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;
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
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
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