專利名稱:告知包裝內變化的方法、探測包裝的方法、包裝和探測包裝的體系的制作方法
技術領域:
本發明涉及如權利要求1所述的非破壞包裝的、用于告知包裝泄漏、氧氣含量變化和/或產品劣化的方法,如權利要求10所述的非破壞包裝的、用于探測包裝的方法,如權利要求19所述的包裝,和如權利要求23所述的體系。
在本發明的告知包裝泄漏、氧氣含量變化或包裝內產品劣化,以及識別包裝的方法中,使用指示劑,所述指示劑會變化其顏色以指示包裝狀態的變化。公知在包裝內使用各種指示劑,所述指示劑例如與進入包裝內的氧氣反應或者導致pH變化,從而指示變色。例如,根據出版物US4772707、JP55-41875、JP61-152299、JP62-259059和FI94802,在包裝內使用各種指示劑是已知的。
公開出版物US4349509公開了箔狀氧氣指示劑,它例如在長期真空包裝食品中使用。在該出版物中公開的氧氣指示劑的色彩混合物使用苯胺印刷、凹板印刷或凸板印刷技術印刷在獨立的基底上,形成指示劑。通過氧氣指示劑著色劑和基底形成的指示劑(它指示氧氣的存在)獨立地放入到食品的儲存包裝內。
出版物EP627363公開了通過印刷附著在包裝材料上的氧氣和泄漏指示劑。
因此,將指示劑著色劑藉助各種印刷技術,如苯胺印刷、凹板印刷或凸板印刷技術事先附著在將放入包裝內的基底上。苯胺印刷技術是通過旋轉技術操作的凸板印刷方法,其中印刷板撓性且壓印圓筒堅固。可在粗糙、薄或撓性材料的平面表面上使用前述印刷方法。
出版物EP117390披露了一種指示劑,它公開了環境對包裝的影響,該指示劑就其反射能力而言包括變化和非變化區域。可例如使用噴墨技術印刷其反射能力變化的區域。該出版物確實沒有公開印刷指示劑結合產品的包裝。
現有技術的指示劑的問題是,不可能制造它們并與產品的包裝相結合將它們附著在包裝線上,相反,在包裝階段之前,獨立地制造指示劑。此外,可在將指示劑附著在包裝上之前,必須儲存它們,因為現有技術的印刷技術包括不可能在產品包裝線上使用的復雜工藝。此外,現有技術的指示劑(在所述指示劑內,指示劑的色彩混合物必須放在獨立的基底,如粘合劑標簽或箔上)的制造、處理和特別地儲存困難,因為它們傾向于與引起變化的因素,例如與空氣中的氧氣反應。
此外,現有技術的指示劑不可能同時充當包裝的指示劑,這是因為在產品的包裝階段之前已制造好了指示劑本身。因此,除了指示劑以外,還需要提供用于識別和探測目的的獨立編碼的包裝,這增加了包裝工藝的處理階段。
本發明的目的是克服前述缺點。本發明一個特定的目的是與生產線上的包裝相結合將指示劑直接附著在包裝材料上的新型和簡單方法。此外,該方法能在包裝線上制造單個、產品特異的指示劑。本發明的滴流(dripping)技術的目的是實現克服現有技術指示劑在制造、處理和特別地儲存方面存在的問題的方法。本發明進一步的一個目的是,以能使用該指示劑作為個別化包裝用標識符的方式將指示劑附著在包裝材料上的方法。包括在指示劑內的標識符能識別和探測包括在同一批次內的包裝,和視需要基于這一信息的產品分類。
關于本發明的特征性特點,可參考權利要求。
本發明基于其中預料不到地發現使用滴流技術非常適合于與包裝相結合將指示劑的色彩混合物放入包裝材料內而進行的研究工作。
本發明基于下述方法在沒有破壞包裝的情況下,藉助附著到包裝上的指示劑的變色,來顯示泄漏、含氧量的變化和/或產品的劣化。根據本發明,就在密封包裝之前,使用滴流技術將指示劑數字化地附著到包裝材料的表面上。在滴流技術中,使用基于滴流的任何印刷技術,例如使用噴墨打印機或一些其它的例如靜電技術,將指示劑直接附著在包裝材料上。優選使用噴墨技術附著指示劑。噴墨技術基于連續的壓電或熱噴墨印刷。基于滴流技術的印刷,例如噴墨印刷,是非接觸的添加方法,其中所需量的待印刷材料通過計算機控制轉印到包裝材料的所需位置上。在該方法中,可由數個噴嘴同時印刷數種不同的材料。
附著到包裝材料表面的指示劑,當印刷時,是有效的,或者在印刷之后變得起作用。
可在將指示劑附著到包裝材料表面上之前混合指示劑的各組分,或者可將指示劑的各組分逐步附著到包裝材料的表面上。在附著到包裝材料上之后,可活化指示劑和/或通過瞬間使其經歷引起和/或加速活化的條件來加速其活化。可例如通過加熱和/或光能和/或通過適合于活化指示劑的一些其它的能量或技術,來達到這一條件。
附著到包裝材料上的指示劑可與來自外部的氧氣反應,從而指示包裝的老化。指示劑還通過泄漏與進入到包裝內的氧氣反應。此外,指示劑可通過間接機理充當劣化指示劑。在此情況下,因產品劣化生成的化合物可通過合適選擇的催化劑,例如酶,或者通過pH的變化,從而引起指示劑變色。如此調節指示劑的靈敏度,以便在包裝內部不需要獨立的、活性氧去除劑。通過使用獨立地可印刷的保護層,例如清漆層,可保護待印刷的指示劑避免與包裝產品直接接觸。
待印刷的物質可以是顆粒基或者可溶性物質。待印刷的物質可以是例如水基物質,其中水是主要的液體組分,著色劑顆粒分散在該液體內。或者,該物質可以基于熱塑性塑料、蠟或烷屬烴基物質或其結合,這些具有可溶性物質和顆粒基物質二者的性能。在本發明中,待印刷的物質包括指示劑色彩混合物、粘合劑和/或溶劑。指示劑也可含有在印刷/著色劑和指示劑內使用的其它添加劑,例如pH調節劑、還原劑、濕度保持劑、酶、底物、增塑劑、蠟、氧氣吸收劑和/或商業清漆。關于其組成,本發明的指示劑不需要與印刷方法所使用的指示劑那樣粘稠。
根據待包裝的產品,從本領域通常已知的指示劑色料和色彩混合物中選擇指示劑色彩混合物的組成。著色劑可以是例如氧化/還原色料,例如亞甲基藍、棓花青(gallosyanine)、reazurine和亞甲基紅,pH色料和pH色料如靛藍胭脂紅和溴酚藍。
當在非吸收性基底如塑料表面上印刷指示劑時,需要粘合劑。可根據待印刷的基底和對打印機的適合性來選擇粘合劑。粘合劑可以是由例如硝基纖維素、羧甲基纖維素,起始材料可以是例如丁二烯、苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和/或其酯的聚合物組成的可溶或者分散聚合物。
還原劑和pH調節劑可包括例如還原糖,例如D(+)葡萄糖,有機酸,例如抗壞血酸和檸檬酸,和進一步抗壞血酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、disulphite鈉、焦磷酸鈉、抗壞血酸鈣、連二亞硫酸鹽、三乙胺、氫氧化銨、金屬粉末如鐵和鋅、金屬鹽例如數種離子化合物。濕度保持劑可包括聚乙二醇、甘油、丙二醇、山梨醇、赤蘚糖。溶劑可包括水和醇,例如乙醇、甲醇和異丙醇。酶可以是漆酶、葡糖氧化酶和peroksidase。如上所述,指示劑也可包括底物和/或氧氣吸收劑。當使用酶時,每一酶的典型底物尤其成為討論的話題。例如根據專利EP936999,在包裝內使用的各種指示劑是已知的。在例如專利FI94802中公開了可能的氧氣吸收劑。
因包裝內氧氣含量的增加引起的指示劑顏色的氧化和/或因被包裝產品的劣化引起的pH變化導致出現指示劑的可視或光學可測量的變色。換句話說,如此制備著色劑,以便當印刷時或者直接在印刷之后,它有效,即處于還原和/或活性狀態下,它在其中被包裝的產品沒有變質的非破壞包裝內保持還原或者未變化,和當包裝泄漏時或者因包裝打開或者因被包裝的產品劣化,清楚地出現可視或光學可讀的變化。
通過著色劑的常規制備/混合技術來制備指示劑。可就在印刷到包裝材料內并包裝產品之前,制備指示劑。也可事先制備好指示劑,并或者在還原或者在氧化狀態下儲存。若指示劑儲存在氧化態下,則在包裝時刻還原它。就在包裝之前,可將還原劑印刷到例如材料內。也可通過將還原化合物加入到指示劑混合物中和/或通過在包裝之后,使指示劑瞬間經歷促進反應的條件,例如熱或光,從而實施還原。另外,可在各層之間和/或在它們之上添加保護層,防止指示劑的氧化和干燥。
在一個實施方案中,可在室溫下混合指示劑,和之后,以加速的方式通過加熱該溶液(小于100℃)來還原它,之后在例如密封的噴墨盒內儲存還原的指示劑溶液以避免氧氣。在還原狀態下儲存可要求在包裝內使用獨立的活性氧去除劑。
附著到包裝上的指示劑可在可見光波長,400-780nm下,或者在紫外射線波長,100-400nm下改變其顏色。可肉眼或者藉助自動讀取裝置觀察指示劑的變色。
包裝材料可以是紙漿、塑料和/或玻璃基材料,和/或任何其它常用的包裝材料。紙漿基材料可以是例如表面處理或者未處理的紙張、紙板、溶劑紙漿基箔材料或其它紙漿基或聚乙酸酯基材料。塑料材料可以是例如聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烴、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺或通常用作包裝材料的任何其它塑料材料。此外,包裝材料可由前述或其它已知的包裝材料或一些其它種類的化合物材料的層壓體組成。包裝材料也可被涂布。此外,包裝材料可以電暈處理或者以一些其它方式處理以降低材料的表面能。
此外,本發明基于通過與包裝相結合將著色劑附著到包裝材料,用于探測包裝用的非破壞包裝的方法。在密封包裝之前,使用滴流技術,例如噴墨技術將指示劑直接附著到包裝材料的表面上。藉助指示劑進行包裝的探測,這使得可利用標識符個別化包裝。通過指示劑形成的標識符可以是在包裝領域中常用的任何標識符,例如二維或三維標識符。標識符可進一步是配混條狀(bar)標識符,其中結合直鏈、二維或三維條狀標識符形成一個符號。標識符也可以是HTML條狀標識符。標識符可包括例如批號和產品的制造時間。
在本發明的一個實施方案中,通過使用滴流技術附著在包裝上的指示劑形成的標識符是可讀的。可通過任何自動讀取技術,如激光掃描儀、CCD掃描儀或者通過利用點、線或矩陣結構的檢測頭,優選CCD或CMOS元件(cell),讀取標識符。接下來,可通過將檢測頭連接到計算機上,或者通過使用無線數據傳輸技術,傳輸包括在標識符內的讀取信息。此外,藉助標識符,從數據庫中提取包裝上的產品數據,藉助所述產品數據,可探測在具有該包裝的相同批次內包括的包裝。最后,相對于其它包裝,進行分類決定,即例如,對于劣化的食品,撤銷在相同批次內包括的包裝。
此外,本發明基于以上列出的方式形成的包裝。本發明的包裝由以上列出的紙漿、塑料和/或玻璃基和/或任何其它常用的包裝材料和/或這些的結合組成。該包裝可優選用于食品、藥品或化妝品的包裝。藉助本發明的包裝,可通過附著到包裝上的指示劑告知包裝泄漏、氧氣含量變化和/或產品劣化。此外,藉助通過附著到包裝上的指示劑形成的標識符,可個別化包裝和藉助該標識符來識別包裝。
此外,本發明基于探測包裝的體系。該體系包括將指示劑附著到包裝材料上用的滴流裝置,讀取和/或識別附著在包裝材料上的指示劑用的讀取和/或識別裝置,和能探測在具有該包裝的相同批次內包括的包裝的數據庫。
在本發明的一個實施方案中,滴流裝置是噴墨打印機。讀取和/或識別裝置是例如激光掃描儀、CCD掃描儀和/或利用點、線或矩陣結構的檢測頭,優選CCD或CMOS元件的裝置。
本發明方法的優點是,藉助比以前簡單的方法,可進行將指示劑附著到包裝材料上,以便除了指示包裝泄漏,氧氣含量的變化和/或包裝內部產品的劣化以外,唯一且相同的指示劑還可充當個別化包裝的標識符用以識別和探測包裝。因此,該包裝不需要獨立地用編碼標記,這使得例如包裝線的工藝比以前更簡單。本發明方法的優點是,不需要在獨立的基底上制備將附著到包裝上的指示劑,相反可一直晚到在包裝線上,就在將指示劑附著到包裝材料表面上之前,制備所需的指示劑色彩混合物。
此外,與現有技術,例如與壓印技術相比,本發明的印刷技術的優點是,例如在計算機的輔助下控制可轉移材料及其在基底上的位置。該技術的優點是,它比使用各種壓印表面或掩膜進行層壓和壓花的方法更靈活。例如,僅僅所需量的材料被轉移到所需點上。所討論的該技術消耗非常少的材料。數字化進一步能夠例如快速制造電子體系和小型串列的原型。當印刷是非接觸方法時,印刷頭可相對于印刷臺自由移動。這使得也能在非平面的表面上印刷。本發明方法不僅能精確調節,而且印刷大的表面是有利且可靠的。此外,可藉助本發明方法就地層壓和三維結構成形。此外,可由不同噴嘴同時印刷不同材料。
此外,本發明的滴流方法的優點是,它是環境友好的制造方法。在該方法中不使用有毒溶劑。所討論的方法比多階段蒸發、蝕刻和涂布方法顯著環境友好得多。此外,本發明的制造技術以及在所使用技術中使用的各組分的成本非常便宜。
在下述中,藉助實施方案實施例,并參考附圖,詳細地描述本發明,其中
圖1表示使用噴墨技術將指示劑附著到置于包裝線上的包裝材料表面上;和圖2表示通過附著到包裝材料表面上的指示劑形成的標識符。
實施例1圖1示出了在包裝線3上的包裝2,在所述包裝2內包裝了易腐爛的食品。該包裝由很少允許或根本不允許氧氣滲透的包裝材料組成且形成主要密封的包裝空間。
就在將食品放入包裝內并密封包裝之前,使用噴墨打印機1在包裝材料表面上印刷指示劑4。與此同時,由指示劑4制成標識符5,如圖2所示。標識符使包裝個別化。在該實施方案中,由指示劑4形成的標識符5形成為條形碼的形狀,所述條形碼包括將放入其內的食品的批號和制造時間。
在該實施方案中,將附著到包裝材料2表面上的指示劑4包括例如一種或多種著色劑,粘合劑和溶劑,該著色劑對指示食品劣化的因素和/或包裝的氧氣含量的變化發生反應。本發明的技術能以使得對氧氣不敏感的方式調節指示劑的色彩混合物,在此情況下,在包裝內不需要獨立的氧氣去除劑。僅僅滲透到包裝內的較大量的氧氣引起指示劑變色,在沒有破壞包裝的情況下,從包裝外部通過包裝上的透明位置看,這種變色是可視的。
除了前述事實以外,指示劑4包括氧化酶和酶的底物,所述氧化酶要求氧氣才起作用。如此選擇酶和底物,以便在酶反應內產生的氧化產物是因微生物劣化引起的劣化所產生的典型的揮發性化合物。因此,隨著食品變質,當在包裝2內部生成該化合物時,該化合物在指示劑4內引起被視為指示劑4變色的反應。
指示劑4,其著色劑以及酶和底物是根據現有技術的技術,因此在此不再更充分地描述。
當包裝2老化時,氧氣逐漸滲透到包裝內,和在包裝2內的食品變質。或者,包裝2可例如在運輸期間或者放置在貨架上時不被注意地損壞。印刷在包裝材料2上的指示劑4例如與滲透到包裝2內的氧氣反應,從而通過變色指示在包裝2經歷環境之后的一定時間內包裝2的老化。
通過指示劑的變色,指示劑4有效地指示包裝的老化,包裝的老化和/或包裝的破損。基于指示劑4的變色,消費者能直接在指示劑內看到包裝2受到環境影響的時間,例如在商店貨架上的時間或者包裝的時刻。
根據該實施例,一旦在食品包裝2的指示劑4內被告知變色,則藉助識別裝置可讀取包含在指示劑4內的條形碼5。一旦找到包含在所討論的標識符5內的產品的批號和制造時間,則可從數據庫中檢測到包括在相同批次內的其它包裝的位置。之后,告知上述指示標志,并檢測相應產品的情況。撤銷劣化產品。
實施例2該試驗的目的是通過氧氣的作用指示印刷指示劑的顏色變化。制備下述指示劑的著色劑25ml亞甲基藍/水溶液(10mg亞甲基藍/1ml水)25ml Na2SO3(水溶液,50mg Na2SO3/1ml水)
10ml聚乙二醇400加熱該混合物至沸騰并冷卻到室溫。將清漆(Sicpa 1100,pH6.2)以1∶1的關系混合到該混合物內。將新鮮制備的指示劑色彩混合物放入到噴墨打印機的墨盒內,并使用噴墨打印機在電暈處理過的光亮聚乙烯箔上印刷。就在印刷之后,印刷的色料是淺色的,但在2小時的氧氣作用下變為藍色。
實施例3該試驗的目的是通過在有限的空間內(食品劣化所產生的)有機酸的作用指示印刷的指示劑顏色的變色。制備下述指示劑的著色劑25ml reazurine/水溶液(2mg/ml水)25ml Sicpa 1100清漆將新鮮制備的指示劑著色劑放入到噴墨打印機的墨盒內,并使用噴墨打印機在電暈處理過的光亮聚乙烯箔上印刷。就在印刷之后,所印刷的顏色是藍紫色,在含有200ppm甲酸、200ppm乙酸或水的50ml玻璃燒瓶內密封在聚乙烯箔上印刷的1×1片指示劑。指示劑不與酸或水接觸。密封在含有酸的燒瓶內的指示劑的顏色在約2小時內變紅。在含有水的燒瓶內,指示劑的顏色保持相同。
本發明不僅僅限于以上所述的實施方案實施例,相反,可在所附權利要求定義的本發明思想的范圍內做出各種改性。
權利要求
1.一種非破壞包裝的、通過將指示劑附著到包裝材料上來告知因泄漏、氧氣含量和/或包裝內產物劣化引起的變化的方法,其特征在于-在密封包裝之前,使用滴流技術,與包裝相結合將指示劑直接附著到包裝材料的表面上;和-通過指示劑的變色,來指示包裝的泄漏、氧氣含量的變化和/或產物的劣化。
2.權利要求1的方法,其特征在于使用噴墨技術將指示劑附著到包裝材料表面上。
3.權利要求1或2的方法,其特征在于當印刷時,指示劑是有效的,或者在印刷之后使指示劑變得起作用。
4.權利要求1-3任何一項的方法,其特征在于在將指示劑附著到包裝材料表面上之前,將指示劑的各組分混合,或者將指示劑的各組分逐步附著到包裝材料表面上。
5.權利要求1-4任何一項方法,其特征在于通過使指示劑經歷引起和/或促進活化的條件,從而活化指示劑。
6.權利要求1-5任何一項方法,其特征在于指示劑包括著色劑混合物,它針對氧氣含量的變化,包裝內pH的變化,和/或與產品劣化相關所產生的化合物發生反應。
7.權利要求1-6任何一項方法,其特征在于因氧化和/或通過間接機理導致指示劑的顏色變化,其中所述間接機理基于pH變化和/或基于因催化劑,優選酶引起的反應。
8.權利要求1-7任何一項方法,其特征在于肉眼注意到指示劑變色和/或藉助自動讀取技術來讀取指示劑的變色。
9.權利要求1-8任何一項方法,其特征在于包裝材料可以是紙漿、塑料和/或玻璃基包裝材料和/或任何其它通用的包裝材料和/或這些的配混材料。
10.一種非破壞包裝的、通過將指示劑附著到包裝材料上來探測包裝的方法,其特征在于-在密封包裝之前,使用滴流技術,與包裝相結合將指示劑直接附著到包裝材料的表面上;和-藉助指示劑探測該包裝。
11.權利要求10的方法,其特征在于使用噴墨技術將指示劑附著到包裝材料表面上。
12.權利要求10或11的方法,其特征在于由指示劑形成個別化包裝的標識符。
13.權利要求12的方法,其特征在于標識符是一維、二維或三維標識符;其中線性、二維或三維條狀標識符結合形成一個符號的配混條狀標識符,或者HTML條狀標識符。
14.權利要求12或13的方法,其特征在于標識符包括產品的批號和制造時間。
15.權利要求10-14任何一項的方法,其特征在于-讀取由附著到包裝上的指示劑形成的標識符,-藉助讀取標識符,從數據庫中提取包裝的生產數據,-探測包括在相同批次內的包裝。
16.權利要求15的方法,其特征在于對于包括在相同批次內的被探測的包裝進行分類決定。
17.權利要求15或16的方法,其特征在于藉助自動讀取技術讀取標識符。
18.權利要求15-17任何一項的方法,其特征在于通過將探測頭連接到計算機上和/或藉助無線數據傳輸技術,傳輸包括在標識符內的讀取信息。
19.一種使用附著到包裝上的指示劑來告知因泄漏、氧氣含量或包裝內產品劣化引起的變化的包裝,所述包裝由紙漿、塑料和/或玻璃基包裝材料和/或任何其它通用的包裝材料和/或這些的配混材料組成,其特征在于,在密封包裝之前,通過使用滴流技術,與包裝相結合將指示劑附著到包裝材料表面上,形成包裝。
20.權利要求19的包裝,其特征在于使用噴墨技術將指示劑附著到包裝材料表面上。
21.權利要求19或20的包裝,其特征在于指示劑被形成為個別化包裝的標識符。
22.權利要求19-21任何一項的包裝,其特征在于包裝是食品、藥品或化妝品的包裝。
23.一種探測包裝的體系,其特征在于該體系包括-與包裝相結合將指示劑附著到包裝上的滴流裝置,-讀取和/或識別附著到包裝上的指示劑用的讀取和/或識別裝置,-探測在具有包裝的相同批次內包括的包裝用的數據庫。
24.權利要求23的體系,其特征在于讀取和/或識別裝置包括激光掃描儀、CCD掃描儀和/或點、線或矩陣結構的檢測頭,優選CCD或CMOS元件。
25.權利要求23的體系,其特征在于讀取和/或識別裝置包括激光掃描儀、CCD掃描儀和/或利用點、線或矩陣結構的檢測頭,優選CCD或CMOS元件的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種非破壞包裝的、通過使用滴流技術將指示劑附著到包裝材料上而告知因泄漏、氧氣含量和/或包裝內產品劣化引起的變化的方法,所述指示劑通過變色指示包裝狀態的變化。此外,本發明涉及使用滴流技術,藉助由附著到包裝上的指示劑形成的標識符,探測包裝的方法。本發明還涉及通過以上所述的方法生產的包裝,以及探測包裝的體系。
文檔編號G01N33/02GK1802295SQ200480015873
公開日2006年7月12日 申請日期2004年4月23日 優先權日2003年4月24日
發明者J·海爾曼, H·林納, T·希普拉萊內恩-馬爾姆, E·克爾梅, M·斯莫蘭德, H·尼凱寧 申請人:芬蘭技術研究中心