TECNOLOGIE DI CONSERVAZIONEDEGLI ALIMENTI

Luciano NETTUNO - ASL Napoli 1 Centro - Servizi Veterinari

MODIFICAZIONI DI ATMOSFERA e PACKAGING

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

LPDE, PVC, PVDCRivestimenti per scatole e tubi

PVC, LPDEFilm estensibiliPVC, LPDE, HPDE, PPFilm per avvolgimentoPP, PET, PA, LPDE, HPDA Film per accoppiati

HPDE, LPDE, PP,PVCSacchi e sacchettiPP, PETBottiglie trasparentiPVC,HPDE, PP, PET Bottigli rigideLPDE, HPDEBottigliePS, PEvassoiPVC, PP, HDPE, PSBicchieri, vasetti, vaschette

MATERIE PLASTICHECONTENITORE

PVC = polivilcloruro PP= polipropilene HPDE= polietilene alta densitàPS= polistirene PE= polietilene LPDE = polietilene bassa densitàPET= 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

LEGISLAZIONEREGOLAMENTO (CE) n.1935/2004

Riguardante i materiali e gli oggetti destinati a venire a contatto con gli alimenti…

Articolo 3Requisiti generali

1. 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:

a. Costituire un pericolo per la salute umana;b. Comportare una modifica inaccettabile della composizione dei

prodotti;c. Comportare un deterioramento delle loro caratteristiche

organolettiche;2. 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’organolepsidell’alimento

LIMITE DI MIGRAZIONE GLOBALE (OML)

Il regolamento 10/2011, definito “plastics Implementationmeasure” (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 quantità superiori a 10 mg di costituenti ceduti per dm

di superficie a contatto con gli alimenti”

OVERALL MIGRATION LIMIT

2

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…

… 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

SPECIFIC MIGRATION LIMIT

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 DICONFEZIONAMENTO ( 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

AtmosfereModificate(protettive)

Atmosferecontrollate

Confezionamentoipobarico

VARIAZIONO PRESSIONI TOTALI

Atmosferepassive

Confezionamentosottovuoto

Confezionamentoiperbarico

EFFETTI DELLA SOTTRAZIONE D’ARIA:

•• EFFETTI DIRETTIEFFETTI DIRETTI legati alla legati alla riduzione / eliminazione di riduzione / eliminazione di reazioni che coinvolgono lreazioni che coinvolgono l’’ OO22::

1.1. Reazioni chimicheReazioni chimiche2.2. Reazioni enzimaticheReazioni enzimatiche

•• EFFETTI COLLATERALIEFFETTI COLLATERALI legati allalegati alla riduzione / riduzione / eliminazione del vapor deliminazione del vapor d’’acqua acqua ------ contaminanti contaminanti biologici e/o chimici:biologici e/o chimici:

1.1. Effetto essiccanteEffetto essiccante2.2. Effetto igienizzanteEffetto igienizzante3.3. Effetto disinquinanteEffetto disinquinante4.4. Effetto disinfestanteEffetto disinfestante

0°C, 10 mmHg

4.2 mmHgN2

2.1 mmHg 7.8 mmHg 1.1 mmHg 4.6 mmHgO2 N2 O2 H2O

Alimento secco Alimento umido

L’USO DELLE ATMOSFERE MODIFICATENON

DEVE ESSERE CONSIDERATO COME MEZZO DIRISANAMENTO 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 Colore distintivo N° CECO2 Grigio E 290Ar Amaranto E 938He Marrone E 939N2 Nero E 941N2O Blu E 942O2 Bianco 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 MICRORGANISMIsecondo i risultati sperimentali di diversi autori

EFFETTI DELLA CO2 SUI MICRORGANISMIsecondo 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

Maggiore Inibizione floranon patogena rispetto alla

flora patogenaImportanza delle basse temperature

Alimento pericolosoche non presenta

“deperimento biologico”importanza igiene

Materia prima

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 CO2considerato che sovente siamo di fronte a ceppi psicrotrofi

Qualche ulteriore precauzione

Nelle ATM non è mai opportuno

programmare miscele al 100% di CO2 ma èconsigliabile 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 Antagonisti naturali utilizzati in abbinamento a sottovuoto e ATMsottovuoto e ATM

•• BatteriocineBatteriocine:: sono molecole prodotte da batteri lattici in grado sono molecole prodotte da batteri lattici in grado di di antagonizzareantagonizzare la crescita di la crescita di Listeria Listeria monocytogenesmonocytogenes e e

ClostridiumClostridium sppspp

fra cuifra cui: = : = SakacineSakacine ((lactobacilluslactobacillus sakesake),),•• »» PediococcinePediococcine ((pediococcuspediococcus sppspp))•• »» PlantaricinePlantaricine ((lactobacilluslactobacillus plantarumplantarum))•• »» NisinaNisina ((lactococcuslactococcus lactislactis))

•• ChitosaniChitosani:: derivati della chitina prodotti da derivati della chitina prodotti da BasidiomycetesBasidiomycetes sppspp, , mostrano inibizione verso mostrano inibizione verso StaphilococcusStaphilococcus aureusaureus e E. colie E. coli

•• Acidi organici:Acidi organici: AcAc lattico e acetico, addizionati a film edibili, lattico e acetico, addizionati a film edibili, mostrano mostrano inibenzainibenza verso verso Listeria Listeria monocytogenesmonocytogenes

TECNOLOGIE MITI: TECNOLOGIE MITI: mildmild technologiestechnologies((Alimenti trattati al minimo)Alimenti trattati al minimo)

LL’’impiego di tecnologie come: impiego di tecnologie come: il sottovuoto, il sottovuoto, ll’’ atmosfera protettiva, latmosfera protettiva, l’’ aggiunta di conservanti naturali, aggiunta di conservanti naturali,

filmedibilifilmedibili, colture microbiche starter, colture microbiche starter ……hanno contribuito allo sviluppo di questa hanno contribuito allo sviluppo di questa

nuova tecnologia.nuova tecnologia.

•• trattamenti che mirano a mantenere il pitrattamenti che mirano a mantenere il piùù possibile inalterate nel possibile inalterate nel prodotto finito le proprietprodotto finito le proprietàà nutrizionali della materia prima impiegatanutrizionali della materia prima impiegata

•• Tra gli Tra gli ““alimenti trattati al minimoalimenti trattati al minimo”” sono compresi quelli che per la sono compresi quelli che per la loro preparazione impiegano loro preparazione impiegano TT°° tra tra 00°° ee 100100°°CC e che necessitano di e che necessitano di essere poi conservati allo stato di refrigerazione e con valori essere poi conservati allo stato di refrigerazione e con valori di di awaw > 0,85 e ph> 4,5.> 0,85 e ph> 4,5.

CRYOVAC

Rappresenta una variante del confezionamento sottovuotoLa 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 FUNZIONEDI PROTEGGERE / CONSERVARE ASSOLVE

ANCHEFUNZIONI 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 DIMATERIALI, CONTENITORI, ACCESSORI DIIMBALLAGGIO IN GRADO DI ESERCITARE UNA FUNZIONE AGGIUNTIVA RISPETTO A QUELLA TRADIZIONALE DI CONTENIMENTO PROTEZIONE

ACTIVE e INTELLIGENT PACKAGING

ACTIVE PACKAGINGINNESCA INTERAZIONE DINAMICA EININTERROTTA 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 impieghiSistema di active packaging ///// Campo di applicazione

eliminazione di O2 molte categorie di alimentiproduzione di CO2 alimenti che ammuffisconorimozione di vapore acqueo alimenti disidradatirimozione di etilene frutta e verdurarilascio di etanolo 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 antimicrobicheIn 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 DIQUALITA’

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

DarexSolfato/ascorbatoCapsula

Zero2fotochimicoFilm

Os1000fotochimicoFilm

AmosorbchimicoFilm

Biokaenzimaticosacchetto

AgelessChimico (ferro ridotto)Sacchetto

AtcoChimico (ferro ridotto)Sacchetto Nome commercialePrincipioForma imballaggio

ASSORBITORI DI SOSTANZE ODOROSE INDESIDERATE

Nome commercialePrincipioForma imballaggio

2-IN-1Generico Sacchetto

ANICORimozione di amineFilm

BYNELRimozione dialdeidi

Film

ASSORBITORI DI UMIDITA’

Nome commercialePrincipioForma imballaggio

PichitGel vegetaleFilm

ActivopakTensioattiviVaschetta

DesimaxSetacci molecolariEtichetta

SupalocGel poliacrilamidePadDri-IocCellulosaPadMinipaxGel di siliceSacchetto

ASSORBITORI DI ETILENEPRODOTTI DI QUARTA GAMMA

Nome commercialePrincipioForma imballaggio

Green packPermanganato Sacchetto SendomateCarbone attivoCarta

Peak freshZeolite Film

ANTIMICROBOCI – COLORANTI – SOSTANZE AROMATICHE

Nome commercialePrincipioForma imballaggio

MicrogardeEmettitore di cloro attivo

Film

MultiflexLiberazione di colore e aromi

Film

SulfurdioxideLiberazione SO2Film chimico

CO2 emitterLiberazione CO2Sacchetto/Film

AntimoldEmettitore di etanolo

Sacchetto/film

MicrobanEmettitore di tricloroanisolo

Film

POSSIBILE APPLICAZIONE DELL’INTELLIGENT PACKAGING

Confezioni sottovuoto o ATM

Rileva presenza assenza di O2 o CO2

Inegrità

Alimenti freschi refrigratiRileva presenza di metaboliti gassosi da flora indesiderata

Crescita microbica

Confezioni ATMo prodotti confezionati passibili di fermentazioni

Segnala Accumulo/riduzione CO2CO2

Confezioni sottovuoto o ATM

Rileva superamento di una determinata soglia

Ossigeno

Prodotti freschi refrigerati congelati-

Monitoraggio continuo rapporto t/T°Rapporto t/T°

Prodotti freschi refrigerati congelati- sensibili al calore

Segnala T° del momento o il superamento di una T° soglia

Temperatura

Alimento targhetAzione Indicatore