Packaging - prima e seconda parte

Radiazioni UV e la loro influenza

ELF.L'UV è una regione prossima al visibile e man mano che ci si sposta dai raggi gamma verso il visibile, l'energia associata alle radiazioni diminuisce come anche il potere penetrante. Il range UV si divide in tre regioni: UVC, UVB e UVA. L'UVC è quella che si ha subito dopo i raggi X, quindi possiede maggior energia, poi si hanno UVB e UVA che sono quelli vicino al visibile.

Il sole emette una serie di radiazioni gamma e x che sono trattenute dall'atmosfera e sulla terra arrivano gli UVC, B, A, il visibile, l'infrarosso ecc. Per proteggere un alimento dai raggi UVC bisogna evitare che venga esposto alla luce del sole (bottiglie plastica PET non lasciare vicino a fonti di calore o esporre a luce solare perché il polimero può degradarsi e andare incontro a modifiche se assorbe parte della radiazione UVC).

Queste radiazioni dell'UV hanno un potere energeticamente importante e l'energia è associata alla radiazione indicata in.

rosso da 313 a 200nm; a 200 nm si ha una radiazione a maggior energia rispetto al visibile che si ha a 750-400 nm. Sullo stesso istogramma vengono rappresentati i livelli energetici associati ad alcuni legami chimici: comparando gli istogrammi le radiazioni UVC e UVB sono sufficienti per disturbare quasi tutti i legami atomici che sono presenti nei materiali di confezionamento e negli alimenti con l'effetto principale di formazione di specie radicaliche. È necessario che un alimento durante la conservazione sia protetto dalle radiazioni UV che possono provenire dal sole o dalle fonti luminose che si utilizzano nei normali punti vendita che per legge non possono emettere UVC e UVB ma una bassissima quantità di UVA che deve essere schermata; questo è un primo modo per proteggere un alimento ma spesso non è sufficiente quindi si aggiungono assorbitori/stabilizzatori nei materiali che consentono o di assorbire la radiazione UV (fanno da filtro) o reagiscono con i

Potenziali radicali che si formano quando il materiale interagisce con la radiazione UV, si usano additivi che sono in grado di bloccare totalmente o parzialmente la radiazione UV a livello del materiale. Le luci dei punti vendita non emettono la regione UVA e UVB ma in generale la luce emessa dalle lampade ricade dentro il range del visibile, l'uomo è in grado di vederla e percepirla; la radiazione del visibile emessa dalle lampade degrada gli alimenti. Spesso la disposizione dei prodotti nel supermercato è differente, può essere verticale, a parete in base al layout del supermercato. Si è nel range 380-750 nm quindi le radiazioni non sono molto penetranti ma gli alimenti sono sensibili alla radiazione luminosa perché bisogna far riferimento allo spettro di emissione di una lampada: essa può essere a luce fredda o calda e dal punto di vista fisico cambia lo spettro di emissione della lampada. Sull'asse delle ascisse si hanno le lunghezze

d’onda del visibile, ad ogni regione dello spettro del visibile è associato un colore quindi intorno a 400 nm si è vicini all’UV e si ha un colore blu, poi verde, giallo e rosso. Una lampada fredda presenta valori di emissione nella regione del blu un po’ più alti rispetto a quella calda, la quale presenta valori di emissione nella regione del rosso più alti. Una lampada è bianca perché composta da tutti i colori in quanto le radiazioni appartengono a tutti i range del visibile ma se è più riccal’emissione blu è più fredda, mentre se emette di più giallo e rosso la lampada è più calda. Si può sfruttare il colore della lampada per esaltare la colorazione dell’alimento si utilizzano tipologie diverse giocando sull’emissione per ottenere diversi effetti. Ammettendo di avere un alimento confezionato in un imballaggio che permette la trasmissione delle radiazioni, se

L'alimento contiene determinate molecole fotosensibili che possono andare incontro a una degradazione. Le molecole fotosensibili sono ad esempio i coloranti, come ad esempio la riboflavina (giallina) che assorbe tantissimo nella regione del blu o le clorofille che assorbono nella regione del rosso. Se la riboflavina, sotto una radiazione luminosa, assorbe la radiazione nella regione del visibile e si porta da uno stato basale a uno fotoeccitato con una reazione che avviene molto rapidamente e in questo stato la molecola è instabile, ha molta energia e deve trasferirla a qualche altro componente per tornare allo stato basale. L'energia in eccesso viene ceduta principalmente all'ossigeno che subisce una trasformazione elettronica passando da ossigeno tripletto a ossigeno singoletto, diventando molto reattivo e andando a colpire tutto ciò che presenta dei doppi legami; le molecole bersaglio sono quindi composti che vanno incontro rapidamente a una degradazione. Nella

degradazione della riboflavina nel latte si ha un'alterazione del flavour, nel prosciutto cotto si assiste a una variazione di colore; in un sistema di un alimento confezionato per modificare la reazione bisogna scegliere una lampada idonea, non quella con lunghezza d'onda di massimo assorbimento di un componente, ma principalmente si può ridurre l'ossigeno all'interno della confezione. L'industria alimentare interviene sulla riduzione dell'ossigeno per fare in modo che il danno fotossidativo venga ridotto; oppure, un'altra soluzione è quella di colorare gli imballaggi. In commercio si hanno contenitori diversamente colorati che offrono un filtro a determinate radiazioni: un esempio sono le soluzioni di succhi di frutta con bottiglie trasparenti su cui è presente un'etichetta termodetraibile completamente stampata con la funzione di ridurre l'assorbimento di radiazione visibile durante le fasi di vendita a scaffale.

(succhi pigmenti fotosensibili e se colpiti riduzione qualità e colore); nel caso del latte si usano bottiglie colorate di blu, colorate per il contenimento dell'olio o vassoi trasparenti con un film colorato al di sopra per diversi tipi di prodotto. Al supermercato si trovano anche confezioni completamente trasparenti perché il consumatore vuole vedere il contenuto di certi prodotti alimentari, soprattutto nel caso dei prodotti carne e pesce in quanto il colore è l'elemento fondamentale per la scelta e quindi la trasparenza dell'imballaggio è fondamentale; sono richieste protezione e visibilità ma il compromesso è difficile da raggiungere e in più i contenitori colorati non sono riciclabili ma mandati in termovalorizzazione. C'è una forte tendenza a trovare soluzioni alternative ma l'unica possibilità è colorare il contenitore. Per comprendere le caratteristiche dei materiali di fronte alle

radiazioni luminose si hanno 4 parametri: spettro di emissione UV/visibile, trasparenza, opacità, brillantezza (differenza tra questi?).

Per capire se un materiale di confezionamento è in grado di proteggere si può sottoporre una porzione di materiale all'analisi con uno spettrofotometro con UV/visibile per acquisire lo spettro di trasmissione in cui sull'asse delle ordinate è presente la % di luce trasmessa attraverso una determinata porzione di materiale in una particolare regione.

Ogni materiale dà origine a uno spettro caratteristico: il PET di 25 micron di spessore ha uno spettro di trasmittanza rappresentato dalla curva verde e nella regione UV non c'è trasmissione attraverso il materiale e quindi viene assorbita; il PET è un polimero che assorbe la radiazione UV per sua natura intrinseca, poi nella regione del visibile a 350nm la trasmittanza aumenta fino a 500 nm dove si hanno valori molto alti perché il 70% della

radiazione incidente. In base ai dati ottenuti, è possibile determinare la percentuale di trasmittanza del materiale nella lunghezza d'onda specifica. Il PET è un materiale che ha una certa trasmittanza nel visibile ma non nell'UV. Il polipropilene di 28 micron, invece, ha una trasmittanza molto alta anche nell'UV, che aumenta fino al 90% nel visibile. Pertanto, per conservare un alimento sensibile agli UV, è meglio utilizzare un imballaggio in PET perché offre una maggiore protezione, mentre il polipropilene trasmette tutta la radiazione. Per misurare in modo oggettivo la trasparenza di un materiale (plastica e vetro), è necessario eseguire una prova con uno spettrofotometro. Questo strumento è dotato di una sorgente di luce monocromatica e il campione viene posizionato perpendicolarmente. Viene quindi richiesto di leggere la radiazione a 550 nm, che è la lunghezza d'onda massima percepita dall'occhio umano. Il rilevatore dello strumento è in grado di misurare la radiazione che attraversa il materiale di confezionamento senza essere deviata rispetto alla radiazione incidente.

radiazione di incidenza. La macchina registra latrasmittanza a 550 nm e riferisce un valore rispetto all'intensità della luce incidente sempre a 550 nm: il rapporto tra la trasmittanza attraverso il campione e l'intensità della radiazione incidente moltiplicato per 100 offre il valore di trasparenza. Se esso è pari al 98-95% il materiale è trasparente, si misura solo la radiazione che non viene deviata. Un'altra grandezza importante è l'opacità o haze, che non è il contrario della trasparenza perché dà un'indicazione circa la chiarezza, limpidezza di un materiale; si vogliono valori bassi perché un film deve essere in grado di far percepire tutti i particolari del prodotto. L'opacità è definita come la percentuale di luce trasmessa attraverso un materiale che durante l'attraversamento devia dal raggio incidente per fenomeni di diffusione e rifrazione di un angolo

superiore a 2,5°. Lo spettrofotometro ha una sfera che permette di raccogliere la radiazione trasmessa dal campione, si misura tutta la radiazione che viene deviata con un angolo di 2,5° andando a ottenere una misura espressa in percentuale che dice la percentuale di luce trasmessa e diffusa con angolo superiore a 2,5° rispetto all'intensità della luce trasmessa totalmente moltiplicata per 100. Più è basso il valore meno opaco è il materiale e quindi maggiore è la possibilità di vedere un particolare dell'alimento. I valori di haze possono variare: il polietilene a bassa densità è molto opaco, mentre il polipropilene è poco opaco.

La brillantezza fa invece riferimento alla caratteristica di superficie e di riflessione; viene utilizzata per misurare caratteristiche di superficie di materiali stampati, o di alluminio con una superficie brillante. È una misura della capacità di una superficie di

rifletterespecularmente la luce incidente, come in uno specchio. L'angolo di incidenza è pari a que