Packaging, (Processi della tecn. alimentare con elementi di packaging, MODULO 2)

Packaging alimentare

Modulo 2, Packaging Limbo Prof. Sara Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Alimentari (G29) Facoltà di Agraria - Università degli Studi di Milano

Packaging – Prof.ssa Sara Limbo

Packaging

Slides lezioni disponibili su Ariel.

Libro: Food Packaging: materiali, tecnologie e soluzioni. (Luciano Piergiovanni, Sara Limbo. Ed. Springer.)

Esame: scritto. (Tre domande aperte).

*** *** *** 3 ottobre 2013

Packaging

Con il termine packaging si parla non solo di imballaggio, confezione, ma di sistema coordinato con cui si predispongono gli alimenti per il trasporto, la distribuzione, la conservazione, la vendita e l’utilizzo finale. Riguarda tutto quello che avviene dall’azienda alimentare in poi.

Nel campo alimentare cambia il valore aggiunto della confezione (spesso in cosmetica il packaging ha un costo maggiore del prodotto).

Una funzione tecnico-economica finalizzata a minimizzare i costi e massimizzare i profitti.

Packing: si riferisce sia al manufatto, sia alle attività di confezionamento dei prodotti.

In italiano possiamo usare il termine imballaggio, anche se va usato correttamente in quanto indica un contenitore, mentre il termine condizionamento indica appunto la traduzione del termine packaging, di conseguenza indica il sistema.

Imballaggio primario

Possiamo definire l’imballaggio primario come il contenitore, ossia quello che sta a contatto diretto con il prodotto. Le proprietà e le performance dell’imballaggio primario definiscono molte caratteristiche del prodotto. Deve infatti essere sicuro, è necessario per proteggere e preservare la qualità, rappresenta l’unità di vendita, e ha funzioni di marketing.

Imballaggio secondario

L’imballaggio secondario invece non è a contatto diretto con il prodotto; viene anche detto imballaggio multiplo. Vedi fascia esterna che tiene le bottiglie (imballaggio primario) dell’acqua. È concepito con lo scopo di costituire un raggruppamento d’imballaggi primari.

L’imballaggio primario differisce da quello secondario per materiali, funzioni, proprietà e prestazioni.

Troviamo anche degli accessori che fanno parte degli imballaggi primari come i tappi delle bottiglie.

Imballaggio terziario

Successivamente abbiamo anche l’imballaggio terziario che generalmente contiene più imballaggi secondari: pallet, film, cartoni. Sulla sicurezza dell’imballaggio terziario ci sono meno regole rispetto a quelle del primario, anche se non tutti i materiali sono adeguati.

Funzioni dell’imballaggio

Contenimento

La prima è la più banale delle funzioni degli imballaggi, e riguarda quella di contenimento dell’alimento. In generale bisogna tener conto di diversi fattori: forma fisica del prodotto (liquido, polvere, materiale granulare...); la natura del prodotto (se è corrosivo, volatile, fragile...).

Protezione e conservazione

È bene dire che protezione e conservazione hanno due funzioni diverse.

Per protezione intendiamo la prevenzione a danni fisici e meccanici, ed è quindi necessario conoscere i fattori critici del prodotto che ne possono causare una perdita del valore. (Vibrazione, urto meccanico, deformazione, temperatura, effrazione, umidità relativa).

Per conservazione, invece, intendiamo l’arresto o il rallentamento, a causa dell’imballaggio, dei cambiamenti biologici del prodotto alimentare. Anche in questo caso è necessario conoscere i fattori critici di alcune condizioni. (Ossigeno, CO₂, vapore acqueo...).

Logistica

Occuparsi di logistica significa anche occuparsi di packaging, gestendolo. Il prodotto è soggetto a numerose operazioni determinanti per il suo costo e la sua redditività. (Movimentazione, magazzinaggio, trasporto, condizionamento, distribuzione). Occuparsi di packaging significa intervenire nella pianificazione e negli strumenti della logistica.

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Comunicazione

L’imballaggio è anche definito come “silent seller”, al fine di sottolineare la valenza di mezzo di comunicazione che svolge. Punti fondamentali sono rappresentati da forma, colore e apparenza che ne determinano il successo commerciale del prodotto. Oggi la comunicazione fornita con il packaging non solo ha un’informazione commerciale, ma anche un’utilità per il cliente fornendo informazioni per il cliente (informazioni nutrizionali, consigli d’uso e conservazione...).

Servizio - convenience

Le caratteristiche di questa funzione sono rappresentate da linguette per l’apertura facilitata, richiudibilità, flessibilità delle confezioni, l’uso delle confezioni in microonde.

Funzione funzionale

Rappresenta una soluzione di packaging che svolge una funzione aggiuntiva alle altre viste prima. Le possiamo dividere in due categorie:

• Imballaggio attivo: se può sequestrare sostanze indesiderate o cederne di utili (Pads assorbenti);
• Imballaggio intelligente: se dotato di indicatore che consente di monitorare, direttamente o indirettamente, la qualità del prodotto.

Ecologica

Un nuovo obiettivo preso in carico dalle aziende è quello di mantenere un certo standard ecologico del proprio packaging in modo da tutelare la protezione ambientale. Riguarda principalmente l’inquinamento e le problematiche relative allo smaltimento degli imballaggi. Si è intervenuti ad esempio sugli spessori delle lattine, del vetro, dell’alluminio.

8 ottobre 2013

L’idoneità funzionale o adeguatezza tecnologica

Con questi termini indichiamo la capacità di un contenitore (o materiale) di garantire la conservazione che richiede il prodotto, in modo da offrire un’immagine gradevole, e di resistere alle normali condizioni di trasporto o d’impiego.

Ogni materiale che viene usato deve garantire quindi certe caratteristiche. Le vaschette per la carne non sono tutte uguali, così come i film con i quali sono chiusi, ci sono film che vengono saldati al vassoio, così come ci sono film che vengono semplicemente avvolti e saldati sul film stesso. Per i pasti pronti da scaldare in microonde bisogna trovare un materiale che si saldi sul 95% del vassoio lasciando un 5% meno saldato in modo da garantire una valvola di sfogo durante il riscaldamento nel forno microonde. Le buste d’insalata di IV gamma sono in polipropilene che nella loro struttura chimica contengono anche sostanze anti-fog.

Quindi l’idoneità funzionale è a carico dell’utilizzatore finale (ossia l’azienda alimentare), che deve decidere, a sua discrezione, quali caratteristiche deve avere il suo imballaggio in modo da conservare il prodotto nei modi che desidera.

Un esempio funzionale

È bene precisare che l’idoneità (o adeguatezza tecnologica) è diversa dall’idoneità alimentare (o adeguatezza legale). Con il secondo termine ci riferiamo a delle garanzie che devono essere date dal materiale in modo da non cedere sostanze chimiche e/o sostanze in grado di portare sensibili modificazioni sensoriali nell’alimento, garantire quindi anche l’igiene. Le responsabilità dell’idoneità alimentare cadono sul produttore dell’oggetto e sul fornitore delle materie prime.

Esempio:

• Sorpresa
• Bussolotto porta sorpresa
• Alluminio per ricoprire l’uovo
• Film flessibile
• Nastro adesivo o cordino per chiudere l’uovo
• Fiocco
• Etichetta ingredienti e prezzi
• Gadget per completare

Custodie in diverse pezzature per il mercato tradizionale e retail.

Custodie – espositori per il mercato GDO.

Box pallet per il canale GDO e retail.

Alcune problematiche che rientrano in questo esempio dell’uovo, sono rappresentate dalla sorpresa e dal bussolotto porta sorpresa: il peso della sorpresa, le dimensioni e il peso del bussolotto; queste rientrano nelle problematiche tecniche. Per quanto riguarda le problematiche alimentari, ci sono problemi dovuti agli odori delle sorprese.

Altri problemi sono ad esempio dovuti all’alluminio e film flessibile: sul piano tecnico bisogna usare materiali che siano macchinabili; mentre sul piano alimentare non devono presentare residui di solventi, la parte stampata non può andare a contatto con quella non stampata e soprattutto con il prodotto; bisogna quindi evitare il set-off.

Eventuali regole che garantiscano l’idoneità funzionale del packaging, si attengono a:

• Capitolati di fornitura;
• Specifiche tecniche;
• Accordi

Che si dovrebbero sempre stabilire tra fornitore e utilizzatore. I capitolati d’acquisto e le schede tecniche rappresentano uno strumento fondamentale per garantire dei normali rapporti tecnico-commerciali fra produttore e utilizzatore.

Il capitolato di acquisto può essere costituito da una parte che comprende i dati comuni alla tipologia d’imballaggio e da una o più schede tecniche, generalmente identificate per singolo articolo, che comprendono i dati principali e relativi al singolo imballaggio.

In questo modo si limita il numero di capitolati alla singola categoria merceologica (vetri, cartone ondulato, cartoncino teso, materiale plastico, ...), e si personalizzano le singole schede tecniche che possono essere più facilmente gestite dai singoli fornitori in termini di redazione e revisione.

Oltre ai vari dati detti fino ad ora ci sono anche delle schede di conformità di materiali e imballaggi alle leggi nazionali e al regolamento comunitario.

Proprietà che interessano l’idoneità funzionale

Proprietà meccaniche

Sono quelle che descrivono il comportamento di un solido sottoposto all’applicazione di una forza, dettato dal peso stesso o da una sollecitazione esterna. La loro conoscenza è di fondamentale importanza per la valutazione dell’idoneità a un determinato impiego.

Proprietà di resistenza meccanica

Per descrivere il comportamento di un solido sottoposto a sollecitazione è necessario classificare il tipo e la direzione della forza in questione. Possiamo distinguerle per tipo:

• Forze statiche, ossia applicate in modo costante e per tempi discreti. Ad esempio durante l’impilamento su scaffali; in seguito all’avvolgimento in termoretraibile; pressione interna in bevande carbonate. Le proprietà meccaniche! Idoneità funzionale! dei materiali di imballaggio!
• Forze dinamiche, che sono quelle che si esauriscono in breve tempo come conseguenza di un urto, caduta, vibrazione... .

FORZE DI TRAZIONE

L_o = dimensione originale. L = dimensione dopo la sollecitazione. Deformazione tensile = 100 x ((L - L_o)/L_o)

DIREZIONE

FORZE DI COMPRESSIONE

L_o = dimensione originale. L = dimensione dopo la sollecitazione. Deformazione compressiva = 100 x ((L_o - L)/L_o)

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Per direzione invece possiamo avere: forze di trazione e forze di compressione.

Quando si valutano le proprietà di resistenza meccanica di un materiale, si fa uso per lo più di prove di sollecitazione a trazione in quanto sono quelle che più facilmente consentono di visualizzare il comportamento meccanico, ma anche perché, generalmente, tutti i materiali si dimostrano più deboli in queste prove piuttosto che in quelle di compressione.

I test di compressione vengono invece realizzati quando s’intende valutare un manufatto finito (la scatola, la cassa, il barattolo, ecc.); in particolare per simulare un impiego reale.

Test di resistenza alla trazione

La resistenza alla trazione è una proprietà meccanica molto importante per tutti quei materiali che devono essere messi in trazione anche nel corso della loro fabbricazione.

Dinamometro

Ma cosa significa essere resistenti? C'è una definizione precisa. Per misurare la resistenza alla trazione di un provino si utilizza una macchina detta dinamometro. Semplicemente, la macchina blocca attraverso due morsetti le due estremità del provino e quando si dà il via alla prova, tira una delle due estremità con velocità costante.

Cosa avviene durante questo test?

Mentre tira il provino, il dinamometro misura la forza (F) che sta esercitando per allungarlo.

Conoscendo la forza esercitata sul provino, è possibile ricavare la sollecitazione esercitata sul provino dividendo il valore di forza esercitata per l’area del provino (prodotto della sua larghezza per lo spessore).

F/A = sollecitazione

Lo strumento, per mantenere costante la velocità, incrementa la quantità di forza, e ovviamente aumenta la sollecitazione sul provino fino a quando non si rompe. La sollecitazione necessaria a rompere il provino è la resistenza a trazione del materiale. (Poiché la sollecitazione a trazione è la forza applicata a un campione divisa per l'area del campione stesso, la sollecitazione a trazione e la resistenza a trazione sono entrambe misurate in unità di forza divise per unità di superficie, normalmente Ncm^-2).

Le proprietà meccaniche e idoneità funzionale dei materiali di imballaggio.

L'allungamento è un tipo di deformazione. La deformazione è una semplice variazione della forma di qualunque cosa sottoposta a uno sforzo. Quando parliamo della resistenza a trazione, il provino si deforma quando lo si stira e si allunga. Questo è ciò che chiamiamo allungamento.

Lo sforzo esercitato e l’allungamento del provino fino alla rottura, vengono registrati in continuo, producendo la classica relazione sforzo/deformazione (stress/strain).

Sforzo (stress)

Y B E

Nella prima parte della curva l’andamento è lineare e la pendenza è costante (quindi se interrompo il test il campione torna allo stato originale). Punto (E) limite di elasticità. A un certo punto s’inizia a modificare la curva in modo irreversibile (Y) ed è chiamato zona di deformazione plastica dove il materiale non risponde più alle sollecitazioni che stiamo fornendo.

Deformazione (strain)

Test di trazione. Relazione tra sforzo (N/mm²) e deformazione (%). E = Limite di elasticità; Y = limite di snervamento; B = Limite di rottura.

Fino ad arrivare al punto (B) che rappresenta la rottura del provino.

Per una caratterizzazione oggettiva dei materiali in forma piana (films, foglie o lamine di carta, plastica o metallo), la curva di sforzo/deformazione consente di ricavare alcuni parametri quantitativi, frequentemente utilizzati nella definizione delle specifiche dei materiali d’imballaggio:

• Modulo di elasticità (modulo di Young); espresso generalmente in Ncm^-2, rappresenta una misura dell’elasticità: più alto è il modulo, maggiore è la rigidità del materiale. Corrisponde al rapporto tra lo sforzo e la corrispondente deformazione sotto il limite di proporzionalità, rapporto che è costante nel tratto lineare della curva; quando i materiali non mostrano una relazione lineare tra sforzo e deformazione anche per sollecitazioni molto minori al limite di snervamento, si considera come modulo elastico la pendenza della tangente alla curva in corrispondenza di una piccola deformazione (spesso il 2%);

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• Limite di elasticità (limite di proporzionalità) (E); espresso ugualmente in Ncm^-2, rappresenta la massima sollecitazione che il materiale è capace di sostenere senza che si verifichi una deviazione dalla proporzionalità diretta tra sforzo e deformazione;
• Limite di snervamento; espresso ugualmente in Ncm^-2, rappresenta la sollecitazione che corrisponde alla prima significativa inflessione della curva, quando ad un aumento della deformazione non corrisponde un aumento della sollecitazione e la pendenza si annulla.

Le proprietà meccaniche e idoneità funzionale dei materiali di imballaggio.

• Modulo di snervamento;
• Allungamento alla rottura;
• Resistenza alla trazione (sollecitazione massima);
• Limite di rottura (sollecitazione di rottura);
• Modulo di rottura;
• Resilienza (o tenacità): è una misura dell’energia che un provino può assorbire prima di rompersi. È data dall’area sottesa alla curva sforzo-deformazione.

Quello che è importante sapere è che affinché un materiale sia resistente non è necessario che sia anche tenace.

Osserviamo qualche altro grafico, per capire meglio. Diamo un'occhiata a quello di sotto, quello con le tre curve (una blu, una rossa e una rosa).

La curva blu è la curva sforzo-deformazione per un campione RESISTENTE (alto Modulo di Young = rigido), ma NON TENACE (piccola area sottesa). Come si può vedere ci vuole molta forza per romperlo, ma non molta energia, vista la piccola area sotto la curva. Quindi questo campione non si allunga molto prima di rompersi. Un materiale come questo è resistente, ma non si deforma molto prima di rompersi ed è chiamato FRAGILE.

Sforzo

Deformazione

La curva rossa è la curva sforzo-deformazione per un campione meno RESISTENTE (discreto Modulo di Young = meno rigido) e più TENACE (maggiore area sottesa). Questo materiale non è resistente quanto quello della curva in blu, ma l'area sotto la curva rossa è maggiore di quella sotto la blu. Cioè assorbe più energia del campione blu.

La curva rosa è la curva sforzo-deformazione per un campione NON RESISTENTE (basso Modulo di Young = non rigido) e non TENACE (bassa area sottesa).

Ma perché