Appunti del corso completo di Elementi di packaging

Il caso del caffè

Prodotto non semplice da confezionare perché dopo la torrefazione rilascia molta CO2, (dopo la torrefazione si adoperano dei silos di de-gassatura per eliminare buona parte di CO2, ma non tutta), rilascia molte componenti volatili fondamentali per l'aroma, è molto sensibile all'ossigeno, alla foto-ossidazione, all'acqua ed alla temperatura.

La confezione principale per il caffè è la mattonella sottovuoto fatta da materiali rigidi molto complessi dove quasi sempre è presente alluminio.

Ma cosa succede nelle capsule? È un oggetto con funzioni di contenimento, servizio e convenience. Il corpo cavo viene termoformato se fatto con materiali plastici o imbutito se di alluminio. Le funzioni che deve svolgere la capsula sono tantissime. Dentro di essa ci stanno 7 grammi di prodotto ed al suo interno gli aromi si liberano in continuazione, così come la CO2. Devo evitare che l'ossigeno e l'acqua entrino.

nella confezione e che le sostanze volatili non fuoriescano. Delle volte si utilizzano anche atmosfere protettive con percentuali di azoto e CO2 per dare schiuma in erogazione. Quali materiali possono essere tali da mantenere queste caratteristiche e conferire tali vantaggi tecnologici, ovvero impedire l'ingresso di acqua e di ossigeno? 1. Corpo in alluminio e lid in alluminio saldabile 2. Materiali plastici multistrato: uno strato di polipropilene, uno strato di EVOH (etilen vinil alcol), ed un altro strato di propilene. Poi a seconda della cialda e dell'azienda ci sono differenze in spessore e in alcuni casi può esserci il quarto strato di saldatura del corpo sul lid di chiusura. Utilizziamo anche colorazioni scure per evitare passaggi di luce. Esistono poi delle soluzioni in materiale compostabile acquistando un potere ambientale ma perdendo un po' le funzioni protettive perché magari non in grado di proteggere dall'ingresso di ossigeno ed acqua. A questo punto

subentra un imballaggio secondario. Di chi è la responsabilità dell'adeguatezza tecnologica? L'azienda alimentare! Non il produttore del packaging. L'idoneità di un imballaggio può essere valutata unicamente dall'utilizzatore finale, l'azienda alimentare. Quest'ultima utilizza i materiali per confezionare il proprio alimento, e dovrà essere in grado di selezionarli sulla base delle proprietà funzionali più adeguate alla protezione, conservazione, distribuzione e vendita del suo alimento. L'azienda stessa inoltre dovrà condurre accertamenti sulle proprietà dei materiali che vengono proposti all'ufficio acquisti. Possiamo concludere dicendo che parlare di idoneità funzionale significa parlare di tutto ciò che riguarda le proprietà dei materiali che consentiranno all'imballaggio finale di svolgere le funzioni adeguate.

PROPRIETA' DIFFUSIONALI

Il trasferimento

vista). Questi fori e canali permettono il passaggio di gas e vapori in entrambe le direzioni. Inoltre, la permeabilità dei materiali polimerici può essere influenzata da fattori come la temperatura, l'umidità e la pressione. Ad esempio, a temperature più elevate, i polimeri tendono ad essere più permeabili, consentendo un maggiore scambio di gas e vapori. Per ridurre la permeabilità dei materiali polimerici, è possibile utilizzare tecniche come la coestrusione di strati di materiali con diverse proprietà di permeabilità, l'aggiunta di additivi che riducono la permeabilità o l'utilizzo di rivestimenti barriera. Tuttavia, è importante notare che non è possibile eliminare completamente la permeabilità dei materiali polimerici. Pertanto, è necessario considerare attentamente la scelta del materiale d'imballaggio in base alle esigenze specifiche del prodotto e della sua shelf-life.

caldo). Altre volte possono essere dei difetti delle saldature. Anche qua si ha un passaggio indifferenziato di gas, liquidi e microrganismi. Queste quattro discontinuità danno luogo a FLUSSI CAPILLARI, flussi di tipo indifferenziato, identificabili con una rottura o lesione di natura volontaria o involontaria nell'imballaggio. Quando si verificano queste condizioni non si può parlare di PERMEAZIONE, concetto che adesso descriviamo.

Qual è il fenomeno che parla di diffusione di aeriformi attraverso un materiale d'imballaggio totalmente integro che non presenta nessuna di queste situazioni appena viste? PERMEABILITÀ che nei polimeri plastici è quasi ineliminabile. La grande famiglia dei materiali plastici sono catene polimeriche ripetute che creano un reticolo invisibile ad occhio nudo al cui interno sono presenti delle discontinuità intrinseche, spazi inter ed intramolecolari e si modificano in continuazione proporzionalmente alla temperatura.

Questi spazi sono di fatto discontinuità di dimensione variabile utili al trasferimento di gas da un lato all'altro del contenitore. PERO' la permeabilità avviene se c'è un gradiente di concentrazione o di pressione parziale tra i due lati del materiale.

Permeabilità: trasferimento di aeriformi attraverso lacune intramolecolari ed intermolecolari in materiali d'imballaggio in presenza di un gradiente di concentrazione o pressione parziale del gas.

Conoscere le proprietà diffusionali di un materiale è SEMPRE importante per studiare la shelf-life di un prodotto confezionato in un imballaggio polimerico. Prendiamo per esempio una bevanda gasata come la coca cola che è confezionata comunemente in materiali polimerici. All'imbottigliamento si introducono esigue quantità di diossido di carbonio in concentrazioni superiori rispetto all'esterno ed anche condizioni di sovrapressione nella bottiglia. Tutti

criteri favorevoli alla permeabilità. Anche l'ossigeno esterno, in concentrazione maggiore rispetto all'interno (21%), essendoci un gradiente tende ad entrare nella confezione. Ciò che ho da fare è scegliere il polimero idoneo ed un suo giusto spessore al fine di minimizzare nel tempo questo fenomeno ineliminabile. Per le bottiglie si usa il PET, ma non è uguale per tutte le bevande. Per le bevande gasate si usa un PET con struttura intrinseca e spessore differente. Anche attraverso il tappo posso avere una permeazione diversa perché comunque è un polimero plastico. Sulle schede tecniche dei materiali sono riportate le specifiche di permeabilità per i vari gas, i quali hanno diverse velocità di permeazione. Un altro esempio che si può fare è frutta imballata in un tray plastico termosaldato con un lid di un polimero differente. Ogni vegetale ha le sue regole di respirazione e noi dobbiamo individuare quel polimero che megliorisponde al suo requisito specifico in quanto si dovranno sceglierei polimeri che hanno permeabilità specifiche per certe quantità di CO2 e certe di ossigeno, al fine di non innescare fenomeni di senescenza e metabolismo anaerobio. Se il prodotto respira tanto, è difficile avere un polimero che permetta la permeazione quantitativamente adeguata di ossigeno al suo interno. Quindi, dove non è possibile individuare un materiale che garantisca la giusta permeazione si attuano delle perforazioni volontarie, i microfori per i flussi capillari. La microforatura deve essere comunque studiata perché è un ingresso indifferenziato (microrganismi). Un altro esempio è considerare quando si adoperano MAP con gas d'imballaggio (azoto, ossigeno, diossido di carbonio ed Argon in misura minore): il caso della pasta fresca. Facciamo una premessa: onde evitare situazioni di overpackaging o underpackaging, quando devoscegliere il sistema di imballaggio ed il

Materiale di imballaggio da utilizzare al fine di prolungare la shelflife devo assolutamente tenere conto dei PROCESSI che il mio prodotto ha subito ed anche delle sue CARATTERISTICHE intrinseche da prodotto finito. Ad esempio, la mia pasta fresca ha una attività dell'acqua di 0,96 ed ha subito un processo di pastorizzazione. È degradabile direi e quindi voglio estenderne la durabilità. Scelgo così di adoperare un sistema MAP. Nella scelta del materiale d'imballaggio devo allora ricordarmi che questo dà sicuramente fenomeni diffusionali (essendo ineliminabili ma riducibili) e se aggiungo gas nella mia atmosfera controllata scegliendo materiali non idonei vado in contro ad effetti indesiderati sul prodotto. Ad esempio se scelgo un materiale che ha capacità diffusionali di ossigeno errate e questo mi penetra nella confezione mi crescono muffe, microrganismi aerobi, avvengono irrancidimenti ossidativi, fenomeni di ossidazione per la presenza.

dove si utilizzano diverse combinazioni di gas per garantire la conservazione ottimale del prodotto. Per quanto riguarda il sottovuoto, il processo consiste nell'eliminazione dell'aria dalla confezione, riducendo così la presenza di ossigeno e altre sostanze indesiderate. Questo aiuta a prevenire l'ossidazione e la proliferazione di microrganismi, garantendo una maggiore durata del prodotto. Nel caso del Modified Atmosphere Packaging (MAP), invece, si crea una miscela gassosa specifica all'interno della confezione. Di solito si sostituisce l'ossigeno con anidride carbonica (CO2), che ha un effetto batteriostatico sui microrganismi aerobi. Questo permette di mantenere la freschezza e la qualità del prodotto per un periodo più lungo. Le atmosfere controllate, come ad esempio quelle utilizzate per la pasta fresca, vengono realizzate combinando azoto e anidride carbonica in diverse percentuali, a volte anche utilizzando solo uno dei due gas. Questo metodo consente di preservare al meglio le caratteristiche organolettiche del prodotto, garantendo una maggiore shelf-life. In conclusione, la scelta dei materiali e delle tecnologie di confezionamento corrette è fondamentale per garantire la conservazione ottimale dei prodotti alimentari, preservandone la qualità e la sicurezza.il testo fornito: Il testo formattato con i tag html è il seguente:

dove il MAP è il mezzo conservante che io devo assolutamente preservare. Preservarlo vuol dire conoscere i miei materiali d'imballaggio e le loro permeabilità ai gas, uno dei più importanti fenomeni che regolano la shelf life degli alimenti confezionati. L'ingresso di ossigeno, la fuoriuscita di atmosfere protettive e la perdita di profumi sono tutti fenomeni che condizionano la durabilità di un alimento confezionato. Dire però che la MAP non si modifichi per niente è impossibile perché per quanto possa avere permeabilità minime l'effetto dei gradienti di concentrazione e pressione parziale si fa sentire (concetto di ineliminabile ma riducibile). Questa precisazione che segue non sarà oggetto di questo corso ma una completa progettazione non terrà conto solo della permeabilità ai gas della confezione ma anche la solubilizzazione e la diffusione dei gas nell'alimento in confezione.

Osserviamo

fisicamente il fenomeno di permeazione. Questo può av