« Ga naar nieuws overzicht

Smart Packaging, RFID, tracking & tracing en de rol van de verpakkingsindustrie

07/09/2005 - De drie hoofdfunctionaliteiten van de verpakking zijn: het product de juiste bescherming geven, distributie mogelijk maken en informeren over de inhoud. Opkomende nieuwe technologieën zullen de verpakkingsfunctie een extra dimensie geven. Te denken valt onder meer aan doelgerichte houdbaarheidsverlenging, tracking en tracing en interactieve communicatie. Met de toegevoegde waarde die hierdoor ontstaat, is het mogelijk nieuwe markten te betreden of bestaande uit te bouwen.

• A) Actieve verpakkingen
• B) Intelligente verpakkingen
• C) Automatische identificatie
• Smart Packaging in perspectief

A) Actieve verpakkingen

Actieve verpakkingen reguleren de microbiële, chemische, fysische en/of fysiologische omstandigheden van de inhoud door actieve interactie tussen verpakking en het product of zijn omgeving. Ze kunnen de houdbaarheid van levensmiddelen verlengen waardoor het mogelijk is flexibeler in te spelen op de minder voorspelbare en meer moment gebonden consumptie van versproducten. Daarnaast kunnen deze verpakkingen het rijpingsproces van groenten en fruit vertragen. Of bijvoorbeeld een hogere productiecapaciteit van de verpakkingslijn genereren en investeringen in dure procesapparatuur voorkomen door het gebruik van een zuurstofabsorber in plaats van modified atmosfeer of vacuüm verpakkingen.



Actieve interactie

De actieve interactie komt tot stand doordat de verpakking specifieke stoffen opneemt, absorbeert, of juist actieve componenten afgeeft. Het verpakkingsmateriaal of een verpakkingscomponent kan bijvoorbeeld zuurstof, etheen, vocht, onaangename luchtjes, de bitterstof in grapefruitsap of cholesterol of lactose in melk wegvangen. Met een 'oxygen scavenger' bijvoorbeeld is een zuurstofconcentratie tot onder de 0,01 % haalbaar. Met gangbare maatregelen, als het gebruik van barrièrematerialen, MAP- en vacuümverpakken, bedraagt de restconcentratie zuurstof nog altijd 0,5 - 2%. Dat is nog voldoende om negatieve reacties op gang te brengen. Naast absorberen kan een actieve interactie tussen verpakking en inhoud ook tot stand komen door afgifte van specifieke gassen als antimicrobiële stoffen, anti-oxidanten en geur- en smaakstoffen. Daardoor is het mogelijk microbieel bederf te beperken, ongewenste bruinkleuring te voorkomen en levensmiddelen bijvoorbeeld een 'gerookte' smaak te geven. Engelse bierbrouwers vullen bepaalde biersoorten af met stikstofampulletjes in blikjes. Door het drukverlies bij het openen van de verpakking komt het stikstof vrij dat het bier net als koolzuur in beweging zet,waarna zich een schuimkraag vormt.



Type toepassingen

Veel toegepaste mechanismen voor actieve verpakkingen zijn:

·Zuurstofabsorbers

Het verwijderen van zuurstof verlengt de houdbaarheid van levensmiddelen door beperking van vetoxidatie, verkleuring, voedingswaardeverlies, microbiologische groei en respiratie. Het werkzame bestanddeel, bijvoorbeeld ijzerpoeder, silicaten, chloride of sulfiet, bevindt zich in sachets, sluitingen of kunststoffolie.

·Etheenabsorbers

Door etheen weg te vangen, vertraagt het rijpingsproces van diverse soorten groenten en fruit. Het verwijderen van deze stof gebeurt met mineralen of zeoliet dat zich in sachets of in de folie bevindt.

·Vochtabsorbers/-binders

Een te hoog vochtgehalte versnelt onder meer de groei van micro-organismen, veroorzaakt condensvorming op de folie en het klonteren van hygroscopische stoffen. Een te laag vochtgehalte is evenzeer schadelijk. Vochtabsorbers kennen een brede toepassing in zowel de food als de non-food sectoren. Bekende vochtabsorberende stoffen zijn silicaten, cellulose vezels, zuren, ethanol, glycerol en suikers. Ze zijn voorhanden in sachets, folie en pads.

·Emitters antimicrobiële stoffen /absorbers micro-organismen

De afgifte van antimicrobiële stoffen zoals ethanol, zink, zuren en kooldioxide remt de groei van een groot aantal groepen micro-organismen en remt zo het microbieel bederf. De stoffen zijn toe te passen in sachets of folie.

·Emitters specifieke gassen

Het gebruik van specifieke gassen in verpakkingen kunnen vloeistof in beweging brengen en een schuimkraag op bijvoorbeeld bier vormen, of zelfopwarmende of zelfkoelende verpakkingen mogelijk maken.

B) Intelligente verpakkingen

Bijvoorbeeld een folie met antimicrobiële polymeren waarop met een laserbehandeling een specifiek patroon is aangebracht, vertoont dat patroon bij microbieel bederf van het product. Of een verpakking met temperatuur-indicator geeft aan 'plaats mij terug in de koelkast' zodra de producttemperatuur in de gevarenzone komt. Een radiotag onder een etiket op een medicijnverpakking kan mensen met een verminderd gezichtsvermogen uitgebreid informeren over de medicatie. In de toekomst zijn dat mogelijk intelligente elektronische tags die niet alleen informatie leveren over productidentificatie, productiedatum en prijs maar ook over het tijd-temperatuurverloop in combinatie met mogelijke lekken, mechanische belasting tijdens transport, de mate van versheid van een product en waar in de keten het zich bevindt. In respons op de alom groeiende behoefte aan gebruiksgemak, traceerbaarheid, tegengaan van diefstal en fraude en automatische identificatie van producten zullen intelligente elektronische tags binnen een tiental jaren breed vertegenwoordigd zijn in verpakkingen. Dalende prijzen, voor chips en tags, standaardisering van de technologie en de ontwikkeling van de noodzakelijke software brengen het gebruik van deze systemen in een stroomversnelling.



Intelligente systemen

De meest toegepaste intelligente systemen op dit moment zijn indicatoren verwerkt in labels, tabletten en folie, waaronder:

·Tijd-temperatuur-indicatoren

Hierbij is het van belang de indicator makkelijk en op het juiste moment wordt geactiveerd, dezelfde looptijd heeft als de houdbaarheid van het product en dat de kleurverandering definitief is en representatief voor de productkwaliteit.

·Zuurstof en kooldioxide indicatoren

Geven op basis van chemische of enzymatische reacties aan of er bijvoorbeeld sprake is van lekkage in MAP-verpakkingen, het kooldioxideniveau juist is dan wel of de zuurstofabsorber voldoende functioneert.

·Versheid indicatoren

Communiceren op basis van stofwisselingsproducten (waterstofsulfide, kooldioxide, aminen of ammonia) van micro-organismen de mate van bederf, verlies aan versheid of de aanwezigheid van ziekteverwekkende micro-organismen.

·Intelligente inkten

De inkten veranderen onder invloed van temperatuurwisselingen, zoals thermochrome inkten, of UV-licht, zoals UV-inkten en -lakken en metamerie-inkten. Het laatste type heeft met het blote oog dezelfde kleur als de niet-metamerie-inkt maar onder een kleurenfilter zijn de diverse kleuren zichtbaar. Gevoelige inkten op de verpakking kunnen een rol spelen bij echtheidsbepaling van het product.



Dalende prijzen voor chips en tags, standaardisering van de technologie, zoals Electronic Product Code, en de bijhorende software brengen het gebruik van elektronische intelligente verpakkingssystemen in een stroomversnelling. Electronic Article Surveillance (EAS) bestaat al jarenlang vooral in gebruik als diefstalpreventie. De verpakkingen krijgen een tag die de caissière bijvoorbeeld na betaling kan deactiveren. De eenvoudige systemen bestaan uit een vrij goedkope tag zonder chip en radio frequency.



De opkomende elektronische systemen voor intelligente verpakkingen zijn:

·Radio Frequency Identification (RFID)
RFID maakt het net als de barcode mogelijk om producten realtime en continu te monitoren. RFID-tags zijn kleine chips die een klein radiosignaal kunnen opwekken met een identificatiecode die is uit te lezen door een handscanner of scanpoort. De radiosignalen dringen door niet-geleidende materialen heen zodat de tags op afstand - 1,5 tot een kleine kilometer - te lezen zijn. Als een RFID-tag zijn identificatiecode afgeeft, is alleen een nummer bekend. Door het nummer op te zoeken in een centrale database krijgt het betekenis. Zo worden de nummers gekoppeld aan producenten, producten, serienummers of internetadres met productgegevens. Voor verpakkingen zal RFID vooral in het logistieke traject een belangrijke rol gaan vervullen als opvolger van de barcode (zie C Automatische Identificatie). Vanwege de kosten is RFID voorlopig enkel weggelegd voor het identificeren en volgen van meermalige transportmiddelen en -verpakkingen zoals pallets, kratten en rolcontainers.


·Elektronische displays

Dit zijn ferro-elektrische LCD-displays op PET/papier-laminaten waarop bewegend beeld in kleur, elektronische stem en geluid en lichtflitsen kunnen verschijnen. Daarmee is op de verpakking een korte reclameboodschap, waarschuwing of instructie te geven.

C) Automatische identificatie

Redenen daarvoor zijn regelgeving, logistieke optimalisatie, wettelijke aansprakelijkheid, voedselveiligheid en verlies van producten in de keten. Een automatisch systeem voor Tracking (volgen) en Tracing (herleiden) stelt bedrijven in staat producten te kunnen volgen vanaf het productie- en distributieproces tot aan consumptie. Zo weten zij precies waar producten zich bevinden en vooral ook wat ermee gebeurt, gebeurd is of nog mee moet gebeuren. Naast traceerbaarheid en efficiencyverhoging biedt automatische identificatie de mogelijkheid tot het verbeteren van de logistieke prestaties en de informatiestromen als ook het tegengaan van diefstal en fraude. Belangrijke technieken voor automatische identificatie in de logistieke keten zijn de één- en tweedimensionale barcodering (streepjescode) en radio frequency identification (RFID).



Barcodering

Veruit het merendeel van de verpakkingen gaat naar de voeding- en farmaceutische industrie. Binnen deze sectoren gebeurt het automatisch identificeren via barcodering, bekend van de streepjescode. De bedrijven in deze industrietakken hebben onderling afspraken gemaakt over het gebruik van enkele gestandaardiseerde codes volgens de richtlijnen van de EAN International en UCC. Omdat de behoefte groeit om steeds meer informatie in de codes te verwerken zijn naast eendimensionale ook tweedimensionale codes ontwikkeld. Het nadeel van barcodering is dat ze kunnen beschadigen of door scanapparatuur niet goed leesbaar zijn doordat ze niet goed zijn afgebeeld. Wie staat er niet af en toe in de supermarkt \'vast\' bij de kassa met een niet te scannen product? De scanapparatuur dient de codes individueel in te lezen en de hoeveelheid informatie die de code kan bevatten blijft vooralsnog beperkt. Deze beperkingen van de barcodering verklaren mogelijk de interesse van een groeiend aantal retailers in RFID.



RFID

RFID bestaat al tientallen jaren maar staat anno 2004 wereldwijd wederom midden in de belangstelling van partijen in de supply chain. De ontwikkeling van kleinere en vooral goedkopere tags en een nieuwe internationale standaard voor het radiosignaal dat de tag uitzendt, maken meer en bredere toepassingen nu mogelijk. De grote retailers verwachten met RFID enorme kostenbesparingen te kunnen realiseren. Vanaf januari 2005 zullen de honderd grootste leveranciers aan de Amerikaanse retailer Wal-Mart hun transportverpakkingen als pallets en dozen van RFID-tags moeten voorzien. Het geeft de Wal-Mart werknemers de gelegenheid in een oogopslag te zien wat er in de trolley moet staan of wat er in de kartonnen doos zit en waar het product naar toe moet. De producten die door een scanpoort gaan, worden automatisch gescand. Het plaatsen van een barcode is minimaal twintig keer goedkoper is dan een RFID-tag. Toch denkt Wal-mart met RFID $ 8,35 miljard per jaar aan kosten te besparen.

Volgens recente publicaties verwachten optimisten dat in 2008 het RFID-tag verbruik op meer dan twintig miljard per jaar ligt. In 2003 werden er volgens onderzoekbureau Forrester vooralsnog 276 miljoen tags geproduceerd. Om RFID voor de hele industrie wereldwijd compatible te maken is de internationale standaard Electronic Product Code, EPC opgesteld. EPC is gebaseerd op een uniek identificatienummer voor individuele \'items\', zoals producten, dozen, pallets, en standaards voor tags, radiofrequenties, software en een taal.



Mogelijkheden RFID

Het grote voordeel van RFID-tags is dat deze op afstand zijn te scannen en veel meer informatie kunnen bevatten dan de barcode. Hierdoor is veel minder mankracht nodig is om de barcode in te lezen en is een pallet bijvoorbeeld in een keer te scannen. Doordat de tag meer informatie kan bevatten dan de barcode kan iedere verpakking van een bepaald product unieke informatie bij zich dragen over de inhoud. In de verre toekomst betekent dit dat koelkasten zelfstandig bestellingen kunnen gaan doen.

Bovendien kan de identificatiecode veel langer zijn dan de gemiddelde barcode. Theoretisch is er ruimte voor 268 miljoen fabrikanten, 16 miljoen producten per fabrikant en 68 miljard unieke serienummers per product. In combinatie met internettechnologie zijn in principe zo oneindig veel gegevens over het gescande product te achterhalen. Door het veel grotere aantal beschikbare codes kunnen producten individueel worden gevolgd door de leveranciersketen in plaats van per productsoort zoals met de barcode. Daarnaast zijn gedetailleerde gegevens te verzamelen over gemiddelde opslagtijden, gemiddelde vervoerstijden en bijvoorbeeld hoe vaak producten worden weggegooid omdat ze over de datum zijn. Met zulke informatie kunnen bedrijven hun logistiek verbeteren en dus goedkoper leveren of hogere marges verdienen. Retailers kunnen die informatie gebruiken om hun schappen efficiënter te vullen, waardoor de service wordt verbeterd.



Beperkingen RFID

Doordat de prijzen van de tags te hoog zijn, is RFID op dit moment nog niet commercieel toepasbaar op individuele consumentenverpakkingen. Voorlopig richten RFID-toepassingen zich op transportverpakkingen waaronder pallets, kratten en rolcontainers. Dat het zeker nog tien jaar zal duren, is de algemene verwachting. Ook is de technologie nog niet uitontwikkeld en bevat het nog een aantal kinderziektes. Zo raken de lezers bijvoorbeeld van slag als de tags te dicht bij vocht of metaal komen. Daarnaast zijn niet alle scanners uitgevoerd met bewegingsdetectors, zodat ze niet automatisch weten wanneer ze voor nieuwe producten moeten scannen.
Naast Wal-Mart, Tesco en Metro, die momenteel al volop pionieren met RFID, zullen binnen enkele jaren een groot aantal andere retailers met proefprojecten van start gaan. Deze implementaties raken de hele logistieke keten en zullen invloed hebben op de processen en IT-systemen van alle partijen in de supply chain.



Alternatieven voor RFID

Daar waar brede RFID toepassingen nog te duur zijn en eendimensionale barcodering te kort schieten, kan een combinatie van RFID met tweedimensionale barcodering een optie zijn. Een succesvol voorbeeld daarvan vormt de toepassing van tweedimensionale barcodering die in gebruik is voor de Schotse Teacher\'s Whisky. Van deze - bij de Engelsen vrij populaire - whiskey, was bekend dat deze flessen nogal eens een creatieve importroute bewandelde om aan de hoge importbelasting te ontkomen. Dat gebeurde nog voor de flessen in de \'bonded warehouses\' terecht kwamen, vanwaar de verkoop van geïmporteerde alcoholhoudende dranken plaatsvindt, en werd oogluikend toegestaan. Het neveneffect echter, en waar de producenten veel meer last van hadden, was dat als gevolg daarvan valse Teacher\'s Whisky van mindere kwaliteit uit Frankrijk op de markt kwam. Om de schadelijke gevolgen daarvan, en dus het imagoverlies, te ondervangen, is de producent gestart met op de achterkant van de labels tweedimensionale, en op elke fles unieke achtereenvolgende, barcodes aan te brengen. Ook de doos wordt voorzien van een unieke barcode. Zo is exact bekend welke flessen in welke dozen zitten. Op palletniveau wordt vervolgens een RFID tag aangebracht met de gegevens over de palletlading. Aan de poort van de \'bonded warehouses\' is zo direct te zien of de pallet echte of valse Teacher\'s Whisky bevat. Ook in het grootwarenhuis kan met op elk ogenblik controleren of de betreffende fles voor export of voor de locale markt bestemd was. Het is een mooi voorbeeld van hoe overheid, producent en retailer kunnen samenwerken om belastingsontduiking en negatief productimago te beperken.

Smart Packaging in perspectief

Het bierflesje dat u uit de koelkast neemt en meedeelt dat uw pintje een optimale drinktemperatuur heeft bereikt en de verpakking voor kant-en-klaar maaltijden die uw magnetron automatisch aanstuurt, vallen onder de categorie \'Smart packaging\'. Het is een verzamelterm voor actieve en/of intelligente verpakkingen die bijvoorbeeld straks ook het automatisch bestellen vanuit de koelkast mogelijk maken. Actieve verpakkingen beïnvloeden de inhoud of de omgeving door stoffen te absorberen of toe te voegen. De intelligente variëteiten communiceren over kwaliteit en veiligheid van de inhoud en bijvoorbeeld waar het product zich bevindt. Nieuwe technologieën op dit terrein zijn RFID, nanotechnologie, sensoren, elektronisch papier, geurafgifte en gebruik van smart ink. Een aantal daarvan heeft al een toepassing gevonden of staat aan de vooravond van een doorbraak. Het merendeel staat echter nog in de kinderschoenen. Hoe dan ook, de ontwikkelingen in smart packaging zullen in de toekomst de verpakking, de productie- en verpakkingsprocessen en ons dagelijkse leven aanzienlijk beïnvloeden. Bovendien zullen die ontwikkelingen steeds sneller gaan.

« Ga naar nieuws overzicht