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Packaging Il corso ci propone dei quesiti per comprendere perché un anche un alimento è conservato in un due contenitori differenti, un esempio pratico sono i piselli in scatola e in vetro, perché la confezione in vetro ha un costo maggiore rispetto a quella in scatola? La risposta al quesito è che...

Packaging Il corso ci propone dei quesiti per comprendere perché un anche un alimento è conservato in un due contenitori differenti, un esempio pratico sono i piselli in scatola e in vetro, perché la confezione in vetro ha un costo maggiore rispetto a quella in scatola? La risposta al quesito è che oltre ai costi di produzione dell’involucro, il cliente paga il fatto che il vetro un materiale trasparente; quindi, possiamo vedere l’alimento all’interno del contenitore, si dice che il vetro è un recipiente ispezionabile. Il packaging oggi viene progettato da designer, poiché spesso è il contenitore ad attrarre il consumatore che effettivamente l’alimento Un po' di storia: la storia della conservazione degli alimenti risale al periodo egizio con il vetro che venendo modellato veniva utilizzato solamente per contenere il prodotto, senza un vero interessamento della possibile alterazione delle proprietà dell’alimento, successivamente in Cina si ebbe la scoperta della carta, poiché si scoprì che mescolando bambù e acqua e facendo seccare il composto si otteneva della carta flessibile in cui avvolgere e conservare gli alimenti. Subito dopo c’è il legno, materiale utilizzato per le botti, impiegato per trasportare grandi quantità di alimenti e liquidi nelle navi per le lunghe traversate oceaniche. Passiamo adesso alla rivoluzione industriale, qui abbiamo Napoleone che in quel periodo cercava un metodo di conservazione ottimale, facile da trasportare che consentisse cibo a sufficienza per le sue truppe in guerra, egli promise come ricompensa 12 mila franchi a chi avesse trovato un metodo ottimale. Qui troviamo un pasticcere che sperimentando in laboratorio trovò un metodo ottimale che gli permise di vincere la ricompensa. Egli non volendo scoprì il metodo dell’appertizzazione, l’uomo preriscaldando il recipiente e tendendo chiuso l’alimento sottovuoto in questo caso la carne, manteneva ottimale la conservazione dell’alimento. Abbiamo poi la sostituzione del vetro, con la latta, materiale molto più resistente e facile da trasportare, soprattutto nelle navi. Successivamente abbiamo l’evoluzione della carta tramite il cartone (imballo secondario) che non viene mai ha contato con l’alimento. Intorno alla metà del 1800 abbiamo i primi esempi di packaging moderno come i biscotti confezionati singolarmente per conservare la croccantezza. Per poi arrivare nel 1907 venne scoperta la prima forma di plastica con la sua evoluzione ovvero la pellicola trasparente flessibile per conservare in maniera ottimale l’alimento. Arriviamo ora al tetrapak, che venne utilizzato inizialmente per conservare la panna e successivamente il latte, questo è un materiale composito, poiché composto da vari materiali, inoltre uno dei suoi vantaggi e quello di non far passare e di isolare l’alimento, ecco spiegato poiché il latte non viene conservato in vetro o è sconsigliato poiché il calore/i raggi del sole possono alterare le proprietà organolettiche dell’alimento. Successivamente si ebbe l’implementazione della linguetta nelle convezioni di latta per facilitarne l’apertura, per arrivare alla prima bottiglia di plastica per bevande gasate, specifichiamo gasate poiché si aveva il problema del gas che fuoriusciva (sottolineiamo che già da prima si poteva conservare liquidi non gasati nelle bottiglie in plastica). Arriviamo ai giorni nostri, parlando della sostenibilità, parlando dei vari segni del riciclaggio, e dell’obbiettivo di riutilizzare maggiormente plastica e il meno possibile, cercando di evitare sostanze derivate dal petrolio, arrivando anche al packaging intelligente. Orientamento moderno Il mondo di oggi si muove sempre sulla strada di alimenti di quinta gamma, ovvero alimenti pronti,precotti e facili da utilizzare (pasta pronta-surgelati-confezionati) poiché durano molto tempo, prediligendo di meno alimenti freschi quindi di prima gamma Funzioni dell’imballaggio Protezione al massimo l’alimento, cercando non alterare l’alimento Facilitare il trasporto Etichettatura che deve comunicare: come smaltire, data di scadenza, valori nutrizionali e tracciabilità Materiali ottimali inerenti all’involucro che non deve essere dannoso per l’alimento che deve contenere Shelf life ottimale quindi durare a lungo (vita di scaffale) quindi quanto mi può durare Menzioniamo anche materiali che vengono venduti non a contatto con alimenti come i piatti di plastica/carta, questi hanno bisogna di un simbolino che deve essere applicato direttamente sul prodotto in questo caso il piatto per indicare che su questo materiali possiamo appoggiare alimenti. Il simbolo in questione è un bicchiere con una forchetta realizzato da un designer italiano. Questi rientrano nella categoria dei M.O.C.A. (materiali e oggetti a contatto o che entreranno a contatto con alimenti) Tipi di imballaggi 1. Imballaggio primario: a diretto contatto con l’alimento 2. Imballaggio secondario: scatolini che contengono scatole di alimenti o di liquidi serve per il raggruppamento 3. Imballaggio terziario: trasporto e movimentazione (container) Proprietà fisiche dei materiali dell’imballaggio di un prodotto Proprietà di superficie: vengono quantificate tramite un parametro chiamato tensione superficiale, detta anche energia libera superficiale. In campo dell’imballo alimentare è utilizzato nell’etichettatura del materiale sia in termini di adesione sia in termini di scrittura dell’inchiostro, realizzazione di materiali compositi come il tetrapak e infine la repellenza ai grassi che l’alimento elimina in superfice. Questa proprietà fisica è determinata dalla forza di coesione tra le molecole da tutti i lati di ogni molecola che però non sta in superfice. Sulla superfice specifichiamo la molecola che ci si trova non ha un intorno chimico omogeneo, le forze non utilizzati dalle molecole in superfice hanno dell’energia superficiale residua. Quindi la tensione superficiale è la misura in cui un solido permette a una sostanza liquida di aderire alla sua superfice nel caso in cui si ha un’interazione tra solido e liquido. Tanto è alta la tensione superficiale tanto facile l’inchiostro aderirà alla sua superfice. Questa grandezza si misura tramite uno strumento chiamato tensiometro, che misura la forza necessaria per sollevare un filo/anello fino a produrre la rottura del liquido (disomogenea la superfice), oppure tramite un angolo di contattato soprattutto per le superfici solide, funziona in questo modo: se disponiamo di un substrato solido, andiamo a far gocciolare un liquido sulla superfice di questo materiale e a seconda della forma della goccia che abbiamo prodotto, in particolare dell’angolo tra la goccia e il substrato (il materiale) possiamo derivare il valore della tensione superficiale Il tutto andrà supervisionato da un osservatore che posizionato in un punto ottimale per la corretta visione dell’angolo. Dopodiché vado a misura l’angolo e a seconda della misura vado a determinare la misura della tensione. L’unico vincolo per cui questo metodo funzioni è che la goccia non sia troppo pesante poiché si ha il rischio che la goccia si sdrai e si allaghi il materiale; quindi, bisogna posizionare un volume di pochi microlitri. Se l’angolo basso la bagnabilità sarà buona, alto potere di tensione e tensione del solido alta Se l’angolo è alto la bagnabilità sarà bassa, basso potere adesivo e tensione del solido bassa Per convenzione si utilizza come angolo di riferimento 30 gradi 30 basso potere adesivo quindi bassa tensione e bassa bagnabilità Parametri presi in considerazione: Adesività: interfaccia fra un solido e un’etichetta (solido-colla) Bagnabilità: interfaccia tra un solido e un liquido Modifiche superficiali: se quella applicazione non è il materiale più idoneo posso modificare il mio materiale. Tramite l’aggiunta di additivi che deve avvenire nella fase di preparazione del materiale, e che quindi devo sapere prima se effettuare o no questa modifica, come ad esempio l’imballaggio anti-condensa utilizzato solitamente per i frutti confezionati nella plastica in modo da farli vedere sempre bene al cliente, in questo caso l’additivo serve a ridurre la tensione superficiale in modo che le goccioline di acqua non aderiscano alla confezione, un altro esempio fatto in precedenza è per i cibi grassi che non voglio che rilascino grasso attaccato alla plastica. Se invece ho un materiale pronto e voglio modificarlo, posso farlo tramite la realizzazione di nuovi rivestimenti da aggiungere separatamente chiamato in inglese coating (rivestimento) un esempio è il tetrapak oppure tramite il metodo dei trattamenti superficiali utilizzato nella carta idrorepellente (angolo di contatto alto, impermeabile), questo serve perché la cellulosa espone superficialmente dei gruppi che tendenzialmente sono molto idrofilici (amanti dell’acqua) per questo la carta si bagna facilmente, quindi ritornando al coating si applicano dei trattamenti che vanno a modificare la superfice della carta, quindi gli cambio i gruppi superficiali tramite varie reazioni andando a mettere elementi idrofobici sulla sua superfice (modifico la chimica della carta eleminando gli OH della cellulosa senza andare a mettere altri materiali sulla superfice ma andando a mettere molecole idrofobiche) Proprietà meccaniche: si classificano in base alle forze che agiscono sull’imballaggio, si distinguono in: Forze Statiche: forze che non variano nel tempo (bottiglia di acqua ferma) Forze Dinamiche: una forza ripetuta nel tempo con una certa frequenza, la frequenza con cui vengono ripetute può dipendere dal tipo di mezzo con cui stiamo trasportando i prodotti (vibrazioni che subisce un imballaggio durante il trasporto) Altro modo di classificare le forze e la modalità secondo cui agiscono, l’asse lungo il quale agiscono: Compressione: stesso asso e stessa direzione, sto comprimendo Trazione: stesso asse ma verso opposto, diro dai lati apposti e l’imballaggio si rompe in due parti, al posto di comprimere tiro Taglio: le forze di taglio agiscono in contemporanea e trasversale Flessione: vedi immagine sotto Torsione: le forze girano in verso opposto Utilizziamo uno standard chiamato ASTM che ci indica le procedure da seguire quando effettuiamo prove/test su materiali da imballaggio. Questo standard afferma che la prova che devo fare sempre quando effettuo un test su un materiale è la prova di trazione poiché questa da un risultato piuttosto globale da poter in qualche modo includere i risultati delle altre indipendentemente dal tipo di sollecitazione che avrà nel corso della sua vita, poi in funzione della specifica applicazione posso poi fare altri test. Questa qui sotto è una delle macchine più standard per testare materiali, l’oggetto viene agganciato e tirato solo da sopra ma tenuto immobile dalle zone di afferraggio. La macchina si ferma quando il materiale non si rompe (prova distruttiva). La prova va ripetuta un minimo di 3-5 volte di solito attaccato al campione è presente un estensimetro per misurare la trazione avvenuta sul campione. Il parametro che viene misurato è la forza in newton con cui il campione resiste alla trazione e quanto si allunga il materiale quindi uno spostamento della traversa mobile. Dobbiamo fare attenzione forma del campione poiché anche la forma del campione influisce sul risultato finale e come afferma lo standard ASTM il campione deve essere dog bone shape (forma a osso di cane) Le dimensioni non sono casuali devono adattate perfettamente alla macchina che dovrà testare il materiale. Deve inoltre essere almeno quattro volte più lungo di quanto è largo, questo per avere sempre una prova valida quindi rapporto 1:4 Dopo il test otteniamo questo grafico come risultato, dove sugli assi avrò lo sforzo sull’asse delle y, mentre sulle x ho la deformazione ovvero la variazione di lunghezza del campione espressa in curve Sforzo= forza/area della sezione che resiste e si misura in Pascal poiché pressione Variazione= (lunghezza finale – lunghezza iniziale)/ lunghezza iniziale si misura in metri e può anche essere espressa in percentuali Nel grafico distinguiamo alcuni punti per porre le conclusioni quando effettuiamo un test Punto M: massimo valore della curva, tanto più alto questo M è tanto più il materiale è resistente; quindi, è la resistenza Punto F: il punto di rottura Tratto elastico: elasticità o rigidezza del materiale derivato dal modulo di elasticità (detto anche modulo di Young) Tratto plastico: se tiro il materiale ma rimuovo poi il carico quindi non arrivo a rottura questo ritorna alla sua forma originale, avrò quindi una deformazione residua se rimuovo la forza Modulo di elasticità: è la pendenza del tratto lineare della curva e si misura nel tratto elastico Qui sotto troviamo un grafico di tanti materiali in base alla curva definiamo: Materiale duttile: materiale che si deforma tanto prima di rompersi (elastico per capelli) Materiale A: materiale ad alta resistenza, bassa duttilità (si deforma poco) e molto rigido Materiale C: materiale con alta duttilità (in grado di deformarsi tanto), bassa resistenza (più elastico) Vetro: materiale più fragile e rigido Materiale metallico: il più resistente e rigido Plastica: materiale più duttile (si deforma molto prima di rompersi) Materiale cellulosico: duttile, ma non il più duttile e fragile ma meno del vetro Difetti: i difetti, la discontinuità volontarie o involontarie del materiale come microfori, spigoli o tacche ad esempio che possono compromettere il contenuto all’interno. Spesso se ha un difetto l’imballaggio viene scartato. Si fa eccezione dei materiali easy-open dove abbiamo un amplificazione dello sforzo tramite, ad esempio, un taglio a V che ci aiuta ad aprire un prodotto in maniera facilitata Resistenza allo strappo: misuriamo una forza d’impatto istantanea per ottenere una rottura istantanea del nostro materiale tramite uno strumento simil-pendolo Resistenza alla saldatura: misurata tramite una prova di peeling, effettuata ad esempio in un punto in cui andiamo a connettere due etichette, si misura la forza necessaria per andare a staccare le due pellicole una rispetto all’altra. Test effettuato nei punti di saldatura, ovvero dove aderiscono due superfici di natura differenti quindi si valuta l’adesione Proprietà elettromagnetiche: si hanno per materiali esposti alla luce, ai raggi o materiali che vanno a contatto con le onde di elettrodomestici come il microonde, poiché si potrebbe avere una modifica delle proprietà, delle funzionalità e irrancidimento del prodotto Onda elettromagnetica: un'onda elettromagnetica è un fenomeno fisico nel quale avviene che i campi elettrico e magnetico variano di intensità nel tempo e si spostano nello spazio, trasportando così dell'energia da un punto ad un altro, caratterizzata da una natura ripetitiva Parametri che uso per distinguere diverse onde elettromagnetiche: Lunghezza d’onda: è la distanza tra due punti consecutivi della mia onda, l’unita di misura è il metro Frequenza: cicli che ho al secondo e si misura in Hertz Ampiezza: altezza massima della cresta, possiamo quantificarla con l’intensità luminosa, più luminosa è più ampiezza ha quell’onda Lunghezza d’onda e frequenza sono inversamente proporzionali fra di loro, se la lunghezza d’onda cresce da sinistra verso destra, la frequenza cresce da destra verso sinistra Distinguiamo: Radiazioni ionizzanti: sono le più pericolose, perché sono in grado di ionizzare un atomo; quindi, di strappare degli elettroni a un atomo, poiché dispongono di molta energia Radiazioni non ionizzanti: trasferiscono calore, cedono energia di tipo termico Definiamo che l’energia delle radiazioni è direttamente proporzionale alla frequenza, si muove da destra verso sinistra Utilizzi e applicazioni delle diverse onde elettromagnetiche: Raggi gamma: utilizzato per sterilizzare i materiali Raggi X: utilizzato per misurare degli spessori Raggi UV: utilizzato per la protezione degli alimenti, poiché dobbiamo fare attenzione e studiare l’interazione tra il materiale-alimento-raggi UV, perché come sappiamo questi raggi possono alterare l’alimento e l’imballaggio Raggi Visibili: utilizzati nel colore, opacità e la trasparenza dei materiali in base a come riflettono la luce Raggi infrarossi: utilizzato per l’identificazione chimica, poiché i materiali dell’imballaggio quando vengono a contatto con questi raggi, in funzione dei legami/ della chimica che costituisce i materiale danno vita ad alcuni spettri, e in base allo spettro acquisito possiamo riconoscere il materiale Microonde: Utilizzato per il riscaldamento Onde radio: utilizzato per l’identificazione, ad esempio codici a barre oppure RFID sistema innovativo più sicuro del codice a barre utilizzato per l’identificazione Continuiamo l’argomento del visibile: quando una radiazione elettromagnetica impatta contro un oggetto ci possono essere ci possono essere una serie di conseguenze, entrano in gioco tre proprietà Trasparenza: trasmissione dal luce visibile percepita dall’occhio umano, si misura come rapporto tra l’intensità della luce trasmessa e l’intensità della luce incidente (che impatta col materiale) Opacità: radiazione trasmessa con una deviazione, cioè non è trasparente al 100%, si parla di opacità se l’angolo che esce è superiore 2,5 gradi; quindi, basta un bassissimo angolo di deviazione del raggio trasmesso per far sì che si abbia questo effetto opaco Brillantezza: capacità della superfice di riflettere la luce specularmente (radiazione riflessa) significa che l’angolo incidente è uguale all’angolo di riflessione (specchio) Materiale inerte: materiale utilizzato per supporto all’alimento, quindi non interagisce con l’alimento durante la radiazione al microonde (vetro). Tutta l’energia destinata all’alimento Materiali interagenti: materiali che interagiscono con l’alimento come, ad esempio, in cottura per la busta per i popcorn al microonde, poiché questo tipo di imballaggio contiene i suscettori, l’imballaggio è composto da matrice polimerica (plastica che non partecipa alla cottura) e all’interno della matrice sono disperse particelle ovvero i suscettori, quindi la matrice polimerica serve a tenere assieme queste particelle che hanno la proprietà di convertire l’energia che ricevono dalle onde microonde a calore per cuocere la pietanza Proprietà termiche: vengono utilizzate: Stoccaggio dell’alimento Cottura dell’alimento Nei casi in cui la sterilizzazione avviene in post-confezionamento Durante le fasi di chiusura del contenitore (saldatura in alcuni punti dell’imballaggio) Distinguiamo varie tipologie di proprietà termiche: Coefficiente di dilatazione termica: quanto si deforma il materiale (variazione area, lunghezza e volume) in seguito a una variazione di temperatura Capacità termica: parametro che indica il calore necessario da fornire a un materiale per produrre un aumento di un grado di temperatura Calore specifico: conseguenza della capacità termica poiché è la capacità termica con l’aggiunta dell’unità di massa Conducibilità termica: attitudine che ha un materiale a trasmettere calore per conduzione, possiamo classificarli in due categorie: conduttori e isolanti Proprietà diffusionali: sono delle proprietà che distinguono cosa si diffonde, si dividono in Permeazione di gas e vapore: possiamo spiegarlo tramite esempi come di una bevanda gasata dove vogliamo che la CO2 rimanga all’interno del contenitore. Il non ingresso di ossigeno nei prodotti sottovuoto che provocherebbe la proliferazione batteri. Trasporto di massa Fattori che riguardano la permeabilità: sono collegati Al tipo di materiale: che può presentare fessure-pori-micropori Struttura: che può essere un difetto di ermeticità (coperchi-tappa) Spessore del materiale: minore spessore minore barriera dovrà attraversare il gas e viceversa. Tuttavia, oltre a un certo limite aumentare l’effetto spessore non è più utile poiché aumento costi e peso del materiale e non ho più un miglioramento dell’effetto barriera quindi la quantità di gas che passa è sempre la stessa Densità del materiale: materiali a maggiore densità hanno minore permeabilità Gruppi funzionali del materiale: dipendono dalla polarità del materiale (più vicine o meno vicine le molecole del materiale tra di loro) che regolano la permeabilità Fenomeni di interazione Distinguiamo: Interazioni imballaggio-ambiente: riguardano riciclo-smaltimento dell’imballaggio Interazioni ambiente-imballaggio: riguardano una possibile alterazioni dell’imballaggio dovute a luce e calore quindi fenomeni derivanti dall’ambiente Interazioni ambiente-alimento: riguardano possibili contaminazioni dovute al malfunzionamento dell’imballaggio dell’alimento Interazioni alimento-ambiente: riguardano un possibile rilascio di aromi nell’ambiente ad esempio Interazioni imballaggio-alimento: riguardano fenomeni di migrazione o cessione; quindi, è la massa che dall’imballaggio potrebbe migrare nell’alimento, migrazione poiché si sposta dall’imballaggio all’alimento, tutto questo dovuto a un malfunzionamento del packaging che può essere nocivo per il consumatore. Bisogna enunciare un fattore molto importante ovvero: L’idoneità alimentare: serve a tutelare la sicurezza del consumatore, è regolatala da leggi L’idoneità funzionale: quanto l’imballaggio protegge-fa da barriera-funzione di trasporto Distinguiamo due legislazioni: la normativa nazionale ed europea, entrambe le normative si basano su: principio della “inerzia” del materiale e della “purezza” dei prodotti alimentari. Secondo tale principio i materiali e gli oggetti non devono cedere agli alimenti componenti in quantità tali da rappresentare un pericolo per la salute umana e da provocare una modificazione inaccettabile della composizione degli alimenti o un’alterazione dei loro caratteri organolettici. Il principio e le norme conseguenti non si applicano solo agli imballaggi, ma a tutti gli oggetti le cui superfici possano trovarsi a contatto con gli alimenti detti moca. Importante anche la standardizzazione delle procedure per verificare l’idoneità dell’imballo: procedure pressoché uguali nei vari stati per verificare che il materiale sia adeguato e corretto Interazioni alimento-imballaggio: riguardano la migrazione negativa Definiamo cosa significa alimento e leggi che bisogna seguire per produrre imballaggi alimentari: Il pericolo maggiore ai giorni nostri si ha maggiormente dall’uomo poiché questo sta sviluppando continuamente nuove tipologie di materiale e in particolare plastiche, i quali affetti a lungo termine non si conoscono, non se ne ha più il pieno controllo e si ha un rischio maggiore di contaminazione dell’alimento e quindi un pericolo in più per il consumatore. Importante quindi leggere le tabelle dove sono state espressi tutti gli elementi che si possono e non si possono utilizzare Responsabilità: il responsabile del malfunzionamento dell’imballaggio è il produttore della materia prima che usa quell’imballaggio, poiché chi produce l’imballaggio si basa sulle liste positive e quindi è tutelato perché il suo imballaggio è stato approvato dalle autorità Per garantire il rispetto delle normative, bisogna effettuare sull’imballo dei test di migrazione: sono dei test di laboratorio standardizzati che danno come risultato quanta sostanza migra dall’imballo ala materiale, una volta preso questi valori , li confronterò con i limiti di leggi: Migrazione globale: è un prerequisito di inerzia e indica la massima quantità di sostanze che possono essere cedute all’alimento ed è indipendente da un rischio associato a tali cessioni. Migrazione specifica: si riferisce alla massima quantità di una determinata sostanza dannosa per l’uomo che può essere ceduta dall’imballaggio all’alimento. Informazioni necessarie per poter procedere: Verificare l’alimento a cui il materiale è destinato, si utilizza un simulante in laboratorio (test di migrazione per simularlo, questo simula la capacità estrattiva dell’alimento Verificare condizioni reali di impiego del materiale unitamente all’alimento tramite le condizioni di prova ovvero tempo e temperatura p/v= peso fratto volume Qui in allegato troviamo vari prodotti alimentari e simulanti dei prodotti, vediamo le distinzioni nell’immagine come la prima: col simulante A si hanno prodotti non acidi poiché a pH