TECNOLOGIE DI CONSERVAZIONE
DEGLI ALIMENTI
MODIFICAZIONI DI ATMOSFERA e PACKAGING
Luciano NETTUNO - ASL Napoli 1 Centro - Servizi Veterinari
LE MATERIE PLASTICHE
Sono una classe di polimeri e biopolimeri hanno caratteristiche
comuni:
•
•
•
•
•
Leggerezza
Inerzia chimica
Infrangibilità
Durata
Economicità
…e proprietà così diverse da potersi presentare come un film
sottile per l’avvolgimento degli alimenti (packaging primario), ma
anche come materiale rigido per lo stoccaggio ela movimentazione
delle merci (packaging secondario).
E’ una varietà che dipende dal numero rilevante di
monomeri di partenza ed un ampia gamma di
tecnologie di polimerizzazione
LE MATERIE PLASTICHE PER IL PACKAGING
CONTENITORE
Bicchieri, vasetti, vaschette
vassoi
Bottiglie
Bottigli rigide
Bottiglie trasparenti
Sacchi e sacchetti
Film estensibili
Film per avvolgimento
Film per accoppiati
Rivestimenti per scatole e tubi
MATERIE PLASTICHE
PVC, PP, HDPE, PS
PS, PE
LPDE, HPDE
PVC,HPDE, PP, PET
PP, PET
HPDE, LPDE, PP,PVC
PVC, LPDE
PVC, LPDE, HPDE, PP
PP, PET, PA, LPDE, HPDA
LPDE, PVC, PVDC
PVC = polivilcloruro PP= polipropilene HPDE= polietilene alta densità
PS= polistirene PE= polietilene LPDE = polietilene bassa densità
PET= polietinteraftalato PA =poliammidi PVDC= polivinilidecloruro
POLIMERI PIU’ DIFFUSI
LPDE= polietilene a bassa densità:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: ELEVATA
Resistenza ad acidi e basi: ELEVATA
Permeabilità agli oli ed alcool: ELEVATA
Resistenza agli ossidanti: SCARSA
Trasparenza: SCARSA
Costo: BASSO
Idoneità alimentare: ELEVATA
PP = polipropilene
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: ELEVATA
Resistenza ad acidi e basi: ELEVATA
Permeabilità agli oli ed alcool: ELEVATA
Resistenza agli ossidanti: SCARSA
Trasparenza: SCARSA
Costo:BASSO
Idoneità alimentare: ELEVATA
PS = polistirene
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: MEDIA
Resistenza ad acidi e basi: ELEVATA
Permeabilità agli oli ed alcool: ELEVATA
Resistenza agli ossidanti: SCARSA
Trasparenza: MEDIA
Idoneità alimentare: ELEVATA
PVC = polivinilcloruro
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: SCARSA
Resistenza ad acidi e basi: ELEVATA se diluiti
Permeabilità agli oli ed alcool: ELEVATA
Resistenza idrocarburi clorurati e aromatici: SCARSA
Trasparenza: MEDIA
Idoneità alimentare: ELEVATA
PET = polietilentereftalato
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: SCARSA
Resistenza ad acidi e basi: ELEVATA
Permeabilità agli oli ed alcool: ELEVATA
Trasparenza: MEDIA
Idoneità alimentare: ELEVATA
POLIMERI AD ELVATA BARRIERA
AI GAS
PA = poliammidi
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: ELEVATA
Permeabilità all’ossigeno e aromi: MOLTO BASSA
Resistenza ad acidi e basi: MEDIA se diluiti
Permeabilità agli oli ed alcool e idrocarburi: ELEVATA
Resistenza agli ossidanti: SCARSA
Trasparenza: BASSA
Idoneità alimentare: BASSA
PVDC = polivinildencloruro
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Termoplastico
Permeabilità all’acqua: SCARSA
Permeabilità all’ossigeno: MOLTO BASSA
Resistenza ad acidi e basi: MEDIA se diluiti
Permeabilità agli oli ed alcool idrocarburi: ELEVATA
Resistenza agli ossidanti: SCARSA
Trasparenza: BASSA
Idoneità alimentare:BASSA
COSTO: molto elevato
LEGISLAZIONE
REGOLAMENTO (CE) n.1935/2004
Riguardante i materiali e gli oggetti destinati a venire a contatto con
gli alimenti…
Articolo 3
Requisiti generali
1.
a.
b.
c.
2.
I materiali e gli oggetti compresi i materiali e gli oggetti attivi
e intelligenti, devono essere prodotti conformemente alle buone
pratiche di fabbricazione affinché, in condizioni d’impiego normali
o prevedibili, essi non trasferiscano ai prodotti alimentari
componenti in quantità tali da:
Costituire un pericolo per la salute umana;
Comportare una modifica inaccettabile della composizione dei
prodotti;
Comportare un deterioramento delle loro caratteristiche
organolettiche;
L’etichettatura, la pubblicità e la presentazione di un materiale o di
un oggetto non deve fuorviare il consumatore
LEGISLAZIONE
• REGOLAMENTO (UE) n.10/2011
della Commissione del 14 gennaio 2011 riguardante i
materiali e gli oggetti di natura plastica destinati a venire
a contatto con gli alimenti
• In vigore dal 1 maggio 2011
CARATTERISTICHE DEL FOOD
CONTACT MATERIAL (FCM)
• Idealmente, nel packaging tradizionale il
materiale non deve dare luogo a trasferimenti di
materia verso l’alimento (migrazione e/o
cessione) e dall’alimento verso il materiale;
• Realisticamente, i trasferimenti di materia non
devono rappresentare un rischio per la salute
umana e non devono modificare l’organolepsi
dell’alimento
LIMITE DI MIGRAZIONE GLOBALE (OML)
Il regolamento 10/2011, definito “plastics Implementation
measure” (PIM), prevede l’ applcazione graduale di
alcune disposizioni e si concluderà il 31 dicembre2015…
Articolo 12
“i materiali e gli oggetti di materia plastica non devono
cedere i loro costituenti ai simulanti alimentari in 2
quantità superiori a 10 mg di costituenti ceduti per dm
di superficie a contatto con gli alimenti”
OVERALL MIGRATION LIMIT
MIGRAZIONE SPECIFICA (SML)
Inoltre…
Il regolamento 10/2011, per alcune sostanze fissa
limiti ( espressi in mg/kg) di cessione/migrazione
dai materiali e gli oggetti di materia plastica ai
prodotti alimentari…
SPECIFIC MIGRATION LIMIT
… per le sostanze per le quali non sono indicati
limiti di migrazione o altre restrizioni si applica
un limite generico di migrazione pari a 60mg/kg
ADDITIVI
La classe più imprtante è quella dei
plastificanti
•
•
•
•
•
•
Fosfati organici: tri-butilfosfato,tri-ottilfosfato, ecc.
Ftalati: di-metil ftalato, di- ottil ftalato, di-etil ftalato ecc.
Adipati: di-butil adipato, di-cicloesil adipato ecc.
Sebacati: di-butil sebacati, di-benzil sebacato
Esteri degli acidi grassi: stearato di amile
Esteri della Glicerina: diacetato di glicerile, triacetato di
glicerile
MODIFICAZIONI DI ATMOSFERA
QUALSIASI INTERVENTO REALIZZATO IN FASE DI
CONFEZIONAMENTO ( O DI CONSERVAZIONE) CHE
ALTERA,
QUALITATIVAMENTE E/O QUANTITATIVAMENTE
L’ATMOSFERA CHE CIRCONDA IL PRODOTTO.
LA MODIFICAZIONE PUO’ RIGUARDARE:
•IL VALORE DELLA PRESSIONE TOTALE
•LE PRESSIONI PARZIALI (CONCENTRAZIONI)
MODIFICAZIONI DI ATMOSFERA
VARIAZIONI PRESSIONI
PARZIALI
Atmosfere
Modificate
VARIAZIONO PRESSIONI
TOTALI
Confezionamento
sottovuoto
(protettive)
Confezionamento
ipobarico
Atmosfere
controllate
Atmosfere
passive
Confezionamento
iperbarico
EFFETTI DELLA SOTTRAZIONE D’ARIA:
•
EFFETTI DIRETTI legati alla riduzione / eliminazione di
1.
2.
reazioni che coinvolgono l’ O2:
Reazioni chimiche
Reazioni enzimatiche
•
EFFETTI COLLATERALI legati alla riduzione /
1.
2.
3.
4.
eliminazione del vapor d’acqua --- contaminanti
biologici e/o chimici:
Effetto essiccante
Effetto igienizzante
Effetto disinquinante
Effetto disinfestante
0°C, 10 mmHg
Alimento secco
2.1 mmHg
O2
7.8 mmHg
N2
Alimento umido
1.1 mmHg
O2
4.2 mmHg
N2
4.6 mmHg
H2O
L’USO DELLE ATMOSFERE MODIFICATE
NON
DEVE ESSERE CONSIDERATO COME MEZZO DI
RISANAMENTO O MIGLIORAMENTO QUALITATIVO
DI UN ALIMENTO MA,
PIUTTOSTO,
COME OPERAZIONE TECNOLOGICA DI SUPPORTO
CHE INSIEME AD ALTRI INTERVENTI
(REFRIGERAZIONE—CONTROLLO IGIENICO ECC.)
PUO’ RAGGIUNGERE GLI EFFETTI
DESIDERATI
GAS UTILIZZATI NALL’ ATM- PROTETTIVA:
• OSSIGENO
• AZOTO
• ANIDRIDE CARBONICA
• ARGON
• ELIO (autorizzato solo come rivelatore di non ermeticità)
• PROTOSSIDO DI AZOTO (come propellente)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------LA SCELTA DELLA MISCELA GIUSTA NON PUO’
PRESCINDERE DALLA CONOSCENZA DELLA NATURA
E DELLE CARATTERISTICHE DEL PRODOTTO DA
CONFEZIONARE.
GAS
CO2
Ar
He
N2
N2O
O2
Colore distintivo
Grigio
Amaranto
Marrone
Nero
Blu
Bianco
N° CE
E 290
E 938
E 939
E 941
E 942
E 948
E’ INDISPENSABILE CONOSCERE:
•DEPERIBILITA’ DELL’ALIMENTO IN ARIA;
•SOLUBILITA’ DELLA CO2 NELL’ALIMENTO A VARIE T°;
•VARIAZIONI ORGANOLETTICHE ASSOCIATE ALLA
DISSOLUZIONE DEL GAS;
•COMPORTAMENTO DELLA MICROFLORA NELL’ ATM
PRESCELTA;
•PERMEABILITA’ DEI MATERIALI DI CONFEZIONAMENTO;
COMPOSIZIONE DELL’ARIA
PRIMO OBIETTIVO DELL’ATM :
ELIMINAZIONE O2
RESPONSABILE DI:
•OSSIDAZIONI -da cui odori e sapori anormali
•IRRANCIDIMENTO DEI GRASSI
•INBRUNIMENTI
•MODIFICAZIONI DI COLORE
•FAVORIRE FLORA AEROBIA
PRINCIPALI EFFETTI DELLA CO2
•ACIDIFICA IL MEZZO;
•RIMUOVE L’O2 DAI SITI DI UTILIZZAZIONE;
• BATTERIOSTASI MAGGIORE SU GRAM NEG (effetto
anestesico);
------------------------------------GAS FORTEMENTE SOLUBILE
IN ACQUA E NEI GRASSI
SOPRATTUTTO
ALLE BASSE TEMPERATURE
EFFETTO DELLA CO2 SUI MICRORGANISMI
EFFETTO ACIDIFICANTE della CO2
(lieve abbassamanto del ph)
Una piccola percentuale del gas a contatto con
l’acqua sviluppa acido carbonico
H2O + CO2
H2CO3
EFFETTI DELLA CO2 SUI MICRORGANISMI
EFFETTO RESIDUO DELLA CO2:
Molti legami del gas con i costituenti alimentari
sono lentamente reversibili
L’ Effetto batteriostatico si protrae anche per alcuni
giorni dopo l’apertura della confezione
EFFETTI DELLA CO2 SUI MICRORGANISMI
secondo i risultati sperimentali di diversi autori
EFFETTI DELLA CO2 SUI MICRORGANISMI
secondo i risultati sperimentali di diversi autori
Da notare che…
nelle carni…
…dosi troppo elevate di CO2 ne causano la
disidratazione per indebolimento del
legame acqua-proteine
…actina e miosina vicine al punto
isoelettrico tendono a non trattenere
l’acqua
I PRINCIPALI EFFETTI DELL’ N2
GAS QUASI DEL TUTTO
• INERTE,
• INODORO e INSAPORO
UTILIZZATO COME RIEMPITIVO PER EVITARE
IL COLLASSO DELLA CONFEZIONE DOPO
CHE LA CO2 SOLUBILIZZA NEL PRODOTTO
I PRINCIPALI EFFETTI DELL’ N2
•INIBISCE ALCUNE PROTEASI( frena
l’essudazione del liquido extracellulare
•INIBISCE ALCUNE LIPASI
• INIBISCE ALCUNE DECARBOSSILASI
•PRESERVA LA NITROSOMIOGLOBINA
PRINCIPALI EFFETTI DELL’ARGON
• COMPETIZIONE CON O2
(PER SOLUBILITA’ E DIMENSIONE SIMILE)
• RIMUOVE O2 DAI SITI ATTIVI
• CONTRIBUISCE AD AUMENTARE LA DENSITA’
DELLE MISCELE INCREMENTANDO L’EFFETTO
INIBITORIO SUI MICRORGANISMI AEROBI
QUALI PERICOLI ?
Prolungamento shelf life
Im
Maggiore Inibizione flora
non patogena rispetto alla
flora patogena
po
rta
im
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del
le
Alimento pericoloso
ba
ss
po
Ma rtanz
a
ter
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rim ne
a
et
em
pe
rat
che non presenta
“deperimento biologico”
ure
QUALI PERICOLI ?
…Ricordiamo in particolare:
•
•
•
•
Clostridium botulinum
Clostridium perfringens
Stafilococco aureo enterotossico
Listeria monocytogenes
Non vengono inibiti né dal sotto vuoto né dalla
presenza di elevate concentrazioni di CO2
considerato che sovente siamo di fronte a ceppi
psicrotrofi
Qualche ulteriore precauzione
Nelle ATM non è mai opportuno
programmare miscele al 100% di CO2 ma è
consigliabile utilizzare in ogni caso anche
basse percentuali di O2 (1-3%)
Possono prevenire la moltiplicazione del
Clostridium botulinum
CAMERE BIANCHE
Antagonisti naturali utilizzati in abbinamento a
sottovuoto e ATM
• Batteriocine: sono molecole prodotte da batteri lattici in grado
di antagonizzare la crescita di Listeria monocytogenes e
Clostridium spp
•
•
•
fra cui: = Sakacine (lactobacillus sake),
» Pediococcine (pediococcus spp)
» Plantaricine (lactobacillus plantarum)
» Nisina (lactococcus lactis)
• Chitosani: derivati della chitina prodotti da Basidiomycetes spp,
mostrano inibizione verso Staphilococcus aureus e E. coli
• Acidi organici: Ac lattico e acetico, addizionati a film edibili,
mostrano inibenza verso Listeria monocytogenes
TECNOLOGIE MITI: mild technologies
(Alimenti trattati al minimo)
L’impiego di tecnologie come: il sottovuoto,
l’ atmosfera protettiva, l’ aggiunta di conservanti naturali,
filmedibili, colture microbiche starter …
hanno contribuito allo sviluppo di questa
nuova tecnologia.
• trattamenti che mirano a mantenere il più possibile inalterate nel
prodotto finito le proprietà nutrizionali della materia prima impiegata
• Tra gli “alimenti trattati al minimo” sono compresi quelli che per la
loro preparazione impiegano T° tra 0° e 100°C e che necessitano di
essere poi conservati allo stato di refrigerazione e con valori di
aw > 0,85 e ph> 4,5.
CRYOVAC
Rappresenta una variante
del confezionamento sottovuoto
La confezione è costituita da un
sacchetto di plastica
termoretraibile: una volta
introdotto l’alimento e sigillata
la confezione, il prodotto
viene immerso per pochi
secondi in acqua a Ta ~ 90 °C
in modo che la pellicola
aderisca completamente
all’alimento; segue il rapido
raffreddamento del prodotto e
la sua conservazione a ~ 4 °C
fino alla sua
commercializzazione
IL PACKAGING
IL CONTENITORE OLTRE ALLA FUNZIONE
DI PROTEGGERE / CONSERVARE ASSOLVE
ANCHE
FUNZIONI DI MARKETING
INVOLUCRO STRATEGICO DI SERVIZIO
IN GRADO DI COMUNICARE AL CONSUMATORE
IMMEDIATAMENTE IL PROPRIO CONTENUTO,
IN GRADO DI “FARSI COMPRARE” E QUINDI FARSI
SILENZIOSAMENTE VENDERE
IMBALLAGGIO FUNZIONALE
SOLUZIONE IN CUI E’ PREVISTO L’IMPIEGO DI
MATERIALI,
CONTENITORI,
ACCESSORI
DI
IMBALLAGGIO IN GRADO DI ESERCITARE UNA
FUNZIONE AGGIUNTIVA RISPETTO A QUELLA
TRADIZIONALE DI CONTENIMENTO PROTEZIONE
ACTIVE e INTELLIGENT PACKAGING
ACTIVE PACKAGING
•
INNESCA INTERAZIONE DINAMICA E
ININTERROTTA CON IL CONTENUTO:
INDIRETTA -- con atm interna all’involucro
variandone la composizione quanti/qualitativa
• DIRETTA -- con il prodotto, attraverso:
1. Rilascio di sostanze volute (interazione
diretta addizionale)
2. Sequestro di sostanze svantaggiose per la
conservazione (interazione diretta
detrattiva)
ACTIVE PACKAGING
Possibili impieghi
Sistema di active packaging ///// Campo di applicazione
eliminazione di O2
produzione di CO2
rimozione di vapore acqueo
rimozione di etilene
rilascio di etanolo
molte categorie di alimenti
alimenti che ammuffiscono
alimenti disidradati
frutta e verdura
prodotti da forno
ACTIVE PACKAGING
• I composti scavengers (spazzini dei gas)
• I composti che assorbono umidità
• I composti che rilasciano anidride carbonica
• I composti che liberano sostanze antimicrobiche
In fase di studio:
• Miscele di ossido ferroso ed idrossido di calcio
• Film plastici contenenti ioni metallici e acido
propionico
INTELLIGENT PACKAGING
UTILIZZA INDICATORI INTERNI O ESTERNI ALLA
CONFEZIONE IN GRADO DI RIPRODURRE LA
STORIA/CONDIZIONE DELL’ALIMENTO E QUINDI
INDIRETTAMENTE IL MANTENIMENTO/PERDITA DI
QUALITA’
LA NORMATIVA
• REG. CE N.1935/2004
• REG. CE N.450/2009 del 29 maggio 2009.
Le norme , introdotte nel 2009, colmano le lacune
presenti nel Regolamento del 2004, data la
sempre più diffusa presenza di imballaggi
“attivi” e “intelligenti” sul mercato. Viene, ad
esempio, escluso l’utilizzo di sostanze non
presenti nell’elenco approvato dall’EFSA
ASSORBITORI DI O2
Forma imballaggio
Principio
Nome commerciale
Sacchetto
Chimico (ferro ridotto)
Atco
Sacchetto
Chimico (ferro ridotto)
Ageless
sacchetto
enzimatico
Bioka
Film
chimico
Amosorb
Film
fotochimico
Os1000
Film
fotochimico
Zero2
Capsula
Solfato/ascorbato
Darex
ASSORBITORI DI SOSTANZE ODOROSE
INDESIDERATE
Forma imballaggio
Principio
Nome commerciale
Film
Rimozione di
aldeidi
BYNEL
Film
Rimozione di amine
ANICO
Sacchetto
Generico
2-IN-1
ASSORBITORI DI UMIDITA’
Forma imballaggio
Principio
Nome commerciale
Sacchetto
Gel di silice
Minipax
Pad
Cellulosa
Dri-Ioc
Pad
Gel poliacrilamide
Supaloc
Etichetta
Setacci molecolari
Desimax
Vaschetta
Tensioattivi
Activopak
Film
Gel vegetale
Pichit
ASSORBITORI DI ETILENE
PRODOTTI DI QUARTA GAMMA
Forma imballaggio
Principio
Nome commerciale
Film
Zeolite
Peak fresh
Carta
Carbone attivo
Sendomate
Sacchetto
Permanganato
Green pack
ANTIMICROBOCI – COLORANTI – SOSTANZE
AROMATICHE
Forma imballaggio
Principio
Nome commerciale
Film
Microban
Sacchetto/Film
Emettitore di
tricloroanisolo
Emettitore di
etanolo
Liberazione CO2
CO2 emitter
Film chimico
Liberazione SO2
Sulfurdioxide
Film
Liberazione di
colore e aromi
Emettitore di cloro
attivo
Multiflex
Sacchetto/film
Film
Antimold
Microgarde
POSSIBILE APPLICAZIONE
DELL’INTELLIGENT PACKAGING
Indicatore
Azione
Alimento targhet
Temperatura
Segnala T° del momento o il
superamento di una T° soglia
Prodotti freschi refrigerati
congelati- sensibili al
calore
Rapporto t/T°
Monitoraggio continuo rapporto t/T° Prodotti freschi refrigerati
congelati-
Ossigeno
Rileva superamento di una
determinata soglia
Confezioni sottovuoto o
ATM
CO2
Segnala Accumulo/riduzione CO2
Confezioni ATM
o prodotti confezionati
passibili di fermentazioni
Crescita
microbica
Rileva presenza di metaboliti
gassosi da flora indesiderata
Alimenti freschi refrigrati
Inegrità
Rileva presenza assenza di O2 o
CO2
Confezioni sottovuoto o
ATM