appunti packaging primo e secondo parziale

Come esprimiamo il valore di permeabilità ai singoli gas per i singoli materiali?

Tanto maggiore è lo spessore dell'imballaggio, tanto minore sarà la quantità di gas che passa nel materiale. Maggiore è la superficie e la forza motrice, tanto più ne passa.

Le unità di misura vanno sapute:

• Cm^3 = Q
• Micrometri: spessore

Le unità di misura sopra indicate sono scorrette perché il simbolo "/" può stare a indicare che va diviso solo per i m^2. È necessario mettere la parentesi tonda al denominatore. L'ultima viene utilizzata dagli americani. Anche questo è da sapere.

3500 e 9500 sono i valori di permeabilità se e solo se lo spessore del film è di 20 micrometri. Cambiando lo spessore del film cambia la morfologia e quindi conviene utilizzare la permeabilità.

GTR: GAS trasmission rate. Viene utilizzata soprattutto per la trasmissione di vapore acqueo. Indica la velocità di trasmissione di vapore acqueo in definite condizioni di temperatura.

La eumidità relativa per un certo spessore è possibile classificare i polimeri in classi di barriera ai gas.

SAPERE!!!! Chi ha bassa barriera ai gas ha un'alta barriera al vapore. Può essere un problema per quei prodotti che necessitano una barriera per entrambe le condizioni.

Il PET è la plastica utilizzata per le bottigliette d'acqua. L'acqua gasata perde CO ma ha un ciclo molto veloce.

SPESSO SUCCEDE CHE UN POLIMERO CON UNA BUONA BARRIERA ALL'OSSIGENO E ALL'ANIDRIDE CARBONICA NON SIA UNA BUONA BARRIERA AL VAPORE ACQUEO... E VICEVERSA. MA SE UN ALIMENTO È SENSIBILE SIA ALL'OSSIGENO E ALL'UMIDITÀ, COME CI SI COMPORTA?

Vengono utilizzati dei materiali composti, sono riciclabili se e solo se sono polimeri del polietilene, polipropilene e EVOH. Nel corso degli anni si è cercato di semplificare la struttura.

Tetra pak: costituito da cartone, alluminio, polietilene.

Permeabilità: struttura composita in serie.

Note gli spessori.

e le permeabilità dei singoli materiali possono creare una struttura in grado di raggiungere un materiale con adeguata permeabilità per un determinato alimento. Permeabilità struttura composita in parallelo: Si fa la somma della permeabilità dei singoli moltiplicati per l'area. Si fa praticamente la somma dei contributi di permeabilità di ciascuna superficie. 2) PROPRIETÀ TERMICHE DI UN MATERIALE: sono quelle che descrivono il suo comportamento in risposta alle sollecitazioni termiche, nel corso di un processo di scambio termico o in conseguenza di una variazione di temperatura. Trasferimenti di calore: possono riguardare gli imballaggi alimentari durante le operazioni di risanamento termico (pastorizzazione o sterilizzazione post-confezionamento) oppure durante la produzione, il riempimento o la chiusura (saldatura) del contenitore. Le variazioni di temperatura riguardano le condizioni di stoccaggio o distribuzione. Le principali proprietà termiche.che interessano il settore di materiali diconfezionamento sono: - Conducibilità termica - Coefficienti di dilatazione termica - Intervalli utili di temperatura - Temperature di transizione - Potere calorifico. CONDUCIBILITÀ TERMICA Il cartoncino per pizza serve sia per il trasporto sia per isolare il prodotto. Considerando un tratto infinitesimo di materiale, la conducibilità termica può essere espressa dalla legge di Fourier, che regola i fenomeni stazionari (costanti nel tempo) di conduzione del calore. La conducibilità termica è il flusso di calore Q (misurato in J/s ovvero W) che attraversa una superficie unitaria A di spessore unitario d sottoposta ad un gradiente termico ΔT di un grado Kelvin (o Celsius). La conducibilità termica dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche del materiale e consente di classificare i materiali in isolanti e conduttori termici, a seconda che il suo valore sia più o meno elevato. Quanto più basso è il valore diconducibilità termica, tanto migliore è il potere isolante del materiale stesso, ovvero il materiale con più basso valore di conducibilità possiede la più elevata resistenza alla trasmissione di energia. In generale i materiali isolanti hanno un valore di λ inferiore a 1 W/m°C. Alluminio, acciaio inox e vetro hanno conducibilità termica superiore a 1. Sono ad alta conducibilità, quelli che hanno inferiore a 1 sono a bassa conducibilità. Il polistirene espanso ha una conducibilità così bassa perché ha una struttura a nido d'ape, presentando spazi vuoti che contengono aria che riduce la conducibilità termica. A parità di spessore, un trasferimento di calore sarà più veloce quando interesserà una superficie di metallo rispetto a una di vetro o di plastica. Anche considerando solo le materie plastiche si osservano differenze significative, che possono.

Giustificare differenti utilizzi dei diversi polimeri, imateriali plastici hanno proprietà microscopiche differenti gli uni dagli altri

COEFFICIENTI DI DILATAZIONE TERMICA

Esprimono la variazione di una lunghezza, di una superficie o di un volume per una variazione di temperatura a pressione costante

Lineare (si quando si ha una variazione di una sola dimensione ad esempio variazione di lunghezza di una tubatura a seguito di elevate temperature)

Volumetrica (si ha quando si ha una variazione delle tre dimensioni) un aumento di temperatura nel corso della conservazione può dilatare un imballaggio provocando deformazioni indesiderate, un abbassamento della temperatura può comportare una riduzione di superficie di un materiale di avvolgimento causando forti tensioni sul prodotto confezionato. L'alternanza caldo-freddo può determinare un effetto "polmone" con conseguenze importanti sugli scambi gassosi e quindi sulla conservabilità del prodotto.

INTERVALLO UTILI DI TEMPERATURA

L'INTERVALLO è delimitato: al LIMITE INFERIORE dalla temperatura di massima fragilità in riferimento alle sollecitazioni meccaniche potenziali al LIMITE SUPERIORE dalla temperatura di distorsione o rammollimento secondo i materiali.

INTERVALLO DI SALDATURA

È l'intervallo di temperatura nel quale è possibile effettuare una saldatura termica tra due punti dello stesso materiale.

È una delle proprietà definite di MACCHINABILITÀ: la sua conoscenza ed il suo controllo consentono di ottimizzare le operazioni di confezionamento o di produzione dei contenitori.

Un ampio intervallo permette MAGGIORE FLESSIBILITÀ di impiego ed il corretto uso delle temperature di saldatura rende possibile raggiungere le più alte velocità di confezionamento e quindi le maggiori produttività.

Un intervallo di temperatura che corrisponde ad ALTE TEMPERATURE comporterà maggiori spese energetiche.

delle operazioni connesse alla produzione degli imballaggi e al confezionamento dei prodotti

TEMPERATURE DI TRANSIZIONE

Per l'alluminio può essere utile considerare la TEMPERATURA DI EVAPORAZIONE a pressioni molto ridotte: infatti nell'operazione di metallizzazione l'alluminio viene depositato in strato sottilissimo condensando sulla loro superficie vapori del metallo generati in appositi impianti.

La TEMPERATURA DI FUSIONE (Tm) è la temperatura alla quale, per un determinato valore di pressione (generalmente 1 bar), FASE SOLIDA e FASE LIQUIDA coesistono in un equilibrio termodinamico, cioè senza che vi sia transizione tra le fasi.

MATERIALI CRISTALLINI (struttura ordinata): HANNO UNA TEMPERATURA DI FUSIONE BEN DEFINITA ALLA QUALE SI HA PASSAGGIO DIRETTO DALLO STATO SOLIDO A QUELLO LIQUIDO. Il calore assorbito viene usato per rompere i legami interatomici o intermolecolari che formano il reticolo cristallino.

MATERIALI AMORFI (vetro, molti polimeri plastici)

presentano una STRUTTURA DISORDINATA. In seguito al RISCALDAMENTO, prima rammolliscono e poi passano GRADUALMENTE allo stato liquido, SENZA MANIFESTARE UNA TEMPERATURA DI FUSIONE DEFINITA. Nei materiali cristallini la temperatura AUMENTA all'aumentare del calore fornito fino a raggiungere Tm (temperatura di fusione). La fusione richiede calore e durante tale processo la temperatura non aumenta (calore latente di fusione), per poi riprendere a fusione avvenuta.

Nei materiali amorfi, in seguito al riscaldamento, non si ha un'interruzione della retta ma un aumento dell'inclinazione in corrispondenza della Tg (temperatura di transizione vetrosa).

La TEMPERATURA DI TRANSIZIONE VETROSA è definita come il livello energetico al quale si registra la MINIMA MOBILITÀ delle molecole ed una RIDUZIONE significativa del VOLUME LIBERO. È importante per i materiali plastici.

Le materie plastiche sono costituite da POLIMERI, lunghe catene di molecole che si avvolgono spontaneamente.

aggrovigliandosi tra loro come gomitoli di lana

Nello spazio possono disporsi

in modo ORDINATO (=stato CRISTALLINO)

In modo DISORDINATO (=stato AMORFO)

In parte in modo ORDINATO ed in parte in modo DISORDINATO (situazione più frequente!!)

Lo STATO CRISTALLINO rende il polimero FRAGILE;

Lo STATO AMORFO rende il polimero TENACE (capace cioè di piegarsi senza rompersi)

Una sollecitazione condotta SOTTO la temperatura di transizione vetrosa comporta deformazioni permanenti della struttura o anche la rottura del materiale

Molte caratteristiche fisiche dei polimeri dipendono dalla temperatura di transizione vetrosa:

Al di sotto di questa temperatura essi hanno un comportamento definito VETROSO, cui corrispondono, in genere, basse permeabilità ed elevata fragilità

Al di sopra di questa temperatura hanno un comportamento definito GOMMOSO ed hanno più alte velocità di diffusione e maggiore tenacità

POTERE CALORICO

Corrisponde alla quantità di energia

netica. Le proprietà elettromagnetiche di un materiale possono essere descritte attraverso diversi parametri, tra cui la conduttività elettrica, la permeabilità magnetica e la costante dielettrica. Questi parametri determinano la risposta del materiale all'irraggiamento elettromagnetico, come l'assorbimento, la riflessione e la trasmissione delle onde elettromagnetiche. Le unità di misura utilizzate per esprimere queste proprietà dipendono dal parametro considerato, ad esempio la conduttività elettrica si misura in Siemens per metro (S/m), la permeabilità magnetica si misura in Henry per metro (H/m) e la costante dielettrica si misura in Farad per metro (F/m). La conoscenza delle proprietà elettromagnetiche dei materiali è fondamentale in diverse applicazioni, come l'elettronica, le telecomunicazioni e l'ottica.