アクティブパッケージング

アクティブパッケージング、インテリジェントパッケージング、スマートパッケージングという用語は、食品、医薬品、その他のさまざまな製品に使用される増幅パッケージングシステムを指します。これらは、賞味期限の延長、鮮度監視、品質情報の表示、安全性の向上、利便性の向上に役立ちます。^[1]

これらの用語は関連していることが多く、重複することもあります。アクティブパッケージングとは、通常、製品の不活性で受動的な封じ込めや保護を超えた能動的な機能を持つことを意味します。 ^[2] インテリジェントパッケージングとスマートパッケージングには、通常、製品の属性、パッケージの内部雰囲気、または出荷環境を感知または測定する機能が含まれます。この情報は、ユーザーに伝達することも、アクティブパッケージング機能をトリガーすることもできます。 プログラム可能な物質、スマートマテリアルなどをパッケージに使用できます。Yam、Tashitov、およびMiltzは、インテリジェントパッケージングまたはスマートパッケージングを次のように定義しています。

. . . 保存期間の延長、安全性の向上、品質の改善、情報の提供、起こりうる問題についての警告など、意思決定を容易にするインテリジェントな機能（検出、感知、記録、追跡、通信、科学的ロジックの適用など）を実行できる包装システム。^[3]

作業定義に応じて、従来のパッケージングの種類によっては、「アクティブ」または「インテリジェント」と見なされる場合があります。多くの場合、これらの用語は、マイクロエレクトロニクス、コンピューターアプリケーション、ナノテクノロジーなどの 新しい技術的に高度なシステムで使用されます。

乾燥剤は長年、密閉された包装内の水蒸気を制御するために使用されてきました。乾燥剤は、通常、密封された包装内に入れられる多孔質の袋または小袋に入った吸湿性物質です。乾燥剤は、機械や電子機器の腐食を軽減し、湿気に敏感な食品の保存期間を延ばすために使用されてきました。医薬品の包装では、ボトルに小さな乾燥剤の袋を入れるのが一般的です。最近、内面に取り付けたり、素材の中に乾燥剤を入れる他の方法が開発されました。^{[4] [5]}

腐食防止剤は、錆や腐食を防ぐためにアイテムに塗布できます。 揮発性腐食防止剤(VCI) または気相腐食防止剤は、ポーチ内のパッケージ内に提供することも、特殊な紙またはプラスチックフィルムの飽和オーバーラップに組み込むこともできます。これらの多くは、金属上で凝縮して腐食を防ぐ 有機塩です。一部のフィルムには、VCI 放出機能もあります。

ポリマー構造に銅イオンを含むフィルムがあり、パッケージ内の腐食性ガスを中和し、錆を防ぎます。

VCI は、パッケージ内に中性環境を作り出します。蒸気圧の差の原理に基づいて機能し、金属や非金属、湿気と反応して腐食を防ぎます。紙、プラスチック、HDPE紙、油、フォーム、チップ、アルミニウム バリア ホイル、バブル、エミッターなど、さまざまな形態の VCI があり、多くの段階で腐食を防ぐことができます。

食品中の微量 遷移金属、特に鉄は、多くの食品成分、特に脂質の酸化分解を引き起こし、製品の品質変化を引き起こす可能性があります。金属キレート活性包装材料は、従来の活性包装材料に金属キレート活性化合物を固定化することによって作られています。表面に固定化された金属キレート化合物は、製品から遷移金属を除去し、製品の酸化安定性を高めることができます。^[6]金属キレート活性包装技術は、酸化を制御することで消費者製品の保存期間を延ばす抗酸化活性包装でもあります。金属キレート活性包装技術は、食品製品から合成食品保存料（ EDTAなど）を除去できることが知られています。この技術は、無添加および「クリーン」ラベルの食品製品に対する消費者の高まる需要に対応するために使用できます。

酸素除去剤または酸素吸収剤は、密閉された包装から酸素を取り除くのに役立ちます。酸素は、微生物の活動を刺激して、ビタミンや脂肪などの製品の劣化や酸化を促進します。^[7]その結果、味が悪くなったり、悪臭がしたり、変色したり、栄養素が劣化したりすることがあります。酸素除去剤の例としては、粉末鉄が入った小袋や袋があります。鉄が錆びると、周囲の空気から酸素が取り除かれます。プラチナやパラジウムなどの他の金属も使用できます。トコフェロール、不飽和炭化水素、アスコルビン酸、酵素や微生物をベースにした酸素除去剤などの有機酸素除去剤も使用できます。新しいシステムはカード上にあるか、包装フィルムや成形構造に組み込むことができます。^[8]さらに、包装自体の物理的特性（酸素透過率- OTR）によって、酸素吸収剤の効果と効果が持続する期間が決まります。 OTRが低い包装では、密閉された包装内の酸素がポリマーバリア自体を通過する量が少なくなります。^[9]

チーズなどの一部の製品では、密封する前に窒素でパッケージをフラッシュすることが長い間一般的でした。不活性窒素がチーズに吸収され、密閉されたシュリンクフィルムパッケージが可能になります。窒素は酸素を除去し、チーズと相互作用してパッケージを機能させます。

最近では、保存期間を延ばすために、パッケージ内部に他のガス混合物が使用されるようになりました。ガス混合物は、特定の製品とその劣化メカニズムによって異なります。パッケージ内の特定の雰囲気を維持するために、活性化学物質を組み込んだパッケージコンポーネントが開発されています。

パッケージ内の雰囲気を指定された条件に保つために、 酸素除去剤、二酸化炭素発生器、エタノール発生器などが利用できます。

果物や野菜は自然にエチレンを排出しますが、これは成長、熟成、発芽の過程で重要な役割を果たします。^[10]食品の品質を長期にわたって維持するためには、エチレンの合成を阻害することが望ましい場合があります。そのため、合成阻害剤やスカベンジャーを使用することができます。^[11]最も一般的なエチレンスカベンジャーの1つは過マンガン酸カリウム（KMnO ₄）で、通常はシリカゲルまたはアルミナに固定化されています。その他のエチレンスカベンジャーには、活性炭やゼオライトがあります。あるいは、1-メチルシクロプロペン（1-MCP）を使用してエチレンのホルモン作用を阻害することができます。^[12]

温度インジケーターの中には、指定された温度を超えたことを視覚的に知らせるものがあります。時間温度インジケーターは、時間の経過とともに温度偏差が一定量を超えたときに信号を送ります。インジケーターのメカニズムが製品劣化のメカニズムに調整されている場合、消費者にとって貴重な信号となります。

デジタル温度データロガーは、輸送中に発生した温度を記録します。このデータを使用して、製品の劣化を予測し、製品が通常の販売に適しているか、または迅速な販売が必要かを判断することができます。また、温度超過の時間も特定できるため、是正措置を指示するのに使用できます。

サーモクロミック インクは、温度の超過や変化を知らせるために使用されることがあります。一部は可逆性ですが、他のインクは色が永久的に変化します。これらは単独で使用することも、バーコードなどの他のパッケージ機能と組み合わせて使用​​することもできます。

インクは消費者に望ましい温度を知らせることもできます。例えば、ある種類のビール缶には、理想的な飲用温度に達したときにグラフィックで表示するインクが付いています。^[13]

重要なワクチンの場合、断熱輸送コンテナは、管理されたコールドチェーンでも見られる温度変動を制御するのに役立つ受動的なパッケージです。さらに、内容物の温度を指定された許容温度範囲内に保つために、ジェルパックがよく使用されます。

新しいパッケージの中には、消費者のために製品を加熱または冷却する機能を備えたものがあります。これらのパッケージには、発熱反応または吸熱反応によって目的の効果が得られる隔離されたコンパートメントがあります。^{[14]いくつかの製品では、} 自己発熱食品パッケージが利用可能です。

一部のパッケージには、内容物を液体からエアロゾルに変える閉鎖装置やその他の分配システムが備わっています。これらは、医薬品の精密吸入器から家庭用洗剤のスプレーボトルまで、さまざまな製品に使用されています。

2 成分エポキシ接着剤用のディスペンシング パッケージの中には、2 つの成分を受動的に含む以上の機能を持つものがあります。ディスペンシング時に 2 つの成分を計量して混合するパッケージもあり、接着剤は塗布時点で完全に機能します。

粘性液体を完全に排出または分配するパッケージの能力は、 容器の内壁の表面エネルギーに多少依存します。超疎水性表面の使用は有用ですが、新しい潤滑剤を含浸させた表面を使用することでさらに改善することができます。^[15]

無線周波数識別(RFID) チップは、配送中の荷物やユニット ロードの追跡に使用されるスマート ラベルの導入により、ますます一般的になりつつあります。最新の開発には、出荷品の温度履歴の記録やその他のインテリジェントなパッケージ機能が含まれます。RFID はラベルに統合できます (スマート ラベル)。

パッケージ内の製品が偽造品でないことを確認するために、さまざまなセキュリティ印刷方法、セキュリティ ホログラム、および特殊なラベルが利用できます。このアプリケーションでは RFID チップも使用されています。

万引き対策には、電子商品監視システム（商品上またはパッケージ上）が使用されます。

金属化フィルムは電子レンジ調理の受熱材として使われています。これにより加熱能力が高まり、食品をカリッと焼き色をつけることができます。電子レンジ対応プラスチック容器^[16]も電子レンジ調理に使われています。

衝撃検出器は長年にわたって利用されてきました。これらはパッケージまたはパッケージ内の製品に取り付けられ、過度の衝撃が加わったかどうかを判断します。これらの衝撃過負荷装置のメカニズムには、バネ質量システム、磁石、赤色染料の滴などがあります。

最近、デジタル衝撃・振動データロガーが発売され、輸送中の衝撃や振動をより正確に記録できるようになりました。これらは、重要な輸送を監視して、追加の検査や校正が必要かどうかを判断するために使用されます。また、輸送中に発生する衝撃や振動の種類を監視して、研究室での パッケージ試験に使用するためにも使用されます。

一部の人工包装フィルムには、食品の劣化を抑制し、保存期間と安全性を延ばすために、酵素、抗菌剤、スカベンジャー、天然色素、その他の活性成分が含まれています。 ^{[17] [18]}このメカニズムは、病原性微生物や腐敗微生物の増殖を防ぐことに重点を置いています。^[19]

肉吸収パッドや肉用おむつには抗菌剤が含まれていて、汚染を知らせる物質が含まれている場合があります。^[20]

バーコードは、商品の識別、経路の指定、場所の伝達などのために、長い間パッケージングに使用されてきました。線形バーコードにはさまざまな種類があります。一部のバーコードは、より多くの情報を提供するために積み重ねられています。2 次元マトリックス コードは、より高い情報密度を持つことができます。

QRコードをパッケージに使用して、スマートフォンでスキャンすることで製品に関する追加情報を提供することができます。^[21]デジタルプリンターを使用すると、ユニットレベルのQRコードは各パッケージの一意の識別子またはURLと同等になり、製品のトレーサビリティに関する特定の情報の提供、^[22]やロイヤルティプログラムの展開など、消費者とのその他のやり取りが可能になります。^{[23]ユニットレベルのQRコードは、追加のセキュリティ機能を使用しないと偽造されやすいですが、生成されたスキャンデータは積極的な}ブランド保護に使用できます。^[24]デジタル透かしや安全なグラフィックをQRコードに挿入してコピーを感知するようにし、消費者がより高いセキュリティレベルで製品を認証できるようにすることができます。

GS1デジタルリンク^{[25]は、GS1標準化された製品識別子を固有識別子に埋め込むための標準であり、これにより同じQRコード（または他のデータキャリア）}が消費者、小売業者、サプライチェーンに情報を提供できるようになります。^[26]

印刷されたコードはセキュリティ印刷と組み合わせて使用​​することで、用途を拡張することができます。例えば、サーモクロミックインクを使用すると、アイテムの温度履歴に基づいてコードを有効化、変更、または無効化することができます。^{[27] [28]}

消費者が製品と一緒にパッケージも食べられるように、可食フィルムが開発されました。

銀ナノ粒子を含む包装材料は、一部の食品の保存期間を延ばすことが示されています。^[30]

臓器輸送用の特別な包装が開発され、長期間の輸送中も臓器が生きたまま保存されるようになりました。臓器は生きていて移植に適した新鮮な状態です。^[31]

カナダの大麻企業が使用するいくつかのパッケージでは、生産プロセス全体を通じて THC レベルを監視するためにアクティブ パッケージングが使用されています。これは、製品間の一貫性を確保してサプライ チェーン管理を改善し、消費者に購入価値を高めるために実施されています。^{[引用が必要]}

アクティブ包装は、包装内容物と相互作用するように設計されることが多いため、食品接触材料であるアクティブ包装やスマート包装には特別な注意が必要になることが多い。^[32]

食品包装業者は、ある種のアクティブ包装には特別な注意を払います。たとえば、保存期間を延ばすために包装内の酸素雰囲気を減らす場合、嫌気性細菌の制御を考慮する必要があります。また、制御された雰囲気によって食品の劣化が軽減される場合、消費者は実際に劣化が起こっているかどうかを判断する手段を保持する必要があります。

• 自動識別とデータキャプチャ
• 電子物品監視
• スカベンジャー（化学）
• セキュリティ印刷
• 自己発熱食品包装
• スマートマテリアル

• ヤム、KL、「パッケージング技術百科事典」、ジョン ワイリー アンド サンズ、2009 年、ISBN 978-0-470-08704-6 
• Brody, AL、「食品用途向けアクティブパッケージング」、CRC Press、2001 年
• ケリー、J、バトラー、P、「急速に移動する消費財のためのスマートパッケージングテクノロジー」、Wiley、ISBN 978-0-470-02802-5 
• サボトカ、I。ユンゲ、S.マンデル、A. Seibt, M.: 「Smart Packaging - Intelligente Verpackung mit Mehrwert」、Henning, J. (出版): 「Verpackungstechnik」、Beuth Verlag ベルリン/ドイツ、2014 年、ISBN 978-3-410-21469-4