Smart Packaging: oportunidades e desafios

A embalagem inteligente depende do desenvolvimento de tecnologias para informar sua qualidade, segurança, prazo de validade e usabilidade

Dirk Schaefer e Wai M. Cheung

O mercado global de embalagens inteligentes (Smart Packaging) deve chegar a US$ 26,7 bilhões até 2024. As embalagens inteligentes se referem a sistemas de embalagens com tecnologia de sensores incorporados usados ​​com alimentos, produtos farmacêuticos e muitos outros tipos de produtos. É usado para prolongar a vida útil, monitorar a atualização, exibir informações sobre a qualidade e melhorar a segurança do produto e do cliente. Além disso, o empacotamento inteligente oferece novas oportunidades de negócios com base na digitalização e, portanto, se encaixa no domínio mais amplo do setor 4.0.

O principal objetivo da embalagem é proteger um produto contra efeitos de deterioração causados ​​pelo expositor e uso no ambiente externo. Além disso, a embalagem do produto serve como um meio eficaz de marketing para se comunicar com o consumidor. Vem em várias formas e tamanhos e, como interface do usuário, oferece aos consumidores facilidade de uso e conveniência.

Embalagem Inteligente: contra falsificações

As principais funções da embalagem do produto foram categorizadas da seguinte maneira: proteção, comunicação, conveniência e contenção. Por exemplo, as embalagens usadas em produtos alimentícios geralmente têm os seguintes objetivos:

• Para impedir que o produto vaze ou quebre, e para protegê-lo contra possíveis contaminações.

• Comunicar informações importantes sobre o produto alimentício contido e seu conteúdo nutricional e fornecer instruções de cozimento.

• Para proporcionar comodidade, como permitir ao consumidor reaquecer os alimentos contidos no microondas.

• Garantir contenção para facilitar o transporte e manuseio.

No entanto, as embalagens tradicionais não são mais suficientes devido ao aumento contínuo das expectativas da experiência do cliente, ao aumento da complexidade do produto e, mais recentemente, a iniciativas nacionais e internacionais para promover uma economia circular e minimizar a pegada de carbono dos produtos manufaturados.

Também é necessária uma embalagem inovadora com funcionalidade aprimorada para acomodar uma variedade de necessidades adicionais do consumidor. Os exemplos incluem a oferta de alimentos processados ​​com menos conservantes, produtos que atendem a requisitos regulatórios aumentados e embalagens que permitem o rastreamento do berço ao túmulo e, portanto, podem servir como proteção contra ações judiciais. Além disso, a embalagem inteligente serve como um meio de expandir os mercados no contexto da globalização, ajuda a acomodar regulamentos nacionais e internacionais de segurança alimentar mais rígidos e até serve como proteção contra possíveis ameaças do bioterrorismo alimentar.

Nas últimas duas décadas, termos como embalagem ativa, embalagem inteligente e embalagem inteligente surgiram na literatura e são frequentemente usados ​​de forma intercambiável. Todos se referem a sistemas de embalagem usados ​​para alimentos, bebidas, produtos farmacêuticos, cosméticos e muitos outros produtos perecíveis. A rigor, é preciso distinguir entre embalagens inteligentes, inteligentes e ativas. Por definição, as embalagens ativas funcionam com a incorporação de certos aditivos em sistemas de embalagem com o objetivo de manter ou estender a qualidade do produto e o prazo de validade.

Já a embalagem inteligente foi definida como um sistema de embalagem capaz de executar funções inteligentes (como detectar, detectar, rastrear, registrar e comunicar) para facilitar a tomada de decisões para prolongar a vida útil, melhorar a qualidade, aumentar a segurança, fornecer informações e alertar sobre possíveis problema. Ou ainda, como aquela que fornece uma solução total de embalagem que, por um lado, monitora as alterações no produto ou no ambiente (inteligente) e, por outro lado, atua sobre essas alterações (ativas).

A embalagem ativa é a primeira alternativa aos métodos tradicionais de embalagem. Refere-se a um conceito inovador de embalagem de alimentos, introduzido em resposta a mudanças contínuas nas demandas dos consumidores e nas tendências do mercado. A tecnologia de embalagem ativa incorpora componentes nas embalagens capazes de liberar ou absorver substâncias dos alimentos preservados ou do ambiente ao redor para manter a qualidade e prolongar a vida útil.

As vantagens do uso de embalagens ativas para produtos perecíveis incluem a redução das quantidades de substâncias ativas, a redução da atividade de localização e a migração de partículas do filme para o alimento, e a eliminação de processos industriais desnecessários que podem introduzir bactérias no produto. Os componentes usados ​​em sistemas de embalagem ativos incluem eliminadores de oxigênio, eliminadores de etileno, absorvedores / liberadores de sabor e odor, antimicrobianos e antioxidantes.

A embalagem inteligente é usada principalmente para monitorar a condição dos alimentos embalados, como carne, para capturar e fornecer informações sobre a qualidade do bem embalado durante o transporte e o armazenamento. O sistema de embalagem inteligente utiliza funções de comunicação para facilitar a tomada de decisões visando a preservar a qualidade dos alimentos, prolongar a vida útil e melhorar a segurança alimentar em geral.

É capaz de executar funções inteligentes, como detectar, detectar e rastrear, registrar e comunicar certos tipos de informações. Os sistemas consistem em componentes de hardware, como indicadores de temperatura, detectores de gás, indicadores de frescor e / ou maturação e sistemas de identificação por radiofrequência (RFID).

As funções necessárias podem ser implantadas e realizadas por meio de indicadores e dispositivos sensores para comunicar as informações pertinentes. Os indicadores informam sobre uma mudança detectada em um produto ou em seu ambiente, por exemplo, uma mudança na temperatura ou nível de pH. Na embalagem de alimentos, essa tecnologia é frequentemente complementada com biossensores para detectar, registrar e transmitir informações relacionadas a possíveis processos e reações biológicas que ocorrem dentro da embalagem, por exemplo, alterando os níveis de oxigênio e frescor.

A embalagem inteligente permite rastrear e rastrear um produto durante todo o seu ciclo de vida e analisar e controlar o ambiente dentro ou fora da embalagem para informar seu fabricante, varejista ou consumidor sobre a condição do produto a qualquer momento.

Mais de 6 milhões de casos de doenças transmitidas por alimentos ocorrem todos os anos nos Estados Unidos, levando potencialmente a mais de 9.000 mortes. Estima-se que na Espanha existam 60 casos de doenças transmitidas por alimentos por 100.000 habitantes a cada ano. Portanto, não é de surpreender que uma das principais áreas de aplicação da tecnologia de embalagens inteligentes seja o desenvolvimento de biossensores para detectar patógenos nos alimentos. Outras áreas de aplicação incluem absorvedores de umidade, soluções antimicrobianas para embalagens, dióxido de carbono, emissores, captadores de oxigênio e antioxidantes incorporados na embalagem.

O mercado global de sistemas avançados de embalagens alcançou US$ 31,4 bilhões em 2011 e US$ 33,3 bilhões em 2012, respectivamente. A demanda global por embalagens eletrônicas inteligentes deverá crescer para mais de US$ 1,45 bilhão na próxima década. Nos EUA esse tipo de embalagem deve continuar se desenvolvendo com uma taxa de crescimento anual de 7,4%, atingindo US$ 3.600 milhões na próxima década. O segundo maior mercado é o Japão, atingindo o equivalente a US$ 2.360 milhões, seguido pela Austrália com o equivalente a US$ 1.690 milhões; o Reino Unido, no equivalente a US$ 1.270 milhões; e, finalmente, a Alemanha, em um nível próximo de US$ 1.400 milhões.

Segundo as Nações Unidas, um terço (mais de 1,3 bilhão de toneladas) de todos os produtos comestíveis para consumo humano é perdido ou desperdiçado anualmente. Isto se deve a más práticas e condições em termos de colheita, transporte e armazenamento de mercadorias. Esse desperdício maciço de alimentos constitui prejuízos significativos para a indústria de alimentos, portanto, projetar embalagens adequadas para produtos perecíveis é da maior importância em termos de permitir períodos mais longos de transporte e armazenamento e, assim, prolongar a vida útil.

A embalagem inteligente depende do desenvolvimento de tecnologia e materiais de sensores para informar sua qualidade, segurança, prazo de validade e usabilidade. Portanto, o futuro das embalagens inteligentes para aprimorar a tecnologia atual exige trabalho em aspectos como tecnologia do sensor para incorporar materiais inteligentes e convencionais, agregando valor e benefícios em toda a cadeia de suprimentos de embalagens de alimentos; materiais inteligentes e tecnologias Nano a serem integradas na embalagem; em produtos alimentícios, as embalagens inteligentes novas e avançadas devem se concentrar em aspectos avançados de segurança alimentar para poder detectar crescimento microbiano, oxidação e melhorar a visibilidade de adulterações.

Do ponto de vista da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC), a integração real de embalagens inteligentes ao crescente número de redes de produção horizontal e verticalmente integradas como parte da Internet Industrial das Coisas e da Internet de Serviços requer que o setor de manufatura superar vários desafios, incluindo uma integração perfeita de suas Tecnologias de Informação internas (TI) e Tecnologia Operacional (OT).

Essa chamada convergência TI / OT é um precursor para permitir as redes de manufatura inteligente distribuídas e amplamente autônomas do futuro. Na mesma linha, são extremamente importantes novas maneiras de abordar a segurança cibernética e garantir a segurança dos dados e a proteção de IP ao longo de todo o ciclo de vida.

Dirk Schaefer – Division of Industrial Design, The University of Liverpool, Brownlow Hill, Liverpool, L69 3GH, United Kingdom.

Wai M. Cheung – Department of Mechanical and Construction Engineering, University of Northumbria, Newcastle Upon Tyne, NE1 8ST, United Kingdom.

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