Appunti di Packaging

Processi della tecnologia alimentare con elementi di packaging

Mod. 2: Packaging

Sommario

• Definizioni ............................................................................................................................ 4
• Materiali e funzioni ........................................................................................................ 5
• Idoneità funzionale o adeguatezza tecnologica ............................................ 7
• Proprietà termiche ............................................................................................................... 10
• Proprietà diffusionali........................................................................................................ 11
• Adsorbimento (1) .............................................................................................................................. 12
• Diffusione (2) ....................................................................................................................................... 13
• Desorbimento (3) ............................................................................................................................... 13
• Grandezze ............................................................................................................................................ 13
• Misura sperimentale della permeabilità a gas e vapori ........................................ 16
• Permeabilità delle strutture composite ......................................................................... 18
• Proprietà elettromagnetiche (diverse dalle proprietà ottiche!) .................................. 19
• Radiazioni ionizzanti .................................................................................................................... 20
• Radiazioni non ionizzanti (Non Ionizating Radiation NIR) ................................................... 20
• Ruolo dell’imballaggio ............................................................................................................. 22
• Altre regioni dello spettro interessanti per il packaging .................................. 25
• Proprietà termiche ............................................................................................................... 27
• Conducibilità termica ................................................................................................................. 27
• Intervallo utile di temperatura .......................................................................................... 28
• Intervallo di saldatura ............................................................................................................ 28
• Temperatura di transizione...................................................................................................... 29
• Potere calorifico ............................................................................................................................ 29
• Proprietà meccaniche ......................................................................................................... 29
• Resistenza meccanica ................................................................................................................... 30
• Proprietà di macchinabilità ..................................................................................................... 34
• Sollecitazioni dinamiche ........................................................................................................... 35
• Idoneità alimentare o adeguatezza legale ...................................................... 36
• Migrazione positiva ............................................................................................................. 36
• Sostanze coinvolte ....................................................................................................................... 37
• Meccanismi di migrazione ........................................................................................................... 38
• Quadro normativo cogente ............................................................................................ 40
• Livello nazionale ........................................................................................................................... 40
• Livello europeo ............................................................................................................................... 40
• Art. 3 del Reg. CE 1935/2005 .................................................................................................................... 41
• Requisiti di idoneità alimentare ............................................................................................ 42
• Testing ......................................................................................................................................... 45
• Purezza/sicurezza dell’alimento – Migrazione specifica ....................................... 47
• Inerzia sensoriale .......................................................................................................................... 48
• Materiali di confezionamento ................................................................................. 50
• Materie plastiche .................................................................................................................. 50
• Classificazione delle materie plastiche .......................................................................... 52
• Modificazioni strutturali dei polimeri plastici ................................................. 60
• Orientazione ...................................................................................................................................... 60
• Materiali flessibili .............................................................................................................. 61
• Lavorazione delle materie plastiche ...................................................................... 61
• Estrusione ........................................................................................................................................... 62
• Operazioni di finitura dei film ................................................................................................. 65
• Strutture composite ..................................................................................................................... 69

Definizioni

Packaging = sistema coordinato con cui si predispongono gli alimenti per il trasporto, la distribuzione, la conservazione, la vendita e l’utilizzo finale. È un mezzo per assicurare che un prodotto raggiunga il consumatore finale nel migliore dei modi ed al minimo costo. Ha una funzione tecnico-economica, finalizzata a minimizzare i costi della distribuzione e a massimizzare i profitti. Il termine si riferisce sia ai manufatti sia alle attività concernenti l’operazione di confezionamento dei prodotti.

Imballaggio = in italiano, il termine evoca il concetto di protezione meccanica, di contenitore da trasporto, ma in Italia la distinzione tra il significato di imballaggio e qualsiasi altro termine correlato non è definita.

Confezione = termine spesso usato per indicare il contenitore di un alimento, ma corrispondente anche ad un abito/vestito che richiama l’immagine di un avvolgimento a diretto contatto con il prodotto. È il termine italiano che traduce l’inglese “packaging” ed indica quindi tutti i significati di questa operazione.

Imballaggio/contenitore primario = detto anche imballaggio di vendita o di presentazione, è riferito al materiale o contenitore a diretto contatto con il prodotto ed è concepito in modo da rappresentare per il consumatore finale una definita unità di vendita. Le sue peculiarità sono:

• Sicuro per l’alimento e per il consumatore
• Necessario per proteggere e preservare la qualità dell’alimento
• Unità di vendita
• Funzioni di marketing

Per esempio, l’imballaggio primario di un pacco di cereali per la colazione è il sacchetto interno non decorato. La sua funzione principale è quella di contenere e preservare il prodotto e, in misura minore, di proteggerlo.

Imballaggio/contenitore secondario = detto anche imballaggio multiplo, è riferito al sistema di contenimento di uno o più contenitori primari, quindi non a diretto contatto con il prodotto ma con il contenitore primario. È concepito per costituire un raggruppamento di imballaggi primari nel punto vendita. Se il prodotto viene rimosso dal suo contenitore secondario, non vengono modificate né le sue caratteristiche né il suo valore commerciale. Le sue peculiarità sono:

• Facilitazione del movimento
• Unità di vendita
• Funzione di marketing
• Protezione

Per esempio, l’imballaggio secondario in cartone fornisce protezione fisica, informa il consumatore e motiva la decisione di acquisto.

Imballaggio/contenitore terziario = detto anche imballaggio di trasporto, è l’insieme di più contenitori primari o secondari, predisposto specificatamente per il trasporto e la movimentazione. Le sue peculiarità sono:

• Prevenzione di danni fisici durante la movimentazione
• Presentazione del prodotto nella distribuzione hard discount

Per esempio, i singoli astucci vengono disposti in un contenitore da spedizione in cartone ondulato per proteggere il prodotto e per facilitare la distribuzione.

Materiali e funzioni

I materiali usati nel packaging sono:

• Materiali compositi
• Plastica
• Metalli
• Carta
• Legno
• Bioplastiche

Le principali funzioni del packaging sono:

• Contenimento: liquidi, polveri e granulati non sono merci di consumo se non suddivisi, raggruppati o avvolti da un contenitore. Lo stato liquido è quello che presenta le maggiori esigenze di contenimento ed in qualsiasi fase del suo ciclo produttivo, di stoccaggio e trasporto necessita sempre di un idoneo e specifico contenitore. In generale è bene considerare la forma fisica del prodotto (liquido mobile/liquido viscoso/mix solido-liquido/miscuglio gas-liquido/materiale granulare/pasta/polvere libera/polvere non libera/unità solida/articoli separati/mix di più componenti); la natura del prodotto (corrosivo/igroscopico/appiccicoso/volatile/fragile/croccante/odoroso/sotto pressione/friabile).
• Protezione e conservazione: con il termine protezione si intende la prevenzione di danni fisici e meccanici. Per conoscere la protezione fisica che un imballaggio deve offrire a un prodotto alimentare, è necessario conoscere le specifiche del prodotto stesso o meglio i fattori critici del prodotto che possono causare una perdita di valore. Le condizioni da controllare sono vibrazione (frequenza di risonanza), urti meccanici (fragilità), deformazioni (carico di compressione), temperatura (valori critici), umidità relativa (valori critici) ed effrazione (sistemi anti-effrazione). Con il termine conservazione si intende invece la possibilità che l’imballaggio intervenga arrestando o rallentando i cambiamenti biologici e chimici di un prodotto alimentare. Le condizioni da controllare sono ossigeno (livello critico e livello barriera), CO₂ (livello critico e livello barriera), vapore acqueo (livello critico e livello barriera) e altri volatili (natura/composizione).
• Logistica: qualsiasi prodotto agroalimentare, sia esso fresco o trasformato, nelle fasi successive alla preparazione e produzione e in quelle precedenti all’acquisto, è soggetto a numerose operazioni determinanti per il suo costo e la sua redditività, quali movimentazione, magazzinaggio, trasporto, condizionamento e distribuzione. Tali operazioni possono alterare in modo rilevante le sue caratteristiche originali ed incidere significativamente sull’ambiente e sulla qualità della vita (deterioramento sensoriale/igienico/nutrizionale/contaminazione chimica e biologica). Le caratteristiche dei prodotti influenzano grandemente i sistemi di movimentazione: la fragilità ad esempio impone cure nella movimentazione e nella scelta dei materiali e dei contenitori. Oppure la deperibilità, tipica di tutta la catena del freddo, prevede la movimentazione e lo stoccaggio a temperature specifiche. L’incompatibilità decreta che alcuni prodotti non possono essere trasportati o conservati insieme ad altri, influenzando così la logica e l’ottimizzazione distributiva. Lo strumento per spostare nello spazio e nel tempo i prodotti, tranne rarissime eccezioni, è l’imballaggio. Occuparsi di logistica significa intervenire nella pianificazione e negli strumenti della logistica.
• Comunicazione: l’imballaggio è stato definito come un “silent seller” per sottolineare la valenza di comunicazione che è insita in qualsiasi forma di packaging e che viene esaltata dalla trasformazione dei sistemi di distribuzione commerciale in forme a libero servizio (self service). Forma, colore, apparenza di un imballaggio possono contribuire moltissimo al successo commerciale di un prodotto: infatti durante la progettazione e lo sviluppo di una nuova confezione sono sempre coinvolti, oltre ai tecnici del prodotto e della logistica, anche gli esperti di marketing e di comunicazione. Oggi più che mai, tuttavia, quella veicolata dal packaging non è solo un’informazione commerciale (etichetta/decorazione/sconto/gadget) ma anche di utilità per il consumatore (informazioni nutrizionali/consigli d’uso/ricette), di conformità alle normative (marchi/contrassegni/date/indicazioni metrologiche) e di ausilio per l’identificazione (codici a barre/ologrammi).
• Servizio/convenience: esempi di convenience offerta dal packaging sono le aperture facilitate, la richiudibilità delle confezioni flessibili, la “pelabilità” di alcune chiusure, l’attitudine al trattamento in forni a microonde.
• Funzionale: corrisponde ad una soluzione di packaging capace di svolgere una funzione aggiuntiva rispetto a quelle tradizionali di contenimento, protezione, presentazione delle merci. Comprende l’imballaggio attivo e quello intelligente: il primo sequestra sostanze indesiderate o ne cede di utili, il secondo è dotato di un indicatore che consente di monitorare in maniera diretta o indiretta la qualità del prodotto.
• Ecologica: un interrogativo introdotto recentemente per sottolineare gli sforzi intrapresi per corrispondere ad obiettivi di protezione ambientale è “how green is your packaging?” con particolare riferimento alle problematiche di inquinamento, dovuto alla produzione e allo smaltimento degli imballaggi usati. I punti critici di un imballaggio ecologico sono risparmio di materia prima, facilitazione delle attività di riciclo, riutilizzo, ottimizzazione della logistica, risparmio di energia, semplificazione del sistema di imballo.

Idoneità funzionale o adeguatezza tecnologica

L’idoneità funzionale del packaging alimentare indica la capacità di un contenitore o di un materiale di garantire la conservazione richiesta per il prodotto, di offrire un’immagine gradevole o accattivante e di resistere alle normali condizioni di trasporto o di impiego. Si riferisce quindi alle caratteristiche e alla qualità dell’alimento insieme agli eventi di degradazione che possono verificarsi. Tuttavia, solo alcuni eventi degradativi sono importanti: quindi l’imballaggio non protegge il prodotto a 360 gradi, ma solo le sue peculiarità. Si considerano anche le tecnologie di confezionamento, le esigenze di conservazione e le caratteristiche materiali.

Per esempio, la carne rossa porzionata destinata alla GDO deve essere confezionata in un certo modo (tipo sottovuoto) per proteggere il colore, la tenerezza della carne cruda e cotta, il sapore; per evitare la perdita di essudati; per preservare gli aspetti microbiologici e controllare il contenuto di ossigeno. Il packaging scelto deve quindi tenere conto di tutto ciò. Il sistema sottovuoto è un ottimo sistema di confezionamento, in quanto sfavorisce la crescita di MO poco acido tolleranti, favorendo invece i batteri lattici anaerobi facoltativi. Dall’altro lato il colore della carne diventa più scuro rispetto alla carne conservata in aria, in quanto la mioglobina ha un atomo di ferro con vari stati di ossidazione: infatti se il ferro è allo stato ridotto e lega ossigeno, la carne ha un colore rosso acceso; se invece è allo stato ridotto ma non lega ossigeno, assume un color rosso porpora che è comunque gradito (quando si apre la confezione, la carne torna rosso acceso). Se il ferro si trova allo stato ossidato, l’ossigeno non si lega e di conseguenza la carne diventa irreversibilmente marrone, in quanto l’ossigeno scende sotto il livello critico.

Inoltre, nel caso del sottovuoto, i materiali di imballaggio devono resistere alla diminuzione di volume dovuta alla pressione e devono essere perfettamente saldati, per evitare passaggi di aria dal film, dal vassoio o attraverso i materiali stessi. Confezionata sottovuoto, la shelf life della carne rossa è di due-tre settimane. In realtà il più delle volte la carne viene confezionata in aria (21% di O₂), dove l’ossigeno si lega alla mioglobina nel giro di due-tre giorni. Si può usare anche l’high oxygen (70%), in modo che il colore si mantenga più a lungo nel tempo: infatti i MO, abituati al 21% di ossigeno, rallentano la loro crescita.

Un altro esempio calzante è l’insalata di IV gamma, confezionata in un sacchetto di polipropilene. Una volta raccolta, l’insalata viene lavata, asciugata, tagliata, dosata e confezionata. Si tratta di un prodotto fresco dal colore vivo e dalle foglie turgide e i cui microrganismi alteranti sono gli Pseudomonas. Durante la conservazione si verifica un cambiamento di colore a livello del taglio a causa delle reazioni enzimatiche.