CN102171104A - 用于可追溯性标记的方法和装置以及设有可追溯性标记装置的包装线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使包装材料上的不可视信息可视化以便提供可追溯性的方法。该方法包括以下步骤：通过磁头读取器从包装材料上读取不可视信息，在中央处理单元中将该不可视信息与另外的新的不可视信息一起处理，以及将组合的不可视信息的量的可选部分打印在包装材料上作为可追溯性标记。本发明还涉及用于执行该方法的装置以及设有使用该装置的装填机的包装线。

Description

用于可追溯性标记的方法和装置以及设有可追溯性标记装置的包装线
技术领域
本发明涉及一种使包装材料上的不可视信息可视化以便提供可追溯性(traceability)的方法，一种执行该方法的装置以及一种设有使用该装置的装填机的包装线。
背景技术
在食品包装工业中，正如其它领域中那样，在整个值链上提供可追溯性的能力的重要性目前更大了。此处，词语“可追溯性”指的是能够跟踪和控制例如包装叠层(laminate)的来源、转换参数、生产过程参数以及包装线中的包装、杀菌和装填的参数的可能性。更详细地说，其指的是能够确定以下内容的可能性：制成包装叠层的基础材料的来源、包装叠层起源于哪个料批和料卷、产品起源于哪里(农场/生产商、料批)、在处理设备中以何种方式处理了产品以及以何种方式进行装填和包装(装填机类型和id，乳制品厂/包装设备，杀菌参数，包装日期)。后面的信息可用于为带有内容物的包装印上保质日期(best-before-date)。
整个值链上的可追溯性有助于对包装的快速召回以及确保最终产品的高质量的可能性，且最终，这些为消费者提供了安全性并且为食品生产商提供了消费者的信赖。
在实践中，可追溯性是个复杂的问题。例如牛奶包装的值链较长，并且具有若干涉及的方面以及许多加工步骤。制造出纸和聚合物颗粒，并且将其供应到包装叠层生产商，生产商转而通过转换加工制造包装叠层。包装叠层被输送到乳制品厂，在乳制品厂包装叠层被装载到装填机上。乳制品厂还从一个或者若干个附近的农场接收牛奶，并且在乳制品厂的处理设备内处理牛奶。在处理之后，将牛奶供应给装填机以进行包装。装填机制成包装产品且随后该包装产品被分配至商店，在商店里，消费者可从货架上挑选它们以及购买它们。
在包装工业中已知的是提供具有可用于进行磁标记的可磁化的微粒的包装叠层。在WO2006/135313和EP-O705759中公开了一些不同的方面，其中公开了若干种应用。
如果叠层包括布置成条、标记、完全覆盖的表面或者通过其它方式布置的合适的磁性微粒，则包装材料叠层的所有相关的可追溯性数据，例如追溯回到基础材料的料批编号以及料卷编号以及转换加工信息，可以以磁的方式进行编码和读取。磁性标记可用作保持不可视信息的信息载体。
磁性传感器的最新研发使得在传感器与带有磁性颗粒的层之间没有物理接触的情况下读取数据。实际中，读数距离长达1-2mm是可能的。这样就可以将磁性层配置在制成的包装的不可视部分，例如在与纸板上的打印面相反的一侧上，从而节省包装表面的空间，便于制图和书写信息。
发明内容
大体说来，本发明构思涉及以自动化的操作来制造对于人眼而言可读的可追溯性标记。
本发明提供了一种使包装材料上的不可视信息可视化以便提供可追溯性的方法。该方法包括以下步骤：通过磁头读取器从包装材料上读取不可视信息，在中央处理单元中与另外的新的不可视信息一起处理该不可视信息，以及将组合的不可视信息的量的可选部分打印在包装材料上作为可追溯性标记。
在一种实施方式中，从包装材料上读取的不可视信息涉及特定的包装标识信息。所述特定的包装标识信息可用于获取包装材料可追溯性和加工数据。
在另一种实施方式中，从包装材料读取的不可视信息涉及包装材料可追溯性和加工数据。
在一种实施方式中，该另外的新的不可视信息涉及如下之一项或几项：食品可追溯性和加工数据，包装加工数据，涉及消费者(consumer-directed)的信息，包装标识，以及零售和分配信息。
在进一步的实施方式中，该方法包括将从包装材料读取的不可视信息上传和存储在服务器上的步骤，且其中，该方法还包括以下步骤：将所述另外的新的不可视信息上传和存储在服务器上，以及使所述不可视信息与该另外的新的不可视信息关联。
在又一种实施方式中，打印步骤通过使用激光标记器以及在包装材料的激光敏感区域上打印来执行。
在一种实施方式中，所述激光敏感区域包括激光敏感墨，其中包装材料是包装叠层且其中所述墨装备在包装叠层中，使得该墨由包装叠层的外部透明聚合物层覆盖。
在一种进一步的实施方式中，所述激光敏感区域包括激光敏感颜料，其中包装材料是包装叠层，且其中所述颜料装备在包装叠层的其中一个层中，优选在外部聚合物层中。
在另一种实施方式中，包装材料是辅助包装。
本发明还涉及用于执行之前所描述的方法的装置，所述装置包括磁头读取器、中央处理单元和打印机，其中打印机是激光标记器。
本发明还涉及具有装填机的包装线，该装填机包括之前描述的装置，并且还包括接收包装材料的接收区段以及使包装材料形成形成包装容器的其它区段，这些包装容器装填产品，经密封以及折叠形成最终的包装容器。
附图说明
图1是示出了本发明的方法以及它的一些实施方式的流程图。
图2是第一实施方式中，执行本发明方法的装置的示意性侧视图。
图3是设有激光敏感材料区域的包装叠层带(web)的示意性部分截面。
图4是设有激光敏感材料的区域的另一个包装叠层带的示意性部分截面。
具体实施方式
图1是示出了本发明方法以及它的一些实施方式的流程图。在第一步骤102中，从包装材料中的信息载体标记中读取不可视信息。在第二步骤104中，该不可视信息或者其选定部分、与新的不可视信息一起被处理，且此后在第三步骤106中将组合的不可视信息量的选定部分打印到包装材料上。本发明的进一步的实施方式可包括擦除不可视信息的步骤108和/或写另外的不可视信息的步骤110。
图2示出了执行本发明方法的装置的第一实施方式的示意图。应当注意，以下描述还包括对于仅仅在从属权利的程度上相关的特征的描述，且所述的装置能够执行本发明方法，并且不限于此。
在图2中，示出了装填机中的包装叠层形式的包装材料是如何以带214的形式从材料216的库存料卷(magazine reel)被引导通过辊子218、220，越过读取单元222以及一个或多个写单元228、230的。在读取单元222中，布置在包装材料中的一个或若干个可磁化的条或层(未示出)中的不可视信息通过磁性读取头被读取，并且被上传到中央处理单元224。在中央处理单元224(CPU)中处理该信息。该信息可被传送到服务器226上的数据库来进行存储。该信息还与上传到中央处理单元224的新的另外的不可视信息进行组合或者关联。该另外的信息可以可选地存储在中央处理单元224中和/或传送到服务器226进行存储。如果在信息的量之间建立了关联，则来自包装材料叠层的不可视信息以及该新的另外的不可视信息可存储在一起或者存储在分开的数据库中。
要注意，中央处理单元224可位于服务器226中，或者，例如位于包装线的操作单元或者装填机的操作单元中。此外，要注意，中央处理单元224实际上可包括两个或者更多个中央处理单元，它们可选地位于不同的位置，协作来处理信息。
优选的是，从包装叠层读取的不可视信息涉及特定的包装标识信息。包装叠层基材的每一个重复长度设有编号、编码或类似形式的特定的包装标识。词语重复长度指的是对应于一个包装的材料带的一部分。优选的是，标识编号或者编码已在制造包装叠层的过程中通过磁性编码写到包装叠层上。在制造厂或其它地方，包装材料制造商已使编号或编码与存储在中央处理单元和/或服务器上的信息相关联。该信息涉及包装材料可追溯性和加工数据。这种信息可为例如：关于制成包装叠层的基础材料的来源的信息，关于包装叠层源自哪个料批和料卷的信息以及转换参数等。通过使标识信息在包装上可视，原则上，可以使食品生产商或乳制品厂通过联系包装材料制造商而一直追踪包装，直至追踪到基础材料。
对于小包装体积和/或高生产速度而言，可以对每组一排的包装提供特定的标识，例如每三个连续的包装(三个重复长度)为一个特定的标识。因而，三个包装将具有相同的标识，但是可以可选地通过后缀：XXX-a，XXX-b和XXX-c(其中XXX表示标识而a、b和c表示后缀)来区别。
从包装叠层读取的不可视信息可包括包装标识信息以外的其它信息。事实上其可包含所有包装材料可追溯性和加工数据本身。
优选的是，另外的新的不可视信息涉及以下之一或若干：食品可追溯性和及其加工数据，包装加工数据，涉及消费者的信息，包装标识和零售以及分配信息。该信息可有不同的源。
食品可追溯性和及其加工数据涉及关于例如产品起源、组分、营养信息、处理站点或处理厂的生产过程参数和标识的信息。该源可为加工传感器以及其它器件，诸如处理设备信息单元。
包装加工数据涉及来自包装线的信息、例如关于包装日期、保质日期、包装站点或包装厂、装填机类型、装填机标识、装填机参数的信息，来自装填机(托盘或盒打包机、收缩薄膜打包机、码堆机等)的下游的分配装备的信息，以及关于被添加到包装叠层或最终包装容器的另外的材料，例如吸管、勺以及后来应用的盖，或被注射模制在包装材料上以便形成包装容器顶部或开口装置的聚合物材料的信息。该源可为包装线的控制系统(PLC/其它)。
包装标识可以为与从包装叠层读取的标识一起使用的新的标识，或代替来自包装叠层的标识的新的标识。该标识可以为例如字母数字式编号或编码的形式；例如一维编码，诸如，例如条码，即EAN编码，或者二维编码，诸如，例如数据矩阵。数据矩阵编码是矩阵条码，该矩阵条码由布置成正方形或长方形型式的黑白″栅格″或模块组成。将被编码的信息可以为文本或者原始数据。常用的数据大小为从几字节直至2K字节。栅格表示比特。根据情况，″亮″模块为0而″暗″模块为1，反之亦然。
通过使用在包装上可见的另外的信息中的一些或全部，原则上可使食品生产商或乳制品厂获得包装及其内容物的完全的可追溯性。
零售和分配信息可为在零售和分配链中产生的任何类型的信息，诸如，例如货箱打开日期/时间、运输、存储时间和地点等。
新的另外的信息也可以是涉及消费者的信息，诸如，例如来自生产商或其它方的广告、食谱、彩票、竞赛、报告或故事、以及显示例如公平贸易或符合生态学的生产的标记或标签。该信息可在例如不同的包装或料批之间即时改变。此外，该信息可构成文本、符号、商标、图像或它们的组合。另外的类型的涉及消费者的信息可为包装处理信息，例如针对消费者的关于应如何对包装容器进行分类以用于回收的目的信息，或如果将空的包装容器返回商店将被支付多少钱的信息。另外的类型的涉及消费者的信息与之前描述的食品可追溯性和加工数据密切相关；也与产品内容物清单，产品来源和营养信息密切相关。生产商可以选择在制造包装后即时地将这种类型的信息写到该包装上，以代替将这样的信息提供于已经来自转换工厂的包装叠层的装饰品或打印物上。如果生产商生产小的料批，这通常是有利的。橙汁生产商就是这样的一个实例。某一天，用于生产的橙子源于一个农场或乡村，而之后的某一天，所使用的橙子源于另一个农场或另一个乡村。通过将内容物的列表或内容物的来源留在包装叠层的装饰品中，本发明可用来在生产包装时即时打印该信息。因此，就使得由生产商为消费者提供关于例如产品来源的更详细的信息，在经济上更加可行。当生产商将其产品分配至若干个国家，并且需要针对各个具体的国家调整包装上所使用的语言时，同样能发挥其优点。
关于图2所示的实施方式，如以上所提到的，不可视信息和另外的信息可被向前传送到服务器226以进行存储和访问。服务器226和/或中央处理单元224可与包装线、装填机内的或带有其它处理单元的辅助用具232通讯。在中央处理单元224中，或在服务器226中，基于目前的请求，决定将要把什么信息可视地打印在包装容器上。如之前所提到的，中央处理单元可位于服务器中，或者位于包装线或装填机的操作单元中。此外，要注意，中央处理单元事实上可包括两个或者更多个中央处理单元，它们可选地位于不同的位置，协作来处理信息。
当包装叠层为带214的形式时，在其已经重新成形为包装容器(未示出)时，或者在它们之间的某阶段，可以运用打印机228将信息打印到包装叠层上。打印机228可以为之前用于在包装叠层上打印之目的的任何类型的传统的打印机。
每一个包装上的打印物提供了可用人眼读取的可追溯性标记。
打印机或打印装备是这种类型的打印机：其可提供可变的打印物，即可提供对于每一个包装而言特定的打印物和/或能够即时改变的打印物。优选的是，打印机或打印装备还需要能够以非常高的速度执行打印。现在，存在以每秒1、2米的速度运行包装材料带的装填机。
在一种实施方式中，用于进行可视化打印的打印机是激光标记器，其将信息打印到包装叠层上或其中的激光敏感区域。激光敏感区域设有在暴露于激光时改变颜色之类的激光敏感材料，在该实施方式中，激光敏感材料是激光敏感墨或者涂层。
激光敏感颜料，或激光敏感墨或涂层，以及激光或打印物的选择在本领域技术人员的能力范围内，且将不对其进行详细描述。然而，存在必须满足的若干标准：
i)染料/颜料应当获准与食品接触。
ii)染料/颜料不应当影响包装叠层的强度，
iii)染料/颜料应当暴露于凸出的(extrusion)-涂层/叠层的温度而不会褪色。
iv)包装物的整个试用期间，墨可能都会暴露于UV光、温度等，在这些情况下，墨的颜色应当保持稳定。
v)墨不应当包括尺寸大于5μm的微粒。
vi)墨应当以足够的量在一个单独的打印步骤中应用。
vii)墨应当对该墨应用到其上的材料具有良好的粘接性，以及对将会覆盖墨的聚合物层具有良好的粘接性。
此外，激光敏感墨可以是透明的，使得其可打印在包装表面的任何点处而不用考虑包装的图形。如果激光敏感墨不透明，则在包装叠层上需要空的区域来避免影响下面的图形。
激光标记器可为任何合适的激光。优选的是，使用近红外激光，诸如，例如二极管阵列激光(波长：650-1500nm)或纤维激光(波长：大约1060nm)。此外，可改为使用CO2激光(波长：10.6μm)以及Nd:YAG激光。
使用激光标记器具有若干优点，一个优点是激光敏感材料可布置在覆盖有层(例如通常用来保护包装材料的纸芯的聚乙烯层)的表面上。以这种方式，打印将具有固有的防篡改性，即如果有人试图篡改打印物-例如篡改保质日期，其将更容易检测到。此外，如果在包装容器的外部上有水分，打印过程将不会受到不利影响；而现有技术中，人们使用墨打印机在包装叠层的最外层上打印，这时就可能受到不良影响。水分可能会导致不良的分辨率，且墨可能将包装叠层弄脏。自然，这些都是不合乎需要的缺点，特别是当打印如数据矩阵的2D码时。为此，可能值得强调的是，激光标记可在包装叠层与激光标记器之间不接触的情况下执行，且来自激光标记器的唯一输出是激光照射，由此事实上不存在激光标记器的磨损和堵塞。
激光标记器的打印有高分辨率，并且可与使用多功能打印、胶印或其它高质量打印方法打印在纸芯上的图形具有相同的或几乎相同的质量。
在将激光暴露于激光敏感墨后，该墨发生反应并且改变颜色。既然图片在激光敏感墨的区域上凸出，因而可以导致所述的暴露。该图片可通过将同质激光传送通过受计算机控制的屏幕来产生。然后，所述图片在激光敏感墨的区域上再生。以这种方式，图片可即时地改变(甚至是在包装之间)。另一种备选方案是如本领域中已知的那样利用计算机控制的可动的镜面引导激光束。在这种情况下，可使用脉动激光束，其将在激光敏感区域上产生点。
关于激光敏感材料-例如激光敏感墨、激光的合适的波长、成像光学仪器等的选择，这将处于已经学习了本文所述的本发明的构思的技术人员的能力范围内。
已经描述了激光敏感墨。然而，应理解的是，激光敏感区域中的激光敏感材料提供的激光敏感性不需要通过应用墨来提供。激光敏感区域可通过在包装叠层的最外部的聚合物层上应用激光敏感颜料来提供。换句话说，激光敏感颜料装入包装叠层的透明的保护性聚合物层。
已经描述了一种实施方式，其中用于打印可视化打印物的打印机是激光标记器。其它打印技术当然也是可行的。例如，另一种备选方案是使用传统的喷墨技术。然后在包装叠层的最外层上进行打印。
在本发明的上下文内，包装叠层包括纤维基包装叠层和仅仅基于聚合物的包装叠层二者。在最宽泛的意义上，其包括这样的包装叠层：该包装叠层包括聚合物、纤维、以及无机材料(例如金属，优选铝箔)的可选组合制成的层。
在图3中显示了包装叠层的带的一种实施方式。该包装叠层设有激光敏感墨的区域或层。此外，包装叠层具有纸或硬纸芯层202。在芯层202的一个侧面上提供了激光敏感墨204的区域或层，并且两个层在两侧上设有聚合物层，优选为聚乙烯层。在包装的外部上提供第一聚合物层206，而在包装的内部上提供第二聚合物层208。在图4中，显示了可通过粘合剂层212在芯层202的内侧处提供铝箔层210。在这种情况下，在铝箔层210上提供内部第二聚合物层208。在图3和4的实施方式中，未示出可磁化的材料。
将可磁化的材料应用到包装叠层上不形成本发明的一部分，但是一些备选方案包括将可磁化的微粒布置在打印墨中，墨被打印到包装叠层、包装叠层的一个或多个条形区域上。该区域的形状不一定必须是条形，且可磁化的区域可通过附加可磁化的带、而不是使用可磁化的墨来布置。
如果使用可磁化的微粒，它们可包括铁氧化物(例如磁赤铁矿(Fe2O3)或磁铁矿(Fe3O4))的微粒，但是本发明不限于这些氧化物而且大体上完全不限于使用微粒。
应当注意，可磁化的墨可打印到包装叠层的整个表面上，终止于将要形成的包装容器的外部，该包装容器的内部或其间的某处。基本上，墨可以以任何形式打印，范围为从以斑点或者线打印到打印整个表面。如之前简要提到的，可使用斑点(例如对准标记)和线(例如信息载体线)的组合。
在应用之后，可改变可磁化的微粒的浓度，而合适的范围将为大约1-10g/m2，更低的浓度使得难以以磁的方式存储信息，而更高的浓度是不必要的，且因而不必要地昂贵。优选的范围可为约2-4g/m2。
还应当注意，即便是已经在本实施方式中描述了带形的包装叠层，片形的包装材料也是可行的。
此外，在该实施方式中描述了包装叠层形式的包装材料。然而，应当注意，包装材料可为辅助包装材料。辅助包装材料可为例如纸板或塑料托盘或盒，用于在一个或若干个包装容器或甚至在货盘周围使用的可热收缩的薄膜。在本上下文中，本发明可用于从装填机起且往回追踪包装容器，还可向包装线中的更下游的工序，以及来自零售和分配链中的操作提供可追溯性。利用本发明，可以在包装线中例如记录和追踪哪个包装容器装在特定的托盘中，以及哪个托盘装载在特定的货盘上，或哪个包装容器形成特定的合装包，以及各个合装包装载在哪个货盘上。在零售链中，可以记录和追踪例如货盘运输、货盘存储、货盘打开等。为了这个原因，应理解的是，本发明的方法可在包装值链内使用若干次。这就意味着来自链中的上一次操作或步骤的信息与来自当前的操作或步骤的另外的新的信息组合。备选地，下游操作会产生更多的信息，这些信息积累在已经存在的数据库中。
本发明的方法可进一步包括擦除不可视信息的选定部分的步骤。擦除不可视信息可通过磁头或激光束来执行。如果不可视信息的选定部将被擦除，则这可在图2的第一读取单元228中实现，或在随后的读取/写/擦除单元230中实现。激光标记器228也可用于通过将可磁化的材料加热到处于或者高于居里温度的温度来擦除信息。

Claims (12)

1.一种使包装材料上的不可视信息可视化以便提供可追溯性的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过磁头读取器(222)从包装材料读取所述不可视信息，
-在中央处理单元(224)中将所述不可视信息与另外的新的不可视信息一起处理，以及
-将组合的所述不可视信息的量的可选部分打印在所述包装材料上作为可追溯性标记。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述包装材料读取的所述不可视信息涉及特定的包装标识信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述特定的包装标识信息可用于获取包装材料可追溯性和加工数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，从所述包装材料读取的所述不可视信息涉及包装材料可追溯性和加工数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述另外的新的不可视信息涉及如下之一项或几项：
食品可追溯性和加工数据，
包装加工数据，
涉及消费者的信息，
包装标识，以及
零售和分配信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的方法还包括将从所述包装材料读取的所述不可视信息上传和存储在服务器(226)上的步骤，且其中，所述方法还包括以下步骤：
-将所述另外的新的不可视信息上传和存储在服务器(226)上，以及
-使所述不可视信息与所述另外的新的不可视信息关联。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述打印步骤通过使用激光标记器以及在所述包装材料的激光敏感区域上打印来执行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激光敏感区域包括激光敏感墨，其中，所述包装材料是包装叠层，且其中，所述墨装备在所述包装叠层中，使得所述墨由所述包装叠层的外部透明聚合物层(206)覆盖。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激光敏感区域包括激光敏感颜料，其中所述包装材料是包装叠层，且其中所述颜料装备在所述包装叠层的其中一个层中，优选在外部聚合物层(206)中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述包装材料是辅助包装。
11.用于执行任一前述权利要求中所述的方法的装置，所述装置包括磁头读取器(222)、中央处理单元(224)和打印机(230；228)，其中所述打印机(230；228)是激光标记器。
12.一种设有装填机的包装线，所述装填机包括权利要求11所述的装置，并且还包括接收包装材料的接收区段以及使包装材料形成包装容器的其它区段，所述包装容器装填产品，经密封以及折叠形成最终的包装容器。
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