降解復(fù)合貼窗膜、環(huán)保生產(chǎn)用添加劑和粘貼劑等， 替代不可降解的腹膜工藝和有機溶劑型油墨、上光油、PVC 膜、汽油、粘貼劑等，實施綠色包裝生產(chǎn)。

以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，以防偽和物流兩類數(shù)據(jù)庫為核心，以防偽查詢系統(tǒng)和防偽物流監(jiān)控系統(tǒng)、客戶短信 / 電話為應(yīng)用接口，依據(jù)定單客戶包裝防偽、流通和銷售管理需求，設(shè)計防偽和物流數(shù)據(jù)模版，以個性化防偽與物流標簽為載體，與包裝表面固定印刷信息構(gòu)成智能包裝制品。

以 VPN 虛擬網(wǎng)為平臺，以大型數(shù)據(jù)庫為核心，應(yīng)用射頻識別技術(shù)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、音頻提醒系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和嵌入式操作系統(tǒng)，對食品包裝使用的全生命周期（生產(chǎn)、包裝、入庫、流通、銷售） 進行動態(tài)監(jiān)管，特別是對食品包裝安全衛(wèi)生全過程進行智能控制及信息采集、處理與傳輸，從而確保不符合“QS”準入、過期報廢等食品包裝得到實時動態(tài)監(jiān)控，不合格包裝過期食品可提醒預(yù)警或召回，消除食品包裝衛(wèi)生安全隱患。

2 技術(shù)路線

2.1 RFID 電子標簽制作

RFID 標簽由 RFID 芯片和天線兩部分構(gòu)成，本文項目通過采用各項異性導(dǎo)電膠互聯(lián)技術(shù)手段，安全、高效、低成本地將 RFID 芯片與天線聯(lián)結(jié)和封裝在一個較為牢固的載體上。RFID 標簽制造過程如圖 1 所示。

2.2 食品、藥品智能包裝制品生產(chǎn)工藝

包裝材料 ：包含包裝制品構(gòu)成的主輔材料，如紙張、油墨、貼窗薄膜等主材料以及生產(chǎn)用添加劑、粘貼劑等輔料。

IQC ：針對包裝材料進行“安全衛(wèi)生標準指標”實施檢測。

UV 水性上光 ：替代腹膜不可降解工藝。

殺菌工藝 ：采用包裝打包前逐個通過紫外線殺菌裝置處理后封裝。

特殊工藝 ：根據(jù)訂單個性化要求制定，包括浮雕壓紋、擊凸、滴水消失絲印、燙金、銀漿覆蓋絲印、糊盒等印后工藝。

綠色環(huán)保材料 ：印刷用紙張以無苯和無熒光增白劑為主要判斷指標，用環(huán)保油墨替代有機溶劑油墨 ；用可降解薄膜替代 PVC 貼膜 ；采用環(huán)保添加劑和粘貼劑等輔料。

綠色環(huán)保印刷 ：采用環(huán)保油墨、無苯印刷，控制印刷過程無污染。

FQC ：針對包裝制品進行“安全衛(wèi)生標準指標”實施檢測。

食品、藥品智能包裝制品生產(chǎn)工藝如圖 2 所示。

2.3 數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)

數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)由監(jiān)管數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)采集終端組成， 其中數(shù)據(jù)采集終端包括手持識別終端和固定識別終端。監(jiān)控數(shù)據(jù)中心存儲有應(yīng)用了嵌入 RFID 標簽的數(shù)字化監(jiān)管包裝制品的食品、藥品信息，同時還為消費者、生產(chǎn)企業(yè)和政府監(jiān)管部門提供了基于 Web 的數(shù)據(jù)查詢服務(wù) ；利用手持識別終端或固定識別終端可以讀取并識別數(shù)字化監(jiān)管包裝制品內(nèi)嵌入 RFID 標簽中的信息，還可以通過有線或無線數(shù)據(jù)傳輸形式與監(jiān)管數(shù)據(jù)中心存儲的信息進行比對，以完成產(chǎn)品的防偽查驗和追溯監(jiān)管。數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖 3 所示。

2.4 識別終端設(shè)備

識別終端設(shè)備由 RFID 讀寫識別模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)存儲和查詢模塊、設(shè)備管理模塊構(gòu)成，如圖 4 所示。

                                                                                                                                                                                            圖 4 識別終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

(1) RFID讀寫識別模塊 ：對包裝制品內(nèi)的 RFID標簽進行識別和讀寫操作，進行數(shù)據(jù)通信。

(2) 數(shù)據(jù)通信模塊 ：識別終端設(shè)備與監(jiān)管數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸可分為有線和無線兩種形式，其中無線數(shù)據(jù)通信可以選擇 GPRS，TD-SCDMA，WCDMA或CDMA2000等無線通信標準。

(3) 數(shù)據(jù)存儲和查詢模塊 ：識別終端設(shè)備的本地化數(shù)據(jù)存儲以及基于本地數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢和基于監(jiān)管數(shù)據(jù)中心的遠程數(shù)據(jù)查詢。

(4) 設(shè)備管理模塊 ：識別終端設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)庫管理等。

識別終端設(shè)備包括手持識別終端和固定識別終端。手持識別終端主要應(yīng)用于企業(yè)和政府監(jiān)管部門的現(xiàn)場查驗和管理，通過離線本地數(shù)據(jù)庫或無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)管數(shù)據(jù)中心聯(lián)通的形式進行數(shù)據(jù)查詢比對操作 ；固定識別終端主要應(yīng)用于企業(yè)和食品、藥品銷售點的防偽查驗和追溯監(jiān)管，通過有線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)管數(shù)據(jù)中心聯(lián)通進行數(shù)據(jù)查詢比對操作。

3 結(jié) 語

本文提出的食品、藥品智能包裝方法具有如下優(yōu)點 ：

(1) 將 RFID技術(shù)嵌入到包裝制品的生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)對 RFID標簽的保護，降低了 RFID標簽與包裝制品的捆綁成本。

(2) 實現(xiàn)包裝制品一線防偽和二線防偽的綜合應(yīng)用， 提高包裝產(chǎn)品的防偽性能，同時保證數(shù)字化監(jiān)管的有效實施。在技術(shù)上將 RFID標簽與包裝制品的捆綁工作由傳統(tǒng)的包裝制品生產(chǎn)與 RFID標簽粘貼相互獨立，改變?yōu)樵诎b制品的生產(chǎn)中嵌入 RFID標簽的綁定工序，使控制方法更環(huán)保。

(3) 優(yōu)選紙基功能性降解包裝材料。

(4) 增加檢測裝置實驗性檢測包裝材料和成品安全衛(wèi)生指標。

(5) 應(yīng)用環(huán)保油墨和環(huán)保型添加劑、UV 水性上光、包裝封裝紫外線殺菌與特殊印前、印刷、印后防偽工藝組合的全系列綠色食品包裝制品生產(chǎn)方式。