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Secondo l’impianto normatvo cogente 1935/2004 i materiali o gli oggetti destinati a venire a contato

diretamente o indiretamente con i prodotti alimentari devono essere sufficientemente inerti da escludere il

trasferimento di sostanze ai prodotti alimentari in quantiti tali da metere in pericolo la salute umana o da

comportare una modifca inaccetabile della composizione dei prodotti alimentare o un deterioramento

delle loro carateristiche sensoriali.

Il sistema di allerta rapido (RASFF) ha permesso di rilevare molteplici notfche riguardant i rischi di

materiali e ogget a contato con gli aliment. Le notfche principali riguardano la presenza di:

 Metalli pesant, che per legge devono essere assent.

 Ammine aromatche primarie.

 Formaldeide e melammina.

Alcune analisi hanno dimostrato che il 95% di quest materiali sono prodot in Cina. Per questo motvo,

alcuni organismi sono deputat al controllo dell’adeguatezza legale dei materiali di packaging. Tra gli esempi

di allerta recent che vedono coinvolt i materiali di confezionamento, vi sono gli oli minerali in carta e

cartone.

Gli oli minerali sono idrocarburi lineari o aromatci, di peso molecolare variabile, che si possono ritrovare

nella carta e cartone, in partcolare quando arrivano da un circuito di riciclaggio. Carta e cartone non sono

materiali regolamentat a livello europeo in termini di sicurezza, ma solo a livello dei singoli stat. Ad oggi, il

circuito di riciclaggio della carta e cartone non permete di allontanare determinat inquinant provenient

dall’inchiostro di stampa (falat, perturbatori endocrini e oli minerali). Carta e cartone per pizza o per pasta

secca devono pertanto essere prodot esclusivamente con materiali vergini, quindi non riciclat.

La ITX, molecola di iso-propil-toxantone, era fnalizzata a promuovere la stampa UV sulla superfcie dei

materiali plastci. Questa molecola proveniva dagli inchiostri utlizzat sulla superfcie dei materiali del

tetrapak. L’avvolgimento in bobina del materiale aveva fato sì che dallo strato esterno stampato, questa

sostanza si trasferisse su quello interno a contato con l’alimento che ne risultava contaminato. È una

molecola cancerogena che può portare a rischi molto elevat.

Il tefon, utlizzato per il rivestmento delle pentole, è stato bandito dagli USA in quanto favoriva più

facilmente la migrazione.

Le sostanze coinvolte nei fenomeni di migrazione positva dall’imballaggio all’alimento sono principalmente

le plastche che, fortunatamente, godono di un impianto normatvo cogente completo a livello europeo e

nazionale. Queste sostanze sono suddivise in due categorie:

 Sostanze intenzionalmente aggiunte (IAS). Quando viene prodoto un materiale, alla materia

prima devono essere aggiunte altre sostanze con la fnalità di conferire al materiale determinate

carateristche e proprietà funzionali. Tra le IAS si distnguono: monomeri, catalizzatori, additvi,

coadiuvant (antossidant, lubrifcant), additvi da inchiostri e adesivi.

 Sostanze non intenzionalmente aggiunte (NIAS). In questa categoria si distnguono tut i prodot

di degradazione e di neoformazione, le impurezze della materia prima (quasi sempre ineliminabili),

i prodot di reazione e i contaminant della lavorazione.

IAS e NIAS si prestano al fenomeno della migrazione nei polimeri plastci per vari motvi.

I polimeri sono:

 Mezzi eterogenei, con numerosi spazi inter ed intra molecolari.

 Soggetti a moti termici, che generano soventemente spazi inter ed intra molecolari

Le molecole IAS e NIAS sono:

 Molecole libere, non legate covalentemente a questo retcolo.

 Molecole di piccole dimensioni (massa molecolare inferiore a 1000 Da) rispeto al mezzo in cui sono

disperse. Per pesi molecolari superiori il movimento diviene molto ridoto.

 Spesso di natura polare.

Sostanze coinvolte nel fenomeno di migrazione positiva

La migrazione è un fenomeno quasi ineliminabile; occorre però tenere in considerazione che non tuto

quello che migra è pericoloso e la quanttà di sostanze che migra non sempre dà origine a problemi di

sicurezza per il consumatore.

Si trata di un fenomeno che interessa la totalità dei materiali di confezionamento.

1) Carta. Il fenomeno della migrazione non interessa il polimero della cellulosa in sè, ma gli additivi di cui

spesso è rivestta. Quest additvi la rendono resistente all’acqua o al grasso e le fanno assumere una

strutura contnua.

2) Vetro, materiale inorganico dotato di una strutura intramolecolare caraterizzata da spazi molto

piccoli. Anche in questo caso, il fenomeno della migrazione non interessa il retcolo in sè, ma gli additvi

che, non legandosi covalentemente al retcolo, possono migrare. La migrazione di alcuni ossidi o Sali

non è rilevante dal punto di vista tossicologico, ma deve essere prevista.

3) Plastche, rappresentano il materiale più difuso per il contato con gli aliment, sopratuto in fase di

conservazione. La migrazione non interessa il polimero, in quanto dal punto di vista struturale ha un

peso molecolare molto elevato (>100.000 Da), ma il singolo monomero, il catalizzatore, e tut gli

additvi impiegat per otenere una plastca colorata e con prestazioni ant-fog (ant-appannamento).

Meccanismi di migrazione

All’interno del materiale sono stat indicat degli additvi con dei pallini. Siamo

nella condizione in cui l’additvo è a concentrazione maggiore nel materiale

piutosto che nell’ambiente circostante.

Si devono conoscere le carateristche della molecola che migra: ci possono

essere sostanze che presentano un elevata volatlità quindi quando la molecola

sta meglio in fase gassosa all’equilibrio rispeto a quando è in fase solida o

liquida. Si costruisce il materiale, un flm, da cui si ricava una busta e si conserva l’alimento. Durante la

conservazione se ci sono molecole di natura volatle, lasciano lo spessore del materiale in fase gassosa

senza andare per forza a contato con l’alimento ma disperdendosi nell’ambiente circostante un po’

all’esterno della confezione e un po’ all’interno nella fase gassosa, nello SPAZIO DI TESTA, ossia il volume

libero della confezione. È la migrazione più diicile da quantfcare e le molecole hanno una tensione di

vapore molto alta e basta una piccola variazione della temperatura che esse migrano si disperdono

nell’ambiente. È una migrazione che avviene senza necessita di contato tra imballaggio e alimento.

Esempio tpico: CLASSE DEGLI OLI MINERALI. È una delle allerte che si sta vivendo negli ultmi anni. Sono

idrocarburi saturi o aromatci con pesi molecolari relatvamente bassi e un’elevata tensione di vapore.

Quando si parlava di riciclare i materiali, si è pensato di utlizzare materiale riciclato anche per il contato

con gli aliment solidi come pasta, cafè e sale. Si è misurato sperimentalmente che, negli aliment

confezionat con quest materiali, si trovava un’alta concentrazione di oli minerali che migrano nella fase

gassosa, e sono talmente volatli che migrano dall’imballaggio terziario a quello primario sopratuto se di

natura cellulosica. In uno studio condoto da Barilla si è visto che la pasta veniva contaminata anche se la

confezione era di cellulosa vergine. Su quest oli EFSA sta dando dei parei dal punto di vista tossicologico. A

contato con un alimento ci possono solo essere materiali vergini e non riciclat per la presenza di molecole

ad alta volatlità.

Ci sono additvi che per natura non sono volatli e stanno bene nel materiale in cui sono inserit, anche se

non sono così chimicamente aini. Si parla di migrazione PER CONTATTO. È necessario che tra il materiale e

l’alimento ci sia un contato direto ainché avvenga la migrazione, cioè il trasferimento di massa. Il

contato direto, dal punto di vista del meccanismo si divide in due tpologie:

4) LEACHING DEL PRIMO SOTTOTIPO. Interessa sostanze intenzionalmente e non

intenzionalmente aggiunte che hanno un’alta capacità difusiva e un’alta

solubilità nell’alimento. Entrano in gioco le carateristche dell’alimento: una

molecola migra il contorno dell’alimento ha una composizione tale da

permetere la difusione. Se le sostanze sono altamente difusive e solubili

nell’alimento, queste molecole a contato con l’alimento possono migrare più o

meno velocemente. La velocità di migrazione sarà funzione della temperatura

alla quale avverrà il contato. Ci sono molecole che migrano dagli spazi intra ed

inter molecolari, arrivano all’interfaccia dell’alimento e si disciolgono come se in

esso ci siano delle molecole in grado di fare da solvente. Alcuni ifalat hanno

carateristche di elevata solubilità in olio, quindi se l’alimento è rappresentato da matrice grassa, le

molecole possono migrare nell’alimento. I parametri da tenere d’occhio sono la natura e la

composizione del materiale, le carateristche del migrante e della superfcie di contato.

5) LEACHING DEL SECONDO SOTTOTIPO. Le sostanze che migrano hanno una

carateristca di bassa difusività. All’interno dei materiali non difondono

velocemente, o per PM alto o per bassa ainità con il polimero, tendono a non

lasciare il materiale quindi hanno carateristche utli a ridurre il fenomeno di

migrazione. Quando però vengono a contato con l’alimento può accadere che

nell’alimento ci siano sostanze che migrano verso il materiale. Queste sostanze sono adsorbite e

quando migrano nel materiale vanno a creare fenomeni di swelling, ovvero rigonfamento del

materiale non visibile ad occhio nudo. Quindi le molecole nel materiale che inizialmente erano

poco difusive, ora trovano delle condizioni più utli per il trasferimento nell’alimento stesso. Quindi

in questo caso c’è una doppia interazione: prima un atacco da parte di qualche costtuente

dell’alimento e poi la migrazione di sostanze non difusive che poi diventano difusive perché

trovano la condizione per migrare. Es: ACIDI GRASSI. Hanno la capacità di migrare nel materiale e

causare fenomeni di swelling. Importante la superfcie di contato, la temperatura e la durata del

contato, la natura e la composizione del materiale e la natura dell’alimento.

È vero che c’è il rischio di migrazione, ma questo fenomeno non avviene immediatamente e per tute le

molecole nello stesso modo, non avviene per tut i materiali nello stesso modo e c’è anche una

responsabilità dell’alimento che si va a confezionare e delle sue carateristche chimico fsiche.

Dal momento che è un fenomeno ineliminabile, si deve avere un impianto normatvo che consente di

controllare preventvamente i fenomeni e di vedere come quest avverranno. Se il materiale non è

idoneo al contato non si può usare in campo alimentare. Quest concet si stanno usando anche in

campo farmaceutco e cosmetci. Creare un impianto normatvo signifca creare norme cogent per

agire controllando la composizione del materiale, quindi controllando a priori tute le sostanze

intenzionalmente aggiunte e non intenzionalmente aggiunte per ridurre il rischio tossicologico oppure

la norma può agire limitando gli usi consentt. La norma può limitare gli usi consentt controllando il

fenomeno di migrazione. Il quadro normatvo che lega i fenomeni di migrazione non è semplice perché

l’idoneità alimentare si può muovere a diversi livelli:

 a livello nazionale, in quando ogni nazione può decidere come impostare il quadro normatvo

cogente in materia di ogget e materiali a contato. In Italia c’è il Ministero ma anche l’Isttuto

Superiore di Sanità

 a livello europeo, la Commissione europea promuove normatve, regolament e decisioni in materia

di MOCA. (diferenza tra diretva e regolamento). C’è un impianto normatvo molto importante

che prevale sull’impianto normatvo nazionale, ma non vuol dire che quest’ultmo viene annullato.

Per questo è importante il business operator e decide per conto dell’azienda quali materiali

acquistare, in che Paesi acquistare e dove acquistare;

 a livello internazionale, nel caso in cui si deve esportare fuori dall’Europa dove alcuni additvi

magari non sono ammessi.. il Giappone, il Sud America hanno i loro impiant normatvi, la Cina fno

a pochi anni fa non aveva una normatva in materia di food contact. Con la crisi economica gli

impiant produtvi sono stat spostat là e quindi è sorto il problema.

A volte l’Italia ne esce male ma a livello di normatva è arrivata prima di molt altri Paesi europei perché i

primi due ricercatori che hanno studiato la migrazione dei materiali plastci erano italiani grazie anche ai

contribut arrivat dal Ministero della Sanità. Già nel 62 c’era una legge in Italia che faceva riferimento ai

materiali a contato con gli aliment. Il nostro impianto normatvo è basato sul decreto ministeriale

21/03/1973 con successive modifche che rappresenta il punto di riferimento per la normatva di materiali e

ogget destnat a contato con gli aliment. È una disciplina nazionale che regola le materie plastche, gli

ogget di gomma, di cellulosa rigenerata, carta e cartone, vetro e acciaio inox. Decreto del 2007 che

riguarda gli ogget di alluminio. Quando esiste l’impianto normatvo a livello nazionale, esso deve essere

rispetato e a livello europeo subentrano regolament e diretve e per alcune categorie di materiali ci si rifà

alla normatva europea. È stato emesso il regolamento 1935 del 2004, è un regolamento “quadro” perché è

orizzontale e vale per tut i materiali a contato con gli aliment. In questo regolamento non sono indicat

aspet specifci di ogni categoria di materiale ma sono indicat i principi fondamentali che tut i materiali

devono seguire per essere ritenut idonei al contato con gli aliment.

Nel 2006 è stato emanato un altro regolamento, il 20/23, anch’esso “quadro” che si può applicare a tut i

materiali e si sono introdote le indicazioni relatve alle buone pratche di fabbricazione di questa categorie

di materiali.

A livello europeo sono stat regolamentat i flm di cellulosa rigenerata, le ceramiche, i materiali plastci,

elastomeri, gomme, imballaggi atvi ed intelligent. Se si confronta questa lista con quella precedente, si

vede che il vetro non è inserito a livello europeo, mentre in Italia si. Gli inchiostri di stampa non so

regolamentat a livello europeo ma a livello nazionale, come carta e cartone, vetro, alluminio e acciaio.

I principi contenut nel regolamento quadro 1935/2004 e il principio che sta alla base è l’artcolo 3:

”i materiali o gli oggetti destinati al contato direto o indireto con i prodotti alimentari devono essere

sufficientemente inerti da escludere il trasferimento di sostanze in prodotti alimentari tali da metere in

pericolo la salute umana o da comportare una modifca inaccetabile della composizione dei prodotti

alimentari o un deterioramento delle carateristiche organolettiche”.

Contato indireto: imballaggio secondario. Altri materiali sono gli ogget da cucina, gli utensili, i

component delle macchine su si preparano gli aliment devono essere suicientemente INERTI non deve

dare un danno al consumatore. Bisogna essere consapevoli che il rischio 0 non c’è. In questo regolamento

non c’è riferimento alla quantfcazione perché questa verrà declinata per le specifche categorie di aliment

con normatve specifche. Quindi non devono essere cedute all’alimento quanttà tali da comportare un

rischio per il consumatore ma allo stesso livello non devono essere rilasciat quanttatvi di sostanze che

vanno a modifcare le carateristche sensoriali dell’alimento. Un materiale che puzza o che cede odori

sgradevoli all’alimento non può essere messo in commercio.

Per poter quantfcare il rischio, ossia per poter capire cosa vuol dire che il materiale sia suicientemente

inert, il legislatore crea per le singole categorie di materiali, specifche norme cogent dove la

quantfcazione del rischio è ben espressa. Quali sono i requisit fondamentali per dichiarare idoneo al

contato con gli aliment il materiale? I requisit che un materiale, ad esempio plastco, deve avere per

soddisfare il principio di inerzia sono i requisit di:

 conformità di costtuzione

 inerzia del materiale di confezionamento

 purezza – sicurezza dell’alimento

 inerzia sensoriale

Conformiti di costituzione

Se si deve fabbricare un materiale destnato al contato con l’alimento si devono utlizzare esclusivamente

ingredient e materie prime conosciute e sicure ed essi devono essere elencat in opportuni document che

si chiamano LISTE POSITIVE o LISTE UNICHE. Nel caso della plastca la lista unica è inserita nel regolamento

10/2011. In questo documento devono essere elencate in modo univoco tute quelle sostanze che si

possono usare nella fabbricazione del materiale, quindi quelle intenzionalmente aggiunte. Lo stesso accade

quando si producono gli aliment, non si possono aggiungere gli additvi che si vogliono ma solo quelli

autorizzat a livello europeo. La lista unica era in realtà anche una lista positva (tuto ciò che può essere

utlizzato) a cui si aianca una negatva (tuto ciò che è vietato). Si usa una lista unica, si usa solo quello che

c’è lì e basta. Si trova un numero progressivo (le sostanze sono tante); un numero di riferimento europeo, il

CAS NUMBER, ovvero il numero di riferimento della sostanza; il nome della sostanza e una serie di possibili

restrizioni. Sono sostanze che hanno un ruolo importante.

Restrizioni: sull’oggeto specifco, bisogna verifcare che la migrazione di quel materiale non superi il limite

massimo. Ci possono essere anche restrizioni per quanto riguarda la quanttà massima di sostanza che può

essere aggiunta in fase di produzione. Se non è presente nessuna restrizione, vige una regola che è quella

per cui quella sostanza non può superare una migrazione complessiva di 60 mg/kg di alimento.

Le sostanze non sono statche ma può accadere, in seguito ad alcuni studi, che possano diventare

pericolose per la salute di alcuni consumatori. Es: bis-fenolo A del policarbonato per i biberon dei bambini

che si trasferiva nell’alimento. La legislazione ha deciso che non può più essere utlizzato per la produzione

di contenitore per la prima infanzia, non è stato rimosso dalla lista delle sostanze.

Può accadere che alcune sostanze che non erano present in lista positva, possano entrarvi perché non si

riscontrano partcolari problematche nel loro utlizzo e quindi si fa una richiesta specifca all’EFSA che a sua

volta consulta un dossier fornito dall’azienda dove presenta tute le condizioni positve o negatve della

sostanza. Una volta che l’EFSA pubblica il parere positvo, allora la commissione può decidere se autorizzare

una sostanza e decidere se può essere inserita nella lista pubblica per autorizzarla.

Quando un’azienda fa la richiesta all’EFSA e all’Autorità di valutare il rischio di una sostanza, oltre inserire

l’identtà della sostanza e i dat di migrazione, deve inserire anche i dat tossicologici, che non sono facili da

otenere. Nella lista unica subentrano le restrizioni perché chi valuta la sicurezza richiede studi specifci

perché per una determinata sostanza ci siano carateristche utli per la sicurezza del consumatore.

Inerzia del materiale di confezionamento

Il principio di inerzia passa soto il conceto della MIGRAZIONE GLOBALE. È una verifca che viene fata

obbligatoriamente per tut i materiali (plastci in questo caso) per verifcare che il materiale stesso non

ceda all’alimento una quanttà dei suoi component non volatli superiori ad un certo limite . Con questo

principio si vuole verifcare che non ci sia una cessione dei costtuent del materiale all’alimento in quanttà

superiore ad un certo limite senza fare riferimento alla pericolosità della sostanza e alla tpologia di

sostanza che migra. È una sorta di pre requisito generale: controllare se il materiale in condizione di

contato ceda un quanttatvo di materiale all’alimento. Il trasferimento di massa segue le leggi della

difusione. Quindi determinare la migrazione globale signifca determinare la perdita di massa per unità di

superfcie di materiale a contato con i prodot alimentari. Si ha una perdita di massa dell’imballaggio

quando è a contato con l’alimento? 2

La legge dice che, per le materie plastche, il limite di migrazione globale è 10 mg/dm .

In partcolari condizioni di contato signifca per una determinata temperatura e per un certo tempo, quindi

2

la quanttà massima di sostanze che l’imballaggio può perdere è massimo 10 mg/dm , se questo limite è

superato il materiale non è considerato idoneo al contato con gli aliment.

Se il materiale é destnato alla ad aliment per la prima infanzia, il limite è di 60 mg/kg di alimento.

2

Nel caso del primo limite, 1 dm di materiale può cedere all’alimento un massimo di 10 mg, quindi

l’atenzione è posta sul materiale.

Nel caso del secondo limite, l’atenzione passa dal quanttatvo migrato per unità di superfcie a quanttà

migrata per kg di alimento, quindi si fa riferimento all’alimento e non al materiale.

2

Non si trata di due limit di migrazione diferent: si parte sempre da 10 mg/dm . Si immagina di costruire

2

un imballaggio tridimensionale, un cubo, avente un lato di 1 dm e l’area della faccia è pari a 1 dm e quindi

per legge ogni faccia del materiale può cedere 10 mg. Avendo 6 facce in totale può cedere 60 mg. La

3

sostanza viene ceduta verso l’alimento in un contenitore e l’alimento, se ha densità pari a 1 kg/dm e il

3

volume del cubo è 1 dm , la massa dell’alimento sarà 1 kg quindi le facce del materiale cedono 60 mg a 1 kg

di un alimento. È un passaggio che non è ipotetco: la fgura del cubo è sfavorevole sulla base del rapporto

superfcie/volume. Quindi si ipotzza la condizione peggiore per cui un contenitore può cedere sostanze

2

all’alimento. È importante perché si può convertre da mg/dm a mg/kg moltplicando per 6.

La determinazione del limite nasce dall’ipotesi convenzionale per cui una persona di 60 kg di peso corporeo

consumi quotdianamente un 1 kg di prodot alimentari e quest siano imballat in un recipiente cubico con

2

una superfcie pari 6 dm che rilascia la sostanza. È una situazione limite per un adulto, ma non troppo. Per

un bambino piccolino, se mangia più del suo peso e in contnuazione sempre lo stesso alimento e

confezionato sempre nello stesso modo, diventa importante tossicologico sapere quanto può assumere per

kg di alimento. E anche per un adulto è una situazione di WORST CASE, il caso peggiore. È ovvio che un

consumatore non consuma un 1 kg di alimento confezionato in un imballaggio che cede il limite massimo;

in questo modo si parte dalle situazioni più critche arrivando a quelle meno critche. 2

Per i materiali che non sono plastci come l’acciaio e il vetro, il limite di migrazione globale è pari 8 mg/dm

o 50 mg/kg, quindi è più restritvo.

Purezza e sicurezza dell’alimento

In una partcolare situazione di contato un materiale cede 50 mg/kg. Cosa contribuisce a questa

migrazione? Bisogna fare riferimento alle singole sostanze che possono migrare, quelle intenzionalmente o

non intenzionalmente aggiunte. Quindi con opportuni test si devono condurre delle prove per determinare

la MIGRAZIONE SPECIFICA che corrisponde alla migrazione di specifche sostanze al fne di verifcare che

queste non migrino nell’alimento in quanttà superiore rispeto a quelle indicate nelle liste uniche. È il

limite che dice se la sostanza può causare un problema tossicologico o meno al consumatore.

Il limite di migrazione specifca si esprime in mg di sostanza / kg di alimento.

Inerzia sensoriale

Le sostanze che migrano devono modifcare gli aspet sensoriali dell’alimento. Andare a defnire il danno

provocato dall’imballaggio non è tanto facile e per l’aspeto sensoriale non esistono dei limit nelle materie

plastche perché sarebbe impossibile defnire un limite per ogni sostanza. I potenziali inquinant possono

causare un danno sensoriale all’alimento (odori, sapori) . Per poter misurare il danno sensoriale ci si basa su

una normatva volontaria, ma non vuol dire che è volontario verifcare se il danno c’è o no, è obbligatorio,

ma il come viene misurato è rimandato a delle normatve volontarie.

Esempio: Danno organolettico da inchiostri di stampa

1. Gli inchiostri da stampa applicat sul lato dei materiali o degli ogget non a contato con il prodoto

alimentare devono essere formulat e/o applicat in modo che le sostanze present sulla superfcie stampata

non siano trasferite al lato a contato con il prodoto alimentare: a) atraverso il substrato oppure b) a

causa del set-of quando vengono impilat o sono sulle bobine, in concentrazioni che portno a livelli di

sostanza nel prodoto alimentare non in linea con le prescrizioni di cui all’artcolo 3 del regolamento (CE) n.

1935/2004.

2. I materiali e gli ogget stampat in stato fnito o semifnito vanno movimentat e immagazzinat in modo

che le sostanze present sulla superfcie stampata non siano trasferite al lato a contato con il prodoto

alimentare: a) atraverso il substrato oppure b) a causa del set-of quando vengono impilat o sono sulle

bobine, in concentrazioni che portno a livelli di sostanza nel prodoto alimentare non in linea con le

prescrizioni di cui all’artcolo 3 del regolamento (CE) n. 1935/2004.

3. Le superfci stampate non devono trovarsi diretamente a contato con il prodoto alimentare.

Il testng: come misurare sperimentalmente la MIGRAZIONE GLOBALE E SPECIFICA

Per arrivare a stmare il contenuto di migrazione globale, ci si deve metere nelle condizioni di laboratorio.

Queste prove vengono realizzate usando i SIMULANTI ALIMENTARI: sono sostanze che simulano la capacità

estratva di un materiale quando è messo a contato con uno specifco alimento. Non simula la costtuzione

di un alimento ma simula l’ainità che può avere con il materiale con cui è messo a contato, quindi con il

materiale di confezionamento. La migrazione può avere diversi meccanismi e, se una sostanza è solubile nel

materiale, si può avere una migrazione a contato durante il confezionamento e la shelf life. Per ovviare alla

diicoltà di usare aliment diversi e poi fare stme di laboratorio puntuali, il legislatore ha autorizzato

l’impiego di quest simulant:

Possono essere usat per misurare la migrazione globale e specifca. Ognuno di quest simulant avrà un

potere estratvo diferente in base al materiale con cui è a contato: i primi tre, A, B, C, vengono utlizzat

sopratuto quando l’alimento a contato ha carateristche di idroflicità ma vengono utlizzat in modo

diferente tra di loro.

A: utlizzato quasi esclusivamente quando l’alimento a contato è acqua; oppure quando l’alimento ha una

carateristca idroflica molto alta.

B: utlizzato quando l’alimento a contato ha carateristche di acidità, ossia pH < 4.5 quindi quando

l’alimento è molto acido.

C: utlizzato quando il materiale è a contato con una bevanda alcolica, con un contenuto di alcol

inferiore/uguale al 20% oppure quando l’alimento contene una certa componente lipoflica nella strutura.

Sono simulant liquidi ma gli aliment possono essere anche solidi, come carne, salumi e formaggi quindi

non si tene in considerazione la natura fsica dell’alimento ma la sua carateristca estratva.

Aumenta il tenore di etanolo e quindi la componente lipoflica della soluzione.

D1 e D2 sono simulant specifci per aliment che hanno una componente lipoflica importante.

D1: utlizzato per i prodot latero caseari che sono costtuit da emulsioni in acqua con carateristche di

lipoflicità important dove nella formulazione hanno grassi con carateristche idrofobiche che possono

interagire con il materiale. Può anche essere utlizzato per le bevanda alcoliche con un contenuto alcolico

superiore del 20%.

D2: utlizzato per i prodot alimentari che contengono grassi liberi sulla superfcie come cioccolato. Post a

contato con il materiale plastco possono intervenire nei fenomeni di leaching di I e II sototpo, dato che i

grassi sono idrofobici e possono migrare per primi verso l’imballaggio andando a stuzzicarlo per il rilascio

dei suoi componente. Deve avere una distribuzione degli acidi grassi riportata nella tabella.

E: sostanza solida il cui nome commerciale è TENAX, che è un simulante solido granulare con granuli di

piccolissime dimensioni, i pori sono di circa 200 nm. È utlizzato quando l’alimento è solido e secco.

Migrazione di un materiale destnato a contenere farina o biscot secchi che non hanno grassi in superfcie,

della pasta. Essendo una polvere con granulometria molto sotle diventa utle per simulare il

comportamento estratvo di materiali solidi e secchi sopratuto per la tpologia di migrazione che

interessava le molecole volatli. È una sorta di adsorbente, tanto è vero che è lo stesso composto che si usa

nelle colonne di gas cromatografa. categoria delle molecole volatli.

Prove sperimentali

Come si fa a scegliere il simulante? Si fa una prova con tut quest simulant ; l’industria che fa packaging

deve controllare che i limit di migrazione globale e specifca non siano superat provando tut quest

simulant, se il materiale che esce dall’azienda non è destnato a un uso partcolare. Vendendo una

materiale che si dichiara essere idoneo a tut gli aliment si deve utlizzare tut quest simulant.

Se il contenitore è destnato a uno specifco alimento, come il PET per le botglie e quindi il contenitore

“botglia” si testa solo con il simulante A; se è destnato a contenere solo olio si testa con D2; se è

destnato a contenere aceto si usa il simulante B. Quando non si sa quale sarà l’applicazione defnitva, se si

conosce la produzione specifca per un certo alimento, si selezionano uno o più simulant

Si allestscono prove di contato che dipendono dal temperatura di contato e dal tempo, quindi la durata,

del contato. La legge da informazioni su quest due parametri ma dice che per queste prove si devono

selezionare le condizioni di contato che corrispondono alle peggiori condizioni di utlizzo di quel materiale.

Es: acqua in botglia. Le condizioni peggiori di utlizzo sono: la peggiore temperatura ambiente per circa un

anno. Se si prende in considerazione di Tetrapak per AQ, frigorifero per 6 giorni. Uno UHT temperatura

ambiente per 6-8 mesi a seconda dei mercat. Entrano in gioco le carateristche di conservazione e

distribuzione dell’alimento e la sua shelf life. La legge dice:

se il materiale sta a contato con l’acqua per più di 30 giorni, si fa la prova considerando 10 giorni come

tempo massimo di contato. Se si fa la prova di migrazione di una stoviglia come un mestolo nero in

plastca, sta a contato con l’alimento per meno di 5 minut, quindi si utlizza la condizione peggiore per

quell’oggeto. Stessa cosa per le temperature:

se sta a una T tra 20 e 40° C, la temperatura di prova è 40° C; quindi esistono combinazioni di tempo e

temperatura che nascono dalla conoscenza esata da quel che sarà il peggior utlizzo previsto per

quell’imballaggio. Contenitori microondabili: lasagna confezionata in atmosfera protetva che ha una shelf

life di 20 giorni in frigorifero. La condizione peggiore che vive questo contenitore è quella del passaggio in

microonde, quindi si va a considerare anche se per tempi brevi il ciclo di rinvenimento in microonde, 121° C.

scelte le condizioni di tempo e temperatura si passa in laboratorio per le prove sperimentali il cui

allestmento dipende dalla forma e dal materiale del contenitore.

Prove per calcolare la migrazione globale

Il caso più semplice è quello del flm che diventerà una busta o il contenitore nell’azienda alimentare,

quindi il flm steso. Se si ha quindi un materiale srotolabile da una bobina, si andrà a selezionare una

2

porzione del materiale, 1 dm , si taglia in 4 strisce e si appendono su un sostegno in acciaio inox. In questo

modi si tene teso il materiale e il sostegno con il materiale appeso come un appendiabit, lo posiziona

all’interno di un contenitore che può essere chiuso ermetcamente che contene una certa quanttà di

simulante a contato. Il materiale sul sostegno si immerge nel

simulante, infat la prova è per IMMERSIONE; quindi entrambe

le facce del materiale sono esposte al simulante e questa prova è

ammessa per i tut i materiali con spessore sotle come il flm

plastci per imballaggio. Questa prova è chiamata “prova di

migrazione DOUBLE SIDE”.

Il provetone si chiude e si posiziona in una cella di stoccaggio alla temperatura scelta prima, es. 40° C per 10

giorni. Il provetone si prepara in triplo o in quintuplo e si prepara alla stessa maniera il provetone che

contene lo stesso volume di simulante ma non il materiale di imballaggio e vengono stoccat. Dopo 10

giorni si osserva il risultato.

Se il materiale ha uno spessore che può infuenzare la migrazione, o se si vuole misurare la migrazione solo

da un lato, come un flm che ha una stampa su una superfcie; se si fa la prova per immersione, dai colori

della stampa potrebbero migrare delle sostanze che non

appartengono alla formulazione della plastca.

Si utlizza quindi un dispositvo per prove chiamate di SINGLE

SIDE, sono dispositvi in acciaio inox che permetono

l’esposizione al solvente simulante di una sola faccia del

materiale. Sono sistemi che si climpano, il simulante viene

inserito dall’alto e a contato con esso ci sarà solo una faccia

del materiale di confezionamento. La prova prende il nome di “prova di migrazione single side”. Anche in

questo caso si prepara da 3 a 5 dispositvi e uno di uguali dimensioni in cui è presente solo il simulante

senza il materiale di confezionamento.

Un’ altra tpologia di allestmento è quella su Contenitori fnit: vascheta, botglia, contenitore

tridimensionale può essere riempito con il simulante previa conoscenza della superfcie geometrica a

contato con il simulante e del volume de simulante che si aggiunge.

Terminat i 10 giorni si calcola la quanttà di massa persa dal materiale per unità di superfcie.

A, B, C, D1, sono facili da usare: terminato il tempo di contato; nella prova ad immersione si toglie il

portaprovino con il materiale; nella single side si recupera il simulante che essendo evaporabile si posiziona

in un crogiolo tarato di laboratorio e si fa evaporare ainchè io possa calcolare quanto è migrato andando a

pesare il crogiolo dopo l’evaporazione. È necessario sotrarre la quanttà migrata, alla quanttà di residuo

secco del solvente. Si pesa il crogiolo prima della prova, si pesa il crogiolo in cui è evaporato il simulante che

non è stato a contato con il materiale e quello in cui il simulante è stato a contato con il materiale. Si

2

otene la massa migrata e si rapporta al dm quindi alla superfcie del provino di materiale che è andata a

2

contato con il simulante e si otene il valore di migrazione globale espresso in mg/dm .

2

Da quel dm di materiale immerso nel simulante è migrata una quanttà M di sostanza che è la migrazione

2

globale che non dà indicazione di quale sostanza sta migrando. Migrazione globale: il limite è 10 mg/dm e

si confronta con il valore otenuto sperimentalmente. Se si è al di soto del limite vuol dire che la

migrazione globale è soddisfata, se è maggiore vuol dire che il materiale cede sostanze maggiormente di

quanto previsto dalla legge.

Il simulante D non è evaporabile, è olio.

Per il D2, la procedura è diversa. Le prove di contato sono le stesse: ritaglio del campione, immersione nel

simulante, ma fnito il tempo di contato, quindi i 10 gg a 40° C, l’olio non si può evaporare e rimane il

provino. Si lavora sul provino con un Soxhlet per estrarre l’olio, si pesa il provino prima e dopo l’estrazione

per vedere la quanttà di massa persa. A volte si passa a una quantfcazione con gas cromatografa quindi

esterifcando gli acidi grassi per stabilire la quanttà di massa emessa dal campione per vedere la quanttà di

olio che ha assorbito.

Le prove non sono banali ma richiedono tempo e soldi: una prova con simulant evaporabili costa sui 150

euro campione; quelle con olio fno a 300-400 euro a campione perché si hanno dei passaggi di estrazione

con Soxhlet ed evaporazione. Se si pensa a quant materiali produce un’azienda che fa packaging e quali

potrebbero essere le condizioni di contato diferent da usare, l’impianto legato alle prove cogent diventa

importante.

Prove per calcolare la migrazione specifca

Per la migrazione specifca le cose si complicano: i simulant sono gli stessi, le condizioni di contato si

selezionano con lo stesso principio (condizioni peggiori per il materiale) ma in partenza si devono conoscere

quali sono le sostanze che sono present nelle liste uniche / positve che hanno delle restrizioni.

La migrazione specifca fa riferimento agli aspet tossicologici di una sostanza; i limit di migrazione

specifca present per ogni sostanza nelle liste sono basat su assunzioni previst dall’EFSA tenendo conto

della tossicità della sostanza e del suo comportamento alla migrazione.

Le cose si complicano perché in un materiale plastco ci sono 10-12 sostanze che hanno delle restrizioni e

bisogna verifcare che non superino il limite magari con tut i simulant, quindi il piano analitco si amplifca.

Si assume che 1 kg di alimento contenga la sostanza in esame e che sia consumato da una persona di 60 kg.

Si assume che la sostanza provenga solo dall’imballaggio e che un 1 kg della sostanza sia contenuta nel

2

cubo con superfcie complessiva di 6 dm .

È stato proibito l’impiego di bis fenolo A per la realizzazione di contenitori per il baby food, biberon ecc.. e

ci sono restrizioni important. Questa sostanza è usato per il rivestmento di scatole di metallo, banda

stagnata, contenitori per il tonno e le conserve alimentari che sono rivestt di materiale polimerico. Si parte

dal valore di esposizione, threshold, per gli esseri umani che è considerato per il bis-fenolo A pari a 4 µ/kg

di peso al giorno. È un limite che viene dai tossicologi e al di sopra di queste assunzioni la sostanza

potrebbe diventare pericolosa. Il bis fenolo A si può trovare anche in scontrini del supermercato, in

contenitori di cosmetca, in altre font che non riguardano il packaging alimentare e quindi da studi

efetuat da un’allocazione solo il 20% di bis fenolo A dalle vernici o caotng utlizzat per il rivestmento

delle scatole. Quindi il limite di 4 µ/kg diventa 0.8 µ/kg se si considera solo come fonte il packaging e in

questo caso le vernici o il coatng.

C’è la persona di 60kg che assume al giorno 0.8 µ/kg di bis fenolo a e quindi al giorno ingerisce 48 µg di

sostanza. Si assume che la persona consumi 1 kg di alimento contenente la sostanza, quindi il migrante

specifco e che questo kg di alimento sia confezionato nel cubo. La concentrazione della sostanza diventa il

limite, 48 µg/kg trasformato e approssimato in mg diventa 0.05 mg/kg e questo rappresenta il limite di

migrazione specifca.

Nel caso del bis fenolo A non è ammesso nel packaging destnato ai bambini perché per il bambino non si

conoscono ancora i limit espostvi dato che non sono scientfcamente validat per i bambini. La Francia l’ha

bandito da tut i materiali.

Si esegue il contato con i simulant, su ogni simulante si applicano tecniche analitche specifche e si va alla

ricerca delle diverse sostanze e quantfcarle con il simulante. Dal punto di vista di laboratorio diventa

impegnatvo per arrivare a mg/kg e confrontarlo con il limite di migrazione specifco voluto dalla legge.

Un’azienda alimentare deve acquistare un materiale deve essere idoneo con i requisit nei limit. Spende

ogni anno migliaia di euro per queste prove perché è necessario che ogni prova sia rilasciata con un

certfcato con prove accreditate da ent terzi. La cosa più diicile per un laboratorio è interfacciarsi con

l’azienda che fa packaging per avere tut i detagli di migrazione del materiale. Si deve metere a punto una

tecnica per ogni migrante.

Requisito di inerzia sensoriale

Molto importante è il requisito di inerzia sensoriale

Alla base di molt reclami c’è il richiamo per odori anomali dell’alimento. Le modifcazioni sensoriali

negatve a carico dell’imballaggio non sono da escludere a priori e quindi è necessario andare a controllare

che l’imballaggio a contato con l’alimento non vada ad interferire con il proflo sensoriale dell’alimento ci

sono additvi che hanno un impato olfatvo-gustatvo sull’alimento. Si parla di alcuni additvi, di materiale

stampato, dei solvent di laminazione.. Le sostanze che possono essere coinvolte nel fenomeno di

migrazione sensoriale sono tante. Il materiale non deve cedere odori o sapori all’alimento, quando si parla

di difeto o danno sensoriale non ci sono limit quanttatvi, quindi come si fa a dire se un materiale cede

odori o sapori sgradevoli? Si deve determinare con dei test ma non ci sono limit che permetono di dire che

una sostanza cede un determinato tpo di sostanze e a livello di normatva europea non ci sono riferiment

su come condurre le prove sensoriali per poi verifcare che ci sia o meno una migrazione.

Entrano in gioco norme volontarie che descrivono alcune procedure operatve che possono essere utlizzate

per verifcare l’inerzia sensoriale.

Se una norma è volontaria, un’azienda la può seguire ma si può usare anche un metodo interno.

In Italia c’è la norma uni 10192 conosciuta da chi fa packaging e chi li compra, e che fornisce spunt sui

metodi per allestre prove sensoriali. I certfcat fat in un laboratorio esterno indicano i limit al di soto

della norma. Se non ci sono dei limit spesso non accompagna il certfcato complessivo di idoneità

alimentare. Se l’azienda che acquista è Barilla, verifca lei che il materiale vada bene oppure va nell’azienda

che stampa il materiale e dice che fa verifcare a terzi che non ci sia un impato olfatvo.

L’analisi olfatva o gustatva diventa importante perché se ci sono delle sostanze che migrano, possono

avere un impato olfatvo o gustatvo diferente a livelli anche molto bassi.

Es: la migrazione specifca dell’acetaldeide, migrante specifco tpico del PET, è 6 mg/kg di alimento. Il limite

tossicologico perché non faccia male al consumatore è di 6 mg/kg. A questo punto sembra impossibile

superare questo limite dato che è un composto anche molto odoroso. Se si preparasse una soluzione pari 6

ppm di acetaldeide e si lasciasse aperta, dopo poco tempo l’olfato la percepisce, quindi i limit di

percezione olfatva e gustatva di contaminant è molto avanzata e non si può trascurare, anche se il limite

di migrazione specifca è molto più alto. Le legge non dice di quantfcare esatamente in ppm la sostanza

olfatvamente pericolosa.

Test di Robinson

Nasce nell’industria cartaria che vende molto alle aziende di cioccolato. Il cioccolato al late assorbe molt

odori. Questo test, stato utlizzato e riproposto nella norma UNI 10192. Si prende il materiale, si piega a

fsarmonica per aumentare la superfcie di esposizione, si inserisce in un contenitore di vetro ermetco che

sul fondo ha una capsula con del cioccolato al late gratugiato che funge da simulante che è assaggiato e

annusato da un panel esperto. Si scelgono le condizioni di contato, t e T, dopo un certo tempo si preleva il

cioccolato e si ofre agli assaggiatori espert e si va ad atribuire sulla scala, l’intensità del gusto o dell’odore.

Il risultato è comparato con delle scale inserite nella norma 10192: se il punteggio medio dei panelist è

inferiore a 3 allora il materiale non cede odori sgradevoli; se è tra 3 e 4 si percepisce debolmente, se è 5 è

molto marcato. Nel caso del punteggio uguale a 5 l’azienda non dovrebbe commerciale il materiale. Questo

aspeto sensoriale è molto importante, è un punto critco di controllo.

I metodi sensoriali basat su un panel addestrato di persone, danno informazioni sulla percezione globale

dell’odore, sulle soglie olfatve e danno un giudizio di accetabilità, quindi non sono metodo quanttatvi. Se

mal condot sono imprecisi, soggetvi e non riproducibili. L’analisi sensoriale è basata su approcci

scientfci seri, se ben condota, è un test molto importante precisa, ripetbile e riproducibile. Si deve

addestrare il panel alla percezione degli odori e dei sapori, nelle grandi aziende ci sono persone selezionate

che danni riconoscono il proflo qualitatvo del prodoto.

Ai metodi sensoriali si abbinano metodi strumentali che consentono di identfcare o quantfcare le

sostanze volatli senza ricevere giudizio di accetabilità ma dare indicazioni più precise circa quelle molecole

che possono dare odori o sapori ma sono metodi costosi che necessitano di personale qualifcato ma che

non possono sosttuire una valutazione sensoriale oferta dai panel. Sono complementari ma non sono

suicient per un’analisi sensoriale.

Quando si vuole sapere la causa ci si appoggia ai metodi strumentali.

La responsabilità dell’idoneità alimentare è di chi fornisce le materie prime, perché deve usare solo

ingredient present nelle liste positve o in quelle uniche, e di chi si occupa delle condizioni di impiego. Si

suppone che il materiale abbia una migrazione globale di 15 mg/kg a 40° C per 10 giorni. Non è deto che il

materiale non sia idoneo al contato con gli aliment ma si testa con altre condizioni. Si può anche limitare

le condizioni di impiego per rispondere ai requisit stabilit per legge. Il non rispeto delle verifche viene

punito grazie una normatva specifca che prevede delle multe. L’azienda che produce il materiale può

rilasciare la “Dichiarazione di conformità” ossia un documento riassuntvo in cui si metono in evidenza tute

le condizioni in cui può essere utlizzato il materiale, le restrizioni e in cui si fa riferimento ai certfcat che

hanno rilasciato i limit di migrazione globale o specifca. La dichiarazione di conformità non la sfla il

laboratorio di analisi, ma l’azienda che produce il packaging e serve per avviare il prodoto all’azienda

alimentare.

Principali proprieti dei materiali usati nel packaging alimentare

MATERIE PLASTICHE

Sono materie organiche che derivano da risorse naturali, come il petrolio, quindi da font di carbonio che

lavorate con cracking permetono di otenere i monomeri che daranno origine ai polimeri plastci.

L’albero della plastca rappresenta l’origine delle materie plastche che sono di origine petrolchimica o

sintetca, perché il polimero fnale necessita di un processo di sintesi chimica per poter essere realizzato. È

dal costo del petrolio che dipende il costo delle materie plastche, che è sempre variabile per l’industria.

Le materie plastche sono diferent e non tute sono utlizzate in campo alimentare per un motvo legato ai

requisit di idoneità al contato che deve avere un polimero e le carateristche tecnologiche utli per

conservare gli aliment.

I polimeri che si utlizzano per il materiale di packaging hanno un alto PM le cui molecole sono costtuite da

unità che si ripetono per un certo numero di volte e sono legate tra loro da legami chimici covalent, quindi

stabili.

Polimero e macromolecola sono diversi: nel caso di polimero c’è la ripetzione di monomeri, nella

macromolecola, spesso, ci sono molecole diferent tra loro e non solo una singola unità che si ripete.

Quando si parla di un polimero usato per la trasformazione della materia plastca, si deve pensare

all’insieme di più catene polimeriche disperse nello spazio in maniera diferente.

Le struture di solito sono semplici: l’etlene è un gas, prodoto anche dai vegetali, che deriva dal cracking

del petrolio come gas ed è caraterizzata da un doppio legame. Molecola in forma gassosa.

Il propilene ha 3 atomi di C sempre con un doppio legame. Lo strene è il monomero del polistrene C H

6 5,

due atomi di C legat a un doppio legame ma con un anello benzenico. Sono struture semplici che danno

origini ai rispetvi polimeri e in questo passaggio si usa un parentesi quadra in cui c’è più il doppio legame

tra i due atomi di C perché diventano disponibili per unirsi ad altri monomeri dello stesso tpo. Si riporta

quindi la strutura senza il doppio legame e si rendono disponibili i due legami sugli atomi di C, a sinistra e a

destra e indica con n, fuori dalla parentesi, che l’unità ripetuta n volte. Sono ultrastruture molto semplici

con un’unica unità che si ripete nello spazio.

In alcuni polimeri, come il Polietlenterefalato si utlizza per le botglie, l’unità è formata da due monomeri

unit che vanno a formare l’unità di base che si ripete n volte.

Tabella con nomi e simboli che sono utilizzati per il riconoscimento dei materiali plastici

Le sigle sono present nelle schede tecniche e che

permetono di riconoscere anche dei polimeri compost.

Fino all’ EPS ci sono una serie di polimeri che sono utlizzat

da soli o insieme per dare delle struture.

Seguono poi alcuni polimeri come: PVOH indica un alcol,

quindi un polimero che nella strutura ha gruppi –OH.

PVOH, PVA, EVOH, PVDC ed EVA non sono mai usat da soli

ma in strat molto sotli per dare origine a struture

composte che rivestono un ruolo importante nel food

packaging, quindi in un struture combinate per ofrire al

materiale fnale determinate prestazioni.

PVC, EPS ecc. possono dare origine a manufat compost

dal solo polimero oppure dal solo polimero e altre

struture nel caso in cui si vogliano otenere prestazioni

partcolari.

In questo caso, le sigle sono associate a dei prodot

già trasformat, non a caso. Non tut i polimeri si

prestano ad essere trasformat in determinat ogget.

Es: il PE è il più facilmente riciclabile ma non si presta

al processo di trasformazione in botglia perché essa

implica soiaggio e di stro. Quindi ogni polimero si

presta alla realizzazione di determinat ogget.

Le vaschete per lo yogurt e per la gastronomia sono

in PP, EPS e poco spesso PVC.

I flm estensibili per l’avvolgimento dei prodot sono

fat da LDPE, PVC ma non da PET perché non è

lavorabile e non si può trasformare per questo scopo.

Utlizzi delle materie plastche in ambito alimentare: HDPE, LDPE e PP appartengono alla famiglia delle

poliolefne ed insieme occupano più del 50% degli utlizzi nell’ambito del food packaging; seguono poi il PET,

PVC, poliammidi ed altri.

Economia circolare o sostenibilità: arrivare a delle struture che devono essere riciclate e riutlizzate ma

signifca anche ridurre il più possibile il numero dei polimeri che possono essere usat nel food packaging.

Le poliolefne e il PET saranno sempre più supportat, mentre si punta a ridurre uso di PVC e polistrene. La

maggior parte di quest materiali sono usat per imballaggi fessibili rispeto a quelli rigidi come vaschete,

vassoio o contenitore per lo yogurt.

La scelta che si deve fare per l’individuazione del polimero, è fata sulla base di alcune carateristche che il

polimero deve avere come: se si deve creare un imballaggio fessibile, esso deve poter essere saldato;

barriera ai gas e vapori…

Tute le proprietà funzionali diventano fondamentali. Si sceglie un polimero sulla base delle sue

carateristche intrinseche.

Natura delle materie prime

La classifcazione delle materie plastche diventa un approccio per capire le carateristche delle materie

plastche di origine vegetale.

Biobased: di origine naturali, derivano da struture alimentari come amidi, a base di gelatne, proteine

vegetali come il glutne, quindi struture polimeriche con carateristche di flmabilità ma con origine diversa

da quella petrolchimica infat si distnguono polimeri plastci di sintesi oppure polimeri plastci naturali.

L’impato nel setore del food packaging. Il PLA, acido poli latco, a è un polimero naturale otenuto dalla

polimerizzazione dell’acido latco anche ad opera dei MO, ha partcolari carateristche di flmabilità e può

essere lavorato per otenere determinate carateristche di saldabilità e permeabilità ai gas. Quest

materiali occupano ancora una % molto piccola per la reperibilità dei materiali, per il costo elevato e perché

spesso, nonostante siano flmabili, non hanno le prestazioni tecnologiche utli per conservare l’alimento.

Ancora non sono pront a sosttuire completamente i materiali di sintesi. Un materiale biodegradabile è

diverso da un materiale compostabile o da uno sintetco. Il biodegradabile in presenza di compost si

degrada in tempi molto brevi.

Un materiale compostabile ha la necessità di essere convertto da specifci enzimi in carbonio, idrogeno..

che in normali condizioni di conservazione non si atuano.

Meccanismo di polimerizzazione

Può essere: polimerizzazione per addizione o catena. Interessa tut quei monomeri che presentano un

doppio legame che viene sfrutato nella fase di polimerizzazione. Quest monomeri devono essere lavorat a

opportuni temperature e pressione. Il processo non avverrebbe se non ci fossero dei catalizzatori che

possono favorire l’apertura del doppio legame e quindi il procedere delle reazioni di tpo radicalico: si

forma un doppio legame, si forma il radicale che prosegue fno alla reazione di terminazione e quindi alla

generazione di un polimero avente un determinato peso molecolare.

Il catalizzatore viene scelto a seconda di come si vuol fare procedere la reazione. È una molecola che poi

dovrà essere allontanata per questoni di idoneità alimentare altriment potrebbe migrare negli aliment

perché non legata covalentemente alla catena. Si arriva alla terminazione che porta alla rimozione di specie

reatve, quindi radicaliche. Queste reazioni avvengono in grandi reatori, nelle aziende chimiche o di

origine petrolchimica. Il polimero che arriva nelle macchine per la lavorazione ha la forma di un piccolo

granulo oppure può essere una sorta di gel se il PM che si otene nella polimerizzazione non è troppo

elevato. La polimerizzazione a catena avviene rapidamente in un reatore a temperatura a pressione

controllate e intanto che si viene a generare un polimero, nella miscela ci saranno specie reatve in grado

di reagire nuovamente e delle catene polimeriche in accrescimento o che hanno raggiunto la reazione di

terminazione e non sono in grado di aggiungere un’altra molecola. Nel caso di un materiale destnato

all’uso alimentare si deve fare in modo che il numero di macromolecole polimeriche sia molto basso perché

il numero di macromolecole che non reagiscono devono avere una forma tale da non migrare; quindi la

resa di polimerizzazione deve essere molto alta.

Se si sta parlando di polietlene, il monomero è l’etlene che è un gas, quindi esso migrerà più facilmente

nell’ambiente che nell’alimento. Ci sono delle cassete per la fruta che ormai sono fate di materiale

plastco che vengono aperte o chiuse dagli operatori, la plastca è HDPE che ha come rischio il rilascio di

etlene. Per evitare che l’etlene interferisca con la maturazione del fruto, si devono far maturare le

cassete in ambiente lontano da esso.

Altri polimeri si formano per condensazione. Ci sono due monomeri reatvi che si uniscono tra di loro

eliminando una molecola di acqua o un’altra molecola.

Nel caso del PET, i monomeri che lo costtuiscono sono: l’etlene glicole, quindi un dialcol che reagisce con

l’acido terefalico; condensano in un ambiente opportuno con catalizzatori specifci, l’eliminazione di una

molecola d’acqua dà origine a due monomeri unit che si ripeteranno n volte per dare origine al PET.

Un altro polimero che si otene per condensazione è il nylon o poliammide. Durante la sua formazione si

elimina una molecola di HCl, e non di acqua. Si parte dal cloruro di adipoile che reagisce insieme a una

catena con l’esametlendiammina eliminando HCl e la strutura che si otene ripetuta n volte è la

poliammide Nylon 6,6.

Polimeri che si otengono per addizione

A volte LDPE e HDPE non sono visibili. Se si pensa a come è fato un Tetrapak, ossia un cartone con flm

protetvo impermeabile ai liquidi con PE con la funzione principale di creare delle saldature adeguate ai

costtuent che permetono di avere la protezione una volta che si realizza il contenitore funzionale. In un

late fresco confezionato in tetrapak l’alluminio non c’è perché la shelf life è di 7-8-10 giorni e il

decadimento della qualità dell’alimento dipende dalle carateristche del late.

L’LDPE è fato da un serie di catene principali con delle ramifcazioni abbastanza lunghe e disposte

irregolarmente sulla catena principale. Quando si genera un polimero infat non c’è una sola catena ma

molte, e viene deto a bassa densità perché le ramifcazioni lunghe e irregolari creano un impedimento

sterico all’impaccamento delle catene principali. Si creano tant spazi vuot proprio perché diventa diicile

ammassare le catene principali. Questo fa si che il polietlene con queste carateristche abbia una bassa

densità.

Nell’HDPE c’è una catena principale molto lineare e poco ramifcata. Avendo queste ramifcazioni molto

corte, fanno si che le catene principali possano ammassarsi tra loro e quindi a parità di volume c’è una

quanttà di massa maggiore e quindi una densità più alta.

Si parte sempre dall’etlene, si utlizzano catalizzatori diversi, condizioni di temperatura e di pressione

diverse per otenere l’LDPE o per l’HDPE che non sono complementari né simili. L’LDPE si usa

principalmente per creare dei flm, l’HDPE si presta per le sue carateristche morfologiche ed è usato per lo

stampaggio a caldo come ad esempio nelle botglie.

LDPE

Polimero di addizione dell'etlene otenuto per polimerizzazione ad alta temperatura e pressione (indicato

anche come polietlene alta pressione); ne deriva una strutura molto ramifcata con numerose e corte

catene laterali, media cristallinità (40%). Intervallo termico di utlizzo da -40 ° C a +80° C. Da fessibile a rigido

secondo la densità. Permeabilità bassa (alta barriera) all'acqua, altssima all'ossigeno e alla CO . Eccellent

2

carateristche di isolamento eletrico. Resistente ad acidi, alcali, oli (+/-) , alcoli. Non è resistente ad agent

ossidant, solvent organici a caldo, tensioatvi. Poco trasparente per la presenza di molte sferulit. Di basso

costo, non presenta problemi di idoneità alimentare. È un polimero che in fase di lavorazione è sempre

addizionato di additvi antossidant perché il polimero stesso tenta ad invecchiare nel tempo e

invecchiando perde le carateristche di barriera e deve essere proteto dalla luce solare durante la

conservazione. Il PE salda molto bene intorno ai 110° C. Ha una densità di 0,91 – 0,92 circa

HDPE

Polimero di addizione dell'etlene otenuto per polimerizzazione a bassa temperatura e bassa pressione

grazie all’uso di specifci catalizzatori; ne deriva una strutura lineare con poche ramifcazioni, elevata

cristallinità (>60%). Intervallo termico di utlizzo da 25 ° C a +120° C. Da fessibile a rigido secondo la densità.

Permeabilità molto bassa all'acqua, parecchio alta all'ossigeno e alla CO . Eccellent carateristche di

2

isolamento eletrico. Resistente ad acidi, alcali, oli, alcoli. Non resistente ad agent ossidant, solvent

organici a caldo. Di basso costo, non presenta problemi di idoneità alimentare.

Invecchiando, il polimero cambia la permeabilità nei confront delle sostanze e deve essere proteto grazie

ad atvi nel corso della trasformazione. La temperatura di saldabilità cambia in base al polimero 100-

110° C. Non ha partcolari problematche nei confront dell’idoneità alimentare. È processato con l’impiego

di additvi antossidant. Ha una densità di 0,94 -0,96.

LLDPE

La terza variante del polietlene è il POLIETILENE LINEARE a BASSA DENSITA’ che presenta corte

ramifcazioni laterali. Impediscono al polietlene di agglomerarsi lungo la catena principale ma le catene

sono regolari. Nel tetrapak si trova più di uno strato di polietlene.

Tabella comparatva tra LDPE e HDPE

La trasparenza è più alta dove ci sono le ramifcazioni più ampie quindi dove la densità è più bassa che

comporta che la radiazione luminosa abbia meno probabilità di incontrare la materia e non sarà deviata.

Quindi il più trasparente è LDPE.

Il punto di rammollimento è il punto in cui il polimero modifca le sue carateristche termomeccaniche, è

un intervallo che si avvicina a quello di saldabilità. Intorno ai 100° C l’LDPE rammollisce mentre l’HDPE ha

una saldatura più elevata.

L’estensibiità è la deformazione. Chi dei due si deforma di più? L’LDPE. L’HDPE è più rigido avendo

ramifcazioni più corte e non si presta all’allungamento. Ipotzzando di avere due flm con lo stesso

spessore, l’LDPE ha un’estensione del 500%.

Entrambi non sono materiali polimerici ad elevata barriera ai gas. È più barriera ai gas l’HDPE perché il

passaggio di gas e vapori è ostacolato dalla strutura più compata.

La resistenza ai grassi è importante, più bassa per l’LDPE. Diventa importante quando ci sono dei sacchi o

delle buste dedicate al contenimento dei cibi. Ad esempio nella ristorazione colletva, i piat per le mense

la resistenza ai grassi si legge come la capacità di un grasso di scivolare meglio sulla superfci.

I PE perché non sono barriera all’ossigeno ma alle molecole d’acqua?

Il PE non è polare. L’ossigeno gassoso, O , ha una carateristca di non essere polare. Quindi non c’è una

2

barriera e l’interazione con la matrice nelle diverse fasi diventa più semplice. L’acqua è una molecola polare

ed è ostacolata da interazioni idrofobiche perché il substrato è apolare e queste interazioni non favoriscono

la fase di adsorbimento e poi di difusione negli spazi intra ed inter molecolari. Quindi se si deve conservare

un biscoto secco va bene utlizzare il PE, ma se il biscoto è rivestto di cioccolato, allora il materiale deve

essere barriera all’ossigeno che ossida il cioccolato quindi il PE di per sé non va bene come materiale.

Il PE appartene alla famiglia delle poliolefne come HDPE e LDPE, si otene per addizione del propilene e il

gruppo CH3 fa cambiare di molto le carateristche fnali di un polimero e degli ogget che si creano, inoltre

fa da ostacolo al passaggio di vapore acqueo. Quindi il PE è considerato il migliore per quanto riguarda la

barriera contro il vapore acqueo. Un altro impiego è nel setore dell’imballaggio fessibile per le insalate di

IV gamma perché in questo caso non ci serve una barriera all’ossigeno e all’anidride carbonica.

POLISTIRENE

Un altro polimero importante che si otene per addizione, è lo POLISTIRENE che ha un doppio legame e un

anello benzenico. Dal punto di vista dell’idoneità alimentare, se migra negli aliment potrebbe esse un

problema. Lo strene monomero è un gas e ha un limite di migrazione specifca indicato nei regolament, e

corrisponde a un limite di rilevabilità analitco. Il monomero non deve essere presente, o deve essere al di

soto di cert livelli, e devono essere usat dei meccanismi di polimerizzazione molto eicaci.

Il polistrene ha una permeabilità molto bassa all’acqua, e rispeto ai PE, presenta una media barriera

all’ossigeno e alla CO . Il polistrene ha una strutura interessante dal punto di vista del processamento se si

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trova in una strutura atatca e amorfa.

PVC

Si trova in flm estensibili, in contenitori, in flm di spessore un po’ più alto rispeto a quello dei flm

estensibili. È formato per polimerizzazione del cloruro di vinile, monomero altamente tossico (cancerogeno,

mutagenico). Si usa perché i processi di polimerizzazione che portano al polimero sono molto eicaci e i

residui del monomero sono molto molto bassi. Nel discorso dell’economia circolare, è un materiale che si

vorrebbe eliminare dalla catena del packaging alimentare. L’atomo di cloro rende la strutura una buona

barriera all’acqua e anche all’ossigeno e alla CO , questo se il materiale è fato solo da PVC. Quello che si

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usa in cucina non contene solo PVC ma anche degli additvi polimerici che lo rendono estensibile perché da

solo è relatvamente rigido.

Ordine crescente di permeabilità all’ossigeno: PVC, POLISTIRENE, POLIPROPILENE, HDPE e LDPE.

POLIESTERI

Famiglia molto ampia.

PET

Presenta una permeabilità molto bassa all’acqua e all’ossigeno. Non è una barriera suiciente per

conservare la CO che si trova ad esempio nella Coca Cola.

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Tatcità

Altro metodo usato per classifcare le materie plastche è la tatcità: fa riferimento alla morfologia del

polimero e alla disposizione che nel piano ha il gruppo adiacente a quello che era prima il doppio legame.

Se si pensa ad una catena principale, il gruppo –CH3 potrebbe stare al posto di R o sempre sopra o soto. In

seguito alla polimerizzazione, a livello spaziale il gruppo – CH3 dove fnisce?

La polimerizzazione e l’uso di catalizzatori specifci permetono di controllare la stereochimica della

reazione quindi otenere polimeri ATATTICI, ISOTATTICI E SINDIOTATTICI. Quindi la posizione di un gruppo

funzionale nello spazio modifcherà completamente le carateristche del polimero fnale in termini di

processabilità. Si parla di disposizione atatca quando il gruppo funzionale è disposto casualmente al di

sopra e al di soto del piano. Questa disposizione non infuenza il PE. Ma nel caso del polistrene o del

polipropilene si

Si parla di disposizione isotatca, quando i gruppi funzionali si posizionano al di soto o al di sopra del piano

in modo regolare, quindi da un unico lato del piano.

Si parla di disposizione sindiotatca quando il gruppo funzionale è alternatvamente collocato sopra e soto

il piano della catena. Disposizione molto regolare e organizzata.

La disposizione è importante per la defnizione e l’otenimento dei polimeri. Prima si usava il PE in forma

atatca che dava luogo a un gel. Giulio Nata ha messo a punto un catalizzatore specifco che ha permesso

di lavorare sulla stereospecifcità del polimero arrivando ad inventare la forma isotatca del PE otenendo

un materiale cristallino e non gelatnoso che trova molte applicazioni.

Peso molecolare

Quando si parla di un polimero non si ha un PM unico, perché il materiale fnale che si va a processare è

costtuito da tante catene polimeriche aggrovigliate nello spazio. Il PM di un polimero lavorabile,

nell’ambito del packaging alimentare, va dai 50.000 ai 200.000 dalton. A seconda della resa di

polimerizzazione e del processo di polimerizzazione che si utlizza si può andare a giocare in un range di pesi

molecolari molto vario. Dal punto di vista della frequenza, hanno una dispersione gaussiana che ci mostra

come in un polimero siano present n macromolecole polimeriche con un PM medio ma la distribuzione

può anche essere molto varia. Ciò dipende da chi processa il polimero. Il PM infuenza alcune carateristche

del materiale fnale:

6) maggiore è il PM, più il polimero avrà carateristche di rigidità

elevata e quindi diicilmente lavorabile a caldo, perciò i polimeri a

PM baso sono utlizzat come saldant, rivestmento, ecc.

7) minore è il PM più sarà fessibile, viscoso e adesivo.

Il PM si ricava sperimentalmente con analisi cromatografche, quindi

separazioni su colonna che permetono di otenere dispersioni variabili da

polimero a polimero.

Comportamento al calore

È una carateristca molto complessa, che viene studiata quando si deve metere appunto il processo di

lavorazione del polimero stesso. Ci permete di distnguere:

 Polimeri termoplastici. Sono i più utlizzat nel packaging alimentare. Riscaldandoli al di sopra della T

ambiente rammolliscono progressivamente fno alla loro fusione, dove la libertà delle

macromolecole è massima. Una modifca progressiva consente di individuare un range di T utli al

loro processamento, alla loro lavorazione. Un riscaldamento successivo al primo non porta

all’alterazione irreversibile del polimero, cambiano alcune carateristche del polimero ma resta

lavorabile. Alcuni tratament vengono efetuat proprio dopo la loro lavorazione, in modo da poter

fare modifcazioni al manufato fnale.

 Polimeri termoindurenti. Sono poco impiegat nel packaging alimentari, più nella produzione di

tappi per botglie o per rivestment partcolari. Quest polimeri sono chiamat anche resine

termoindurent. Presentano nella loro strutura numerosi legami covalent crociat che al momento

del riscaldamento si formano: il calore porta alla generazione di legami covalent intracatena e

quando il polimero si rafredda, sono stabili. I retcoli che si formano quindi rendono il polimero

molto resistente dal punto di vista meccanico ma la loro processabilità è limitata a range di T molto

ristrete. Una nuova fornitura di calore però potrebbe portare ad una disgregazione,

destabilizzazione del polimero, perché i legami crociat tendono a rompersi e non si avrà più la

strutura di partenza.

Morfologia

L’organizzazione interna delle catene macromolecolari infuenza molto le proprietà meccaniche, otche e

difusionali del materiale fnale. Possiamo distnguere i polimeri in:

 Aimorf. Hanno una strutura spaziale delle catene macromolecolari (tut i polimeri che

compongono l’unità fnale) dispersa nello spazio, le catene sono disorganizzate nello spazio.

 Cristallini. Le carene macromolecolari sono organizzate in modo ordinato nello spazio. I polimeri in

forma completamente cristallina sono diicili da lavorare, per cui spesso si usano polimeri amorf o

parzialmente cristallini, anche se la cristallinità infuenza positvamente le proprietà di permeabilità.

 Parzialmente cristallini.

Durante la lavorazione a caldo dell’HDPE, opero l’estrusione per otenere un flm per otenere le buste. Se

la fase di rafreddamento è molto rapida, le catene macromolecolari, che si trovano in elevato movimento,

non hanno il tempo di riorganizzarsi e restano in uno stato amorfo e disorganizzato. Viceversa se il

rafreddamento avviene lentamente, ci può essere il tempo necessario ainchè le catene polimeriche si

organizzino in modo ordinato. Una modalità con cui posso controllare la formazione di zone cristalline nel

polimero è la T di rafreddamento dopo l’estrusione. Un’altra modalità è l’impiego di promotori di

cristallizzazione, ovvero agent nucleant che in fase di rafreddamento generano delle zone opportune

ainchè le catene polimeriche possano organizzarsi. Questa organizzazione spaziale diventa molto

importante per le carateristche fnali che avrà il materiale fnale. Queste zone organizzate all’interno di

una strutura amorfa prendono il nome di cristallit: è come se ci fossero due fasi nello stesso materiale,

una completamente amorfa e una più organizzata e cristallina. La presenza delle diverse zone mi dice che

riscaldando il materiale si andrà incontro a modifche diverse della zona amorfa e di quella cristallina e il

polimero di comporta diversamente rispeto al polimero completamente amorfo. Ci possono essere delle

conformazioni cristalline molto complesse che al microscopio eletronico tramite raggi x si possono

osservare ad esempio le lamelle, impaccate in modo molto organizzate all’interno di un polimero

completamente amorfo a dare sferulit, il cui diametro (centnaia di nanometri) è tale da interferire con le

radiazioni della luce visibile producendo la tpica opacità.

La presenza di zone cristalline porta a:

 Aumento di rigidità

 Aumento della resistenza al calore. Serve più calore per fondere un materiale cristallino rispeto ad

un materiale amorfo.

 Aumento della barriera ai gas, perché le zone cristalline sono altamente impaccate e il trasporto di

gas è più diicoltoso.

 Perdita di trasparenza. La luce atraversando un polimero amorfo, incontra con molta probabilità

dell’aria, mentre se passa atraverso un polimero cristallino ha più probabilità di incontrare della

materia, per cui la radiazione viene deviata. La deviazione della radiazione porta ad un aumento di

opacità e diminuzione di trasparenza.

TEMPERATURA DI TRANSIZIONE VETROSA (Tg). È una T molto importante per i polimeri, ovvero quella T alla

quale il polimero, quindi tute le catene polimeriche che lo compongono, presentano la minima mobilità ed

è la T alla quale gli spazi inter e intramolecolari sono ridot. Consente di individuare una soglia importante

per i polimeri. Se mi porto ad una T:

 T > Tg: le catene macromolecolari sono in grado di deformarsi, variano le conformazioni quindi la

disposizione nello spazio dei singoli atomi. C’è quindi una mobilità maggiore, le catene polimeriche

si muovono con facilità e anche i fenomeni di trasmissione dei gas sono più facilitat.

 T < Tg: il movimento delle catene macromolecolari è impedito quindi il polimero si trova ad uno

stato vetroso. Gli spazi inter ed intra molecolari sono ridot e ho una minore permeabilità a gas e

vapore.

Nel caso dei polimeri amorf e cristallini la Tg diventa importante: per polimeri amorf, la Tg diventa

fondamentale, mentre per i polimeri cristallini è molto importante la T di difusione. Ci sono dei polimeri,

come il PET con Tg di 69° C: se lo utlizzo a T ambiente in una forma come la botglia, mi trovo al di soto

della sua Tg per cui le catene polimeriche sono impedite nel movimento, per cui sfruto questa

carateristca per avere una minore permeabilità ai gas e il polimero si dice che è allo stato vetroso. Se

prendo invece il LLDPE, la sua Tg è di -25° C, quindi è al di soto dello 0; quando però uso il polimero mi uso

a T di frigorifero o ambiente, in ogni caso sopra alla sua Tg, quindi quando sono al di sopra della Tg le

catene polimeriche hanno una mobilità più alta, sono favorit gli scambi gassosi e di dice che il polimero si

trova allo stato gommoso. Stato vetroso e gommoso sono due stat important perché, essendo in funzione

della T, possono governare certe proprietà dei materiali.

La temperatura di transizione vetrosa è defnita come “il livello energetco al quale si registra la minima

mobilità delle molecole ed una riduzione signifcatva del volume libero”. È molto utle per discriminare i

polimeri amorf da quelli cristallini.

Se parlo di un polimero completamente amorfo la Tg si può trovare allo stato vetroso o gommoso; se ho un

polimero completamente cristallino la Tg non è molto importante perché la mobilità è già ridota. Se vado a

riscaldare un polimento parzialmente cristallino, la parte amorfa si comporterà in un certo modo e la parte

cristallina in un modo diferente. Ciò deve essere tenuto conto nella fase di processamento, perché devo

tenere conto delle carateristche fnali del polimero.

Per conoscere le proprietà termoplastche di un materiale parzialmente cristallino, amorfo o

completamente cristallino, devo ricordarmi della proprietà meccanica di trazione. Questo grafco mi

consente di capire qual è la rigidità del materiale. Maggiore è il coeiciente angolare del trato della curva

(vedi test alla trazione) e più rigido è il materiale, e viceversa. Questo grafco è ricavato con prove

sperimentali in laboratorio, condote con dinamometro a T costante. Per ogni T di lavorazione posso

condurre dei test di deformazione per riuscire a ricavare il modulo di rigidità che è il coeiciente angolare

del trato della reta. Quindi processando il materiale a diverse T e analizzando il suo modulo di rigidità,

posso ricavare un grafco dove sulle meto il modulo di rigidità che otengo alle diverse T (sulle X). In

questo caso, non si è più ad una T costante ma si osserva come varia il modulo alle diverse T. Quindi

otengo per ogni T un valore del modulo di rigidità e inserisco quest valori nel grafco ricavando la curva.

→ Il polimero cristallino, a T basse ha un modulo di rigidità alto e

rimane pressochè costante aumentando anche di molto la T, quindi

spostandomi sull’asse delle X a valori più alt di T. Ciò signifca che in un

polimero cristallino la T non ha un grande efeto sul modulo di rigidità,

fno ad un certo punto, dove il modulo di rigidità crolla, per cui il

materiale non è più rigido. Questo avviene quando si raggiunge la T di

fusione. Per un polimero cristallino quindi, la T più importante è quella

di fusione, cioè la T alla quale si passa da uno stato solido ad uno stato

fuido. Questo avviene in un range di T molto ristreto. Se devo

processare a caldo un materiale cristallino, ho un intervallo di T al quale lavorare.

→ Il polimero amorfo ha anch’esso un modulo di rigidità elevato a basse T. Quando aumento la T e

supero la zona di transizione vetrosa, il modulo di rigidità non resta costante ma cambia. Quindi fornendo

calore, la mobilità delle molecole aumenta e cambia di sicuro il modulo di rigidità, che diminuisce

progressivamente, passando da una zona di transizione più o meno ampia a seconda del polimero, ad una

zona cosiddeta “stato gommoso” del polimero. Abbiamo quindi il polimero fuido ma lavorabile e ho un

intervallo di T più ampio a cui applicare trasformazioni al polimero stesso. Per un polimero amorfo quindi

non è importante la T di fusione ma la T di transizione vetrosa.

→ Il polimero semicristallino ha un comportamento intermedio, a seconda del grado di cristallinità,

quindi dal numero di zone cristalline all’interno del polimero. Esse andranno incontro ad un

comportamento come quello dei materiali cristallini, quindi passeranno allo stato fuido solo quando si

raggiunge la T di fusione. Contemporaneamente, la zona amorfa del polimero si modifcherà passando ad

uno stato gommoso lavorabile.

La Tg può essere modifcata grazie all’uso di additvi plastcizzant o plastfcant, ovvero additvi che aggiunt

al polimero si posizionano tra le catene polimeriche creando più spazi vuot e liberi, impedendo

un’organizzazione cristallina del polimero. Aumenta molto la mobilità delle molecole rendendo il polimero

lavorabile a caldo perché modifca la sua Tg. Inoltre, aumentando il PM, aumenta la Tg. È positvo o

negatvo aumentare Tg? Dipende dal polimero e dal tpo di applicazione. Perché la botglia di PET non

viene utlizzata per la conservazione della birra o di altre bevande che richiedono pastorizzazione? Perché

un tratamento a caldo su un polimero che ha Tg=69° C, provocherebbe il collasso della strutura. Quindi nel

caso del PET, aumentare la sua Tg sarebbe un bene perché potrebbe essere usato in applicazioni di

riempimento a caldo. Ciò però non è molto semplice.

Organizzazione struturale

Possiamo distnguere:

• Omo-polimeri, costtuit da una stessa unità che si ripete, come il PE, dove l’etlene è ripetuto n

volte, il PPE, dove il propilene è ripetuto n volte, ecc. Si possono distnguere:

 Omopolimero lineare, come il PE.

 Omopolimero ramifcato, come LDPE

 Omopolimero ladder

 Omopolimero a petne

Co-polimeri, costtuit da unità di diverso tpo che si ripetono.

o Copolimeri lineari

- Random, dove le unità si distribuiscono in modo casuale

- A blocchi, dove le polimerizzazioni sono molto ben organizzate, in una parte del polimero c’è

un’unità ripettva, poi si aggiunge l’altra, e così via.

- Alternata, dove si riesce a regolare l’alternanza esata di due monomeri che si ripetono.

o Copolimeri ramifcat

La polimerizzazione oggi riesce anche a organizzare in modo morfologico e organizzato di catene laterali,

quindi grazie ad un livello di ricerca elevato, si riescono a gestre delle struture morfologiche molto

interessant. Si riescono anche a polimerizzare degli additvi antossidant. Per ridurre il rischio di migrazione

si è cercato di co-polimerizzare degli additvi che fnivano legat covalentemente alla catena principale che

non erano liberi in matrice. Ciò ha abbassato il rischio di migrazione di certe molecole nell’alimento.

Materiali fessibili e tecniche di lavorazione

Per arrivare ad otenere materiali fessibili, si parte dai materiali plastci di origine sintetca o naturale. I

materiali fessibili sono defnit come “pellicole plastche monomateriale (costtuite da un solo tpo di

materiale) o struture composite (in cui entrano in gioco più materiali diversi) otenute per coestrusione o

per laminazione di materiali diversi, che possono comprendere anche sotli fogli metallici o di carta o

cartoncino”. La coestrusione è un processo che interessa solo i materiali plastci, mentre la laminazione è

un processo che interessa anche materiali di altro tpo. I materiali fessibili quindi possono essere materiali

plastci monomateriale (più diicile da trovare), materiali platci compost da più polimeri plastci o da più

strat dello stesso polimero, o materiali composit, ovvero struture composte da più materiali diversi. La

maggiorparte dei materiali fessibili utlizzat sono costtuit da materiali composit. Esempi:

- Sacchet dei biscot: busta fessibile prodota con materiali composit (carta, plastca e alluminio)

per laminazione

- Vascheta di salumi: materiale plastco composto da più strat otenut per coestrusione o per

laminazione

- Buste dell’insalata: monomateriale, è solo PPE, ma a 3 strat.

- Snack: imballaggio fessibile di PPE ma con alluminio stratfcato, perché deve essere creata una

elevata barriera ai gas (Al) e all’umidità (PPE).

Per arrivare ad otenere un imballaggio fessibile devo lavorare il polimero con diverse tecniche di

lavorazione.

1. La prima operazione eseguita è l’ESTRUSIONE. Può essere realizzata per creare:

- flm piani

- flm a bolla.

2. Una volta che il materiale viene estruso, otengo il flm monomateriale, che può essere lavorato

ulteriormente con OPERAZIONI DI RIFINITURA:

• Orientamento

• Metallizzazione

• Rivestmento del materiale monomateriale con resine, coatng, ecc.

3. Se con queste operazioni di estrusione e fnitura non otengo le carateristche utli alla

conservazione dell’alimento, c’è la possibilità di creare STRUTTURE COMPOSITE, quindi di unire materiali

diversi, polimeri diversi in operazioni chiamate

• Laminazione

• Coestrusione.

L’industria petrolchimica ci fornisce i granuli di materia plastca, ovvero i polimeri con le carateristche

desiderate. L’azienda che processa il materiale deve acquistare granuli che abbiano carateristche idonee al

materiale di imballaggio alimentare, che hanno già al loro interno tut gli additvi, i colorant, ecc. per

otenere l’imballaggio desiderato. Devo conoscere l’indice di fuidità della

materia plastca prima di inviarla all’estrusore. Questo indice viene anche

chiamato Melt Flow Index (MFI,. La prova viene efetuata inserendo il

granulo di polimero in una camera di prova riscaldata e viene portato allo

stato fuido. Viene utlizzato un calco specifco in base al polimero che sto

lavorando. Un carico viene posizionato al di sopra di un pistone che spinge

il polimero fuso atraverso un ugello calibrato. Il paso del polimero fuso

estruso in 10 minut viene registrato come indice di fusione o di fuidità: minore è il peso del polimero

misurato e meno fuido è il polimero, e viceversa.

Per poter trasformare il polimero a partre dal granulo solido, è

necessario inserirlo in una macchina chiamata estrusore. L’estrusore

per realizzare i flm plastci è una macchina di dimensioni variabili

caraterizzat da parte in comune. Sono macchine a sviluppo

orizzontali, con una tramoggia di carico dove sono caricat i granuli di

materiale plastco e se ne può trovare una seconda negli estrusori industriali dove sono caricat gli additvi.

È costtuito da un corpo cilindro riscaldato al cui interno si trova una vite senza fne; il corpo cilindrico

termina con una testata di estrusione o trafla che può dare origine a due tpi di flm: flm piano o flm a

bolla. Quest estrusori sono utlizzat per creare:

• flm plastci, ovvero quei materiali che all’uscita dall’estrusore hanno uno spessore < 250micron

• foglie, con spessore tra 250micron e 1mm

• lastre, con spessore >1mm.

All’interno del corpo cilindrico possono esserci anche più di una vite senza fne che ruotano in modo

organizzato. Sono caraterizzate da un corpo che progressivamente verso la testa dell’estrusore si allarga. Il

polimero viene caricato dall’alto e grazie alle lamine di riscaldamento si porta progressivamente alla T utle

per la sua lavorazione (stato fuido) usando un gradiente di T e grazie anche all’azione meccanica della vite

senza fne che permete una trasformazione del polimero da solido a fuido. Le lamine di riscaldamento

sono impostate usando un gradiente di T: la T man mano sale raggiunge il suo livello nella parte centrale

dell’estrusore per poi diminuire progressivamente. Quando il polimero esce dalla testa dell’estrusore si

trova ad una T minore di quella usata per la lavorazione, ma è comunque ancora caldo.

- Estrusione in testa piana. Il flm che esce dall’estrusore atraverso la

fenditura retlinea deve essere immediatamente rafreddato e solidifcato

su rulli di rafreddamento. Le teste di estrusione possono essere larghe un

metro o anche più. A seconda dello spessore si possono otenere “flm” o

“foglie”. Si regola quindi lo spessore di estrusione. Il polimero fuso cade

nella seconda zona e cade soto forma di flm e corre su

cilindri rafreddat che corrono a V uguali o diverse e in pochi

metri lineari rafreddano il flm. Se voglio otenere un flm

completamente amorfo, la fase di rafreddamento deve

essere molto rapida. Lo spessore è molto importante, ci sono

delle tolleranze minime (pochi micron), è generalmente controllato tramite sensori otci all’uscita, in modo

da registrare la tolleranza del flm. I materiali arrotolat atorno ai cilindri sono le bobine che verranno poi

vendute alle industrie alimentari. Nella produzione di flm estruso in testa piana, il rapido rafreddamento

provocato dai rulli favorisce la strutura molecolare amorfa e il prodoto tende ad essere meno resistente

ma più trasparente. Con questo tpo di estrusione si possono produrre flm molto sotli.

- Estrusione a bolla. L’atacco della testa di estrusione è diversa

rispeto al precedente. Il flm plastco può essere anche estruso

atraverso una testa non lineare ma circolare con formazione di un

tubolare che viene successivamente gonfato con aria (viene insufata

aria verso l’alto con fusso molto potente). Il materiale fuso viene

estruso verso l’alto; poi, spingendo la bolla gonfata in alto ed

estrudendo contnuamente altra plastca, si crea un tubo contnuo di

flm sotle privo di giunzioni. L’aria può essere introdota perforando

il tubo che va formandosi in contnuo oppure atraverso la stessa

trafla. All’uscita dell’estrusore, il materiale è ancora ad una T

abbastanza alta. All’esterno della bolla, un fusso di aria garantsce il

rafreddamento e la costanza dello spessore (misurato, anche in

questo caso, in contnuo). Dopo che il flm si è rafreddato, viene

appiatto e arrotolato. La bolla può essere arrotolata come tubo

privo di giunt, o può essere tagliata orizzontalmente e sigillata per

fare sacchet privi di saldature. Oppure può essere tagliata

vertcalmente e arrotolata in uno o più rotoli. Le tolleranze con questo metodo sono più ampie.

Un’estrusione di questo tpo mi permete di avere un materiale che avrà elle carateristche fnali diferent

da quelle che otengo con l’estrusione a testa piana. Il fusso di aria che spinge verso l’alto il materiale e

crea la bolla, genera un orientamento delle catene polimeriche verso l’alto. Già nell’operazione di

estrusione si ha la possibilità di indurre un’orientazione delle molecole lungo la direzione del fusso d’aria.

Ciò fa sì che il materiale sia più barriera e meno trasparente. Nell’estrusione a bolla il rafreddamento è più

lento. Materiali come il polipropilene o il polietlene escono dall’estrusore in forma trasparente ma, ad un

certo punto, con la diminuzione della temperatura e con la cristallizzazione del polimero, si verifca il

cambiamento dalla trasparenza all’opacità. La zona di transizione è abbastanza brusca e viene defnita

“linea di congelamento”. È più diicile controllare lo spessore del flm e le irregolarità di superfcie di un

flm a bolla rispeto a quello estruso in testa piana. Lo spessore del flm atorno alla circonferenza della

bolla può variare fno al 10%. Per ridurre tali diferenze, la testa dell’estrusore dei flm a bolla ruota mentre

il flm viene soiato. I cost per questo tpo di estrusione sono molto elevat e non è semplice gestre

impiant a sviluppo vertcale.

Carateristche a confronto di uno stesso flm prodoto con le due tecniche:

i parametri di processo cambiano ma si otene che nel caso del flm otenuto per estrusione a bolla si avrà

una cristallinità maggiore e una variazione di spessore maggiore ed è più diicile da controllare; ha una

barriera ai gas maggiore, ha una trasparenza minore ma sarà più resistente rispeto a quello otenuto in

quello a testa piana.

Molt materiali che si utlizzano per il confezionamento di carni e prodot di origine animale che richiedono

delle prestazioni di barriera e resistenza meccanica molto alte sono prodot con estrusione a bolla; per il

confezionamento degli snack, il flm è prodoto in testa piana.

L’estrusione è solo il primo passaggio di lavorazione di un materiale perché non basta per otenere un

materiale idoneo al confezionamento degli aliment. Quindi il flm subisce in linea delle operazioni di

fnitura non estetche, ma servono per renderlo più funzionale alla conservazione degli aliment.

Le operazioni di rifnitura più important sono:

ORIENTAZIONE: operazione che consente di orientare in una determinata direzione le catene polimeriche

che costtuiscono il flm plastco. Orientare signifca applicare una determinata forza al materiale ainché le

catene polimeriche si organizzino in una direzione spaziale che può essere longitudinale, chiamata

DIREZIONE MACCHINA, o trasversale. Orientazione non vuol dire

generare una strutura cristallina. Ainché il materiale possa essere

orientato nella direzione macchina è fato passare in rulli che corrono a

velocità via via superiore. La zona si trova a una T superiore rispeto a

quella ambientale in quanto orientare il materiale a freddo non si può fare e si deve riportare le molecole

all’agitazione iniziale. Si riscalda, si applica una forza meccanica sul materiale facendolo scorrere sui dei rulli

che correndo sempre più velocemente danno al materiale la direzione macchina.

Quando si vuole dare un’orientazione contemporaneamente in una

direzione macchina e TRASVERSALE, si devono usare strument

abbastanza semplici. Il materiale esce dall’estrusione in testa piana e passa in una zona riscaldata dove ci

sono dei ganci che prendono il materiale e lo strano in una direzione trasversale, poi può essere fato

passare anche su rulli a velocità crescente che lo porta in direzione macchina. Strando nella direzione

trasversale, anche la direzione del flm cambia. Si deve fare in modo che l’orientazione trasversale venga

mantenuta dal flm e non ritorni alle dimensioni originale, quindi deve essere rafreddato rapidamente al

fne di mantenere le nuove dimensioni e la nuova conformazione spaziale. Il materiale viene deto BI-

ORIENTATO. Accade comunemente al polipropilene che di solito non viene mai usato nella sua forma tal

quale che assume delle carateristche di barriera al vapore acqueo più interessant.

Non è un passaggio che si fa per tut i materiali ma è fata quando si vogliono modifcare delle

carateristche del materiale stesso.

La TERMORETRAIBILITÀ: è una carateristca che hanno alcuni materiali e viene sfrutata per metere le

etchete sui contenitori dei succhi di fruta. Questa etcheta è un materiale che viene fato calare dall’alto

in forma tubulare sul contenitore. Dato che si trata di un materiale che ha subito uno stro e

un’orientazione ed è stato rafreddato bruscamente, conserva la memoria originale della sollecitazione. Se

esso poi viene riportato alla stessa temperatura alla quale era avvenuta l’orientazione, resttuirà quella

tensione, contraendosi nuovamente e recuperando le dimensioni originali. Il brusco rafreddamento di

prima ha permesso al materiale di avere una sorta di memoria elastca. La termoretraibilità è la

carateristca che possono avere cert materiali, che prima subiscono uno stro e un’orientazione a un certa

temperatura, a cui segue un brusco rafreddamento, poi in un secondo momento possono essere riportat

alla stessa temperatura dello stro-orientazione e si contrae ritornando alle dimensioni originali ridando la

tensione.

MODIFICAZIONI DI SUPERFICIE DEL FILM: se si prende un pezzo di plastca e si metono sopra delle gocce

d’acqua, non si disperdono, mentre se si prende un pezzo di carta, essa assorbe perché fata da cellulosa

con molt gruppi –OH idroflici, quindi molto polari. A volte non c’è ainità tra quello che un liquido polare e

la superfcie del materiale. A cosa serve questa informazione?

Se si deve stampare il materiale, si devono usare degli inchiostri che possono essere dispersi o in solvente o

in acqua. Il solvente permete una dispersione di certe molecole di colorante sulla superfcie del polimero

mentre l’acqua non facilita questo tpo di passaggio. La stampa di un materiale plastco impone il controllo

delle cariche di superfcie del materiale.

Se si deve creare un materiale multstrato, bisogna inserire qualcosa che renda compatbile i due strat,

come degli adesivi. È quindi importante modifcare le proprietà di superfcie di un materiale per poterlo

rendere recetvo a inchiostri di stampa, adesivi, a tute quelle sostanze che devono essere depositate per

fnire la stampa o per renderlo adesivo su un altro substrato.

Creare un buon legame tra adesivo e il substrato o con l’inchiostro di stampa non è semplice perché si

devono creare interazioni tra le molecole dell’adesivo e la superfcie del materiale, che sono o legami di Van

Der Walls o legami deboli, che devono permetere che la sostanza adesiva si unisca con al substrato; quindi

la superfcie del supporto deve essere polare e così come l’inchiostro o l’adesivo di stampa.

Per capire qual è la situazione di partenza si va con il misuratore di angolo di contato, si misura la tensione

superfciale di un materiale che dà indicazioni su qual è la capacità recetva di un liquido polare da parte di

una superfcie. Ainché ci sia un buon legame tra il substrato e la materia plastca che viene depositata, la

tensione superfciale della materia plastca deve essere di almeno 10 dyne/cm maggiore della tensione di

superfcie del liquido legante. Per garantre un livello di adesione adeguato, il livello di tensione

superfciale di un materiale dovrebbe essere uguale o superiore a 37 dyne/cm.

Come si fa a rendere recetvo un materiale con una tensione superfciale bassa?

Si modifcare la bagnabilità della superfcie, si aumenta l’energia superfciale per renderla recetva ad

accogliere un liquido come adesivo o un inchiostro di stampa. A disposizione ci sono diverse tecniche, che

avvengono tut dopo l’estrusione e l’orientazione. Il tratamento a famma e a corona sono modifcazioni

reversibili che avvengono sulla superfcie del materiale che hanno una durata variabile e non permangono

per sempre.

Trattamento a fiamma

Avviene in zone opportune dell’impianto dove il flm viene srotolato, viene fato scorrere su una serie di

rulli e viene fato passare in una zona in cui c’è una famma a gas regolata in modo da avere sempre una

famma in eccesso. L’ossigeno della famma è molto reatvo a va a reagire con la superfcie inerte del

materiale, il flm non brucia perché a contato direto con lo spazio intorno alla famma. La famma modifca

la superfcie del flm creando una strutura chimica superfciale che vede l’innesco di gruppi carbonilici,

carbossilici, ossidrilici che si formano grazie all’ossigeno bollente e in eccesso fornit con la famma. si

formano molte specie radicaliche e creando i gruppi polari sulla superfcie, la bagnabilità cambia, la

superfcie diventa più bagnabile e diventa adata ai liquidi polari

Le reazioni di combustone non interessano tuto lo spessore del materiale.

Tratamento a corona

Si sfruta l’ozono, una forma allotropica dell’ossigeno e ha un carateristco odore agliaceo. Esso viene

generato da un generatore che crea intorno alla superfcie del flm, un’atmosfera molto reatva con l’ozono

che ionizza l’aria a contato con la plastca. Si generano reazioni di ossidazione superfciale che crea gruppi –

OH, -COOH e dei radicali, rendendo la superfcie del flm più recetva a inchiostri e adesivi. I gruppi polari

che si sono format sulla superfcie tendono a degradarsi abbastanza in freta, come qualche mese. Quindi

un materiale tratato a corona o a famma deve essere subito riutlizzato.

Metallizzazione in alto vuoto

È una tecnica di modifcazione della superfcie che interessa uno spessore minimo del materiale. Si conosce

perché se si prende un paccheto di snack come i Ringo e si apre, si vede dentro del metallo. È alluminio ma

non un foglio di alluminio che stato appiccicato ad un flm plastco ma è depositato in uno strato ultrasotle

sulla superfcie materiale plastco atraverso questa tecnica. Il metallo viene depositato come se fosse una

sorte di sprayzzazione dell’alluminio sulla superfcie plastca. L’alluminio è un metallo e non è semplice da

portare in fase vapore; si usano delle camere ipobariche (in acciaio inossidabile) che hanno uno sviluppo

cilindrico orizzontale. Viene creata una pressione molto bassa, il flm plastco entra in un sistema di

caricamento in forma di bobina all’interno di una camera chiusa ermetcamente. La bobina viene svolta e

fata passare su dei cilindri che servono per svolgere la bobina. La parta centrale dell’impianto è fata da

una sorgente di flo di alluminio che portato a una determinata temperatura soto vuoto, passa da una

forma solida a una gassosa; sfruta l’alta temperatura e l’alta pressione per portarlo da forma solida a

forma di vapore. L’alluminio vaporizzato non riempie la camera ma si trova in una zona circoscrita per

mantenerlo in quella forma. Il flm plastco che arriva passa atraverso il rullo centrale al di sopra della zona

dove l’alluminio è vaporizzato. Il cilindro dove passa il flm, è rafreddato. Quando l’alluminio tocca una

delle superfci del flm che sono fredde, solidifca immediatamente e si appiccica irreversibilmente al

materiale plastco. Come si regola lo spessore? Modifcando la velocità del rullo centrale, più tempo il flm

staziona in quella posizione e maggiore è la quanttà di alluminio depositata. La metallizzazione avviene

solo su un lato e cambia le carateristche del flm su cui è stato depositato lo strato metallico. Cambiano le

proprietà di permeabilità ai gas.

Un polipropilene substrato, non è una buona barriera ai gas. Quindi si deposita in termini di OTR, il

polipropilene si fa passare nella camera, si metallizza e la sua permeabilità ai gas scende di 3 ordini di

grandezza depositando uno strato nanometrico di alluminio. L’alluminio è un metallo e si deposita sulla

superfcie del materiale, diventando barriera ai gas e più trasparente. Cambiano anche le carateristche d

stampabilità: se si deve depositare un colore sulla stampa, è brillante perché si deposita su una superfcie

metallizzata. Ha uno svantaggio: il metallo non si salda, perché non si salda il lato metallizzato su sé stesso

perché andando a 300° C si fonde il flm plastco ma non il metallo. Si crea un materiale ad alta barriera

sfrutando uno spessore ridutssimo di alluminio.

Riciclabilità: se non si toglie lo strato di alluminio dalla plastca, il materiale si buta nel secco e la plastca

non si potrà più riutlizzare perché l’alluminio è troppo adeso alla plastca.

I materiali metallizzat sono ricilabili anche se la plastca che si otene dal riciclaggio non può più essere

utlizzata per altri prodot.

Rivestimenti o coatings

Rivestre, con polimeri di natura diversa, un determinato substrato.

Ci sono EV e PVDC che da soli non sono lavorabili ma sono depositat

e lavorat come coatng. I siliconi si trovano nella carta forno, che

non brucia, imbrunisce solo a 200° C; sui rivestment delle pentole

per renderle più igroscopiche e meno aini all’acqua; sulla carta del

prosciuto coto (coatng perché è uno spessore molto ridoto e

rende la carta non accetore di grassi), oppure nei contenitori di

carta in cui si metono i panini che non si ungono. Non è solo carta

ma c’è un polimero plastco in forma di coatng. Ci sono tantssimi

modi per modifcare la superfcie di una materiale plastco e alcuni polimeri, si prestano a queste modifche.

Spesso, un unico materiale, non riesce a conservare le carateristche di conservazione di un alimento. Per

conferire saldabilità o migliorare le proprietà di barriera le pellicole possono essere rivestte con lacche e

altre sostanze di natura polimerica con spessori compresi tra 2.5 e 110 µm.

Alcuni polimeri si prestano con altre sostanze come cere o siliconi.

I materiali MULTI-STRATO possono essere otenut secondo due tecniche principali: COESTRUSIONE e

LAMINAZIONE.

Quali mezzi si hanno a disposizione per creare struture che corrispondono a esigenze di prestazione. Si

creano struture che raggruppino e raccolgono prestazioni che interessano. Una carne rossa si confeziona

con una vascheta con un flm. Si usa un avvolgibile molto permeabile all’ossigeno che si lega alla

mioglobina, si ossigena e la carne è rossa, il Fe è 2+. Accade che se ci si trova a una concentrazione di

ossigeno sfavorevole, la carne diventa marrone e il ferro 3+, la mioglobina da ossidata diventa ossigenata.

Nell’aria c’è il 20% di ossigeno, un valore critco; per 2/3 giorni la carne diventa rossa ma poi si modifca. Ci

sono due tecnologie di packaging che permetono di conservare la carne più a lungo: una vascheta senza

avvolgibile ma saldata su quatro lat e fata con materiale barrierato: si sono unit al polistrene altri

materiali che fanno da barriera ai gas. Si crea una strutura ermetcamente chiusa perché per tenerla rossa

anche per 15-20 giorni si usa il 70% di O perché a quel livello la mioglobina rimane ossigenata, quindi rossa

2

e non si ossida. Il 30% è CO , nell’ambiente si ha lo 0,1-0,2% e si aggiunge perché è ant microbica.

2

Si deve garantre l’igienicità, e il colore deve essere rosso perché se non è rosso, il consumatore non lo

compra. Il flm di chiusura della vascheta è un multmateriale creato ad HOC per ofrire una multbarriera

ai gas. Lo stesso vale per il sotovuoto: la carne assume una colorazione più scura che però è reversibile

perché la mioglobina è solo deossigenata. Esempio: cafè con la macchineta e uso le cialde di plastca con il

corpo di chiusura e il corpo plastca. All’aperto perderebbe tute le carateristche sensoriali. La capsula è

fata almeno da tre materiali diversi e il top idem. Non è però riciclabile, ma il cafè viene preservato.

Come si fa ad avere un materiale così complesso? Ci sono almeno due tecniche.

Coestrusione

Si applica solo se i materiali che si vogliono unire tra di loro

sono plastci che possono andare incontro a estrusione, e

questa operazione permete di avere più estrusori vicini uno

all’altro che possono convogliare in un’unica testa di

estrusione. 3 estrusori daranno origine a un flm trasparente e

con un microscopio si vedono 3 strat. Alcuni arrivano anche a 10. Sono usat più in campo farmaceutco che

alimentare perché sono struture complesse. Se si deve metere insieme cartoncino, alluminio, plastca si

deve avere a disposizione la tecnica di laminazione.

Laminazione: tecnica di accoppiamento perché si vanno ad abbinare materiali di origine diferent oppure

plastci. È più versatle. Come il tetrapak che è la strutura più laminata o poliaccoppiata. Si usano

colle/adesivi che permetono di tenere insieme uno strato di carta con plastca e alluminio.

Gli adesivi devono essere polari (per permetere una dispersione contnua), fuidi (sopratuto quando c’è

di mezzo della carta che può fare da supporto).

Quelli a base acquosa sono quelli più eco friendly, perché il solvente è acqua e anche perché sono quelli più

diicili da usare dal punto di vista tecnologico.

Si possono usare adesivi che provengono da polimeri naturali come amido o caseina e sono adesivi

termoindurenti quindi presentano una strutura irreversibile. Sono usat per saldare strutura come la carta.

Nel Tetrapak non si usano solvent o adesivi di questo tpo, poiché è fato da polietlene che funge da

adesivo tra l’alluminio e la carta come nel caso dei succhi, quindi poca usat.

Quelli a base acquosa sono usat quando si devono fare delle strutura multstrato con la carta si possono

disciogliere in acqua diverse sostanze.

Poi ci sono quelli base solvente che serve per disciogliere determinate sostanze che fungono da adesivo. Un

solvente molto utlizzato è l’etl acetato. Se si usa una colla a base solvente per metere insieme carta e

plastca, la colla ha odore perché la sostanza disciolta è molto odorosa. Quelli a base solvente sono i più

usat, hanno molt vantaggi e una volta applicat, prima di depositare la seconda strutura, il solvente viene

fato evaporare perché non vada a disperdersi nel secondo foglio e non darà origine a difet sensoriali che

rientrano nell’adeguatezza legale di packaging.

Adesivi in forma solida o hot melt. La colla a caldo è un tubeto fato di polimero con determinate

carateristche termiche di fusione, e l’adesivo hot melt on necessita di un solvente. I substrat devono

reggere la temperatura di fusione di questa colla e non sono indicat per ogget che subiranno tratament

termici. Si usano per la carta cartone come la pasta della Barilla. Quest adesivi danno origine a impiant di

laminazione e di accoppiamento dei materiali diferent.

Laminazione ad umido, si usano adesivi a base acqua.

L’acqua è allontanata dalla strutura dopo che i diversi strat sono stat unit tra di loro; questa signifca che

almeno uno degli strat deve essere poroso. Funziona bene quando ci sono degli strat di cellulosa da

combinare fra di loro. Es: due materiali che devono essere unit fra di loro. Il materiale 1 viene svolto, passa

nella zona di applicazione dell’adesivo, i due materiali si uniscono e vanno in una stazione di essiccazione e

qui, dopo che i materiali sono unit fra di loro, il solvente viene allontanato. L’adesione viene anche

garantta dall’azione meccanica di schiacciamento dei rulli. Nell’accoppiamento a umido si ha l’applicazione

dell’adesivo con il solvente, la combinazione dei due materiali e solo dopo l’evaporazione del solvente.


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze e tecnologie alimentari
SSD:
Docente: Limbo Sara
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher _chiara96 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Processi della Tecnologia alimentare con Elementi di Packaging e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Limbo Sara.

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