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Il confezionamento in atmosferamodificata/protettiva

La tecnologia di confezionamento inatmosfere modificate o protettive corrispondeal confezionamento in unità-consumatore di

prodotti alimentari in un'atmosfera diversa daquella naturale e costituita da miscele di gas in

differenti proporzioni: principalmenteossigeno, azoto e anidride carbonica ma,

potenzialmente, anche argon, elio e protossidodi azoto, tutti definiti dalla direttiva europea

sugli additivi, già recepita anche in Italia,come gas d’imballaggio.

Una norma CEE che riguarda l'etichettatura dei prodotti alimentari, harecentemente introdotto il termine di atmosfera protettiva che deve essere

obbligatoriamente utilizzato tra le indicazioni in etichetta quando la duratadel prodotto è stata prolungata grazie a gas di imballaggio

Università degli Studi di ParmaProcessi della Tecnologia Alimentare - Prof. Davide Barbanti

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Questa espressione dovrebbe essere utilizzata solo inquei casi in cui sia possibile esercitare un reale

controllo sulla composizione dell'atmosfera checirconda il prodotto, quindi non per prodotti confezionatima conservati in magazzini convenientemente attrezzati

per la conservazione o la maturazione di derrate, inparticolare vegetali o animali.

Un altro termine ancora piuttosto diffuso, anche seimpiegato erroneamente, è atmosfere controllate.

Altri due termini, infine, vengono impiegati con una certafrequenza: atmosfere attive e atmosfere passive.

Le prime corrispondono ad una volontaria e controllatasostituzione dell'aria con una miscela gassosa di definita

composizione, le seconde si riferiscono a quellemodificazioni di atmosfera che sono la conseguenza di

metabolismi propri del prodotto (respirazione) e deifenomeni di permeazione dei gas attraverso l'imballaggio

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Scopo di questa tecnica è quello di prolungare laconservazione della qualità dei prodotti alimentari

Bloccare o rallentare quei meccanismi chimici e biologiciche determinano il deperimento o deterioramento.

In quei casi in cui il confezionamento in atmosferamodificata non garantisce una significativa estensionedella conservazione, la tecnica può consentire unapresentazione migliore.

L'uso di atmosfere modificate, in ogni caso, nondeve essere considerato come un mezzo dirisanamento o di miglioramento qualitativo di unprodotto alimentare scadente ma, piuttosto, comeun'operazione tecnologica di supporto che solounitamente ad altri interventi (quali larefrigerazione, il controllo igienico, ecc.) puòraggiungere gli effetti desiderati.

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UN CONFRONTO TRA LACONSERVAZIONE IN ARIA EDIN ATMOSFERE MODIFICATE

PER ALCUNI ALIMENTI

PRODOTTO S.L. IN ARIA (gg) S.L. IN ATM. (gg)

Pasta fresca non past. < 15 20-30Patatine fritte < 15 21Pizza < 28 36Hamburger < 14 28-35Wurstel < 20 > 30

Per comprendere l'efficacia delle atmosfere modificate èindispensabile considerare che l'alimento interagisce

sempre con i gas che lo circondano.Le interazioni "prodotto-atmosfera gassosa" possono

essere di natura microbiologica o chimico-fisica. Le primeriguardano la possibilità di moltiplicazione dei

microrganismi presenti nel prodotto; quelle chimico-fisiche interessano la stabilità e funzionalità di importanticomponenti dell'alimento come le proteine, le membrane,

i lipidi, i pigmenti, gli enzimi, ecc.

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Un appropriato uso dei gas non può prescinderedalla conoscenza della natura e delle

caratteristiche del prodotto da confezionare; inparticolare per una corretta applicazione della

tecnica di confezionamento in atmosferamodificata, è indispensabile conoscere

preventivamente:

la deperibilità dell'alimento in aria:principali cause del deterioramento delprodotto (microbiologico, ossidativo,enzimatico, ecc.);

la solubilità della CO2 nell'alimentoalle diverse temperature e levariazioni sensoriali associate alladissoluzione del gas;

il comportamento della microfloranell'atmosfera prescelta (proliferazionedi microrganismi anaerobi o di unaselezione indesiderata della microfloratipica);

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la permeabilità dei materiali ai gas impiegati, tenendoconto della temperatura di conservazione e della

superficie complessiva;l'ermeticità della confezione, cioè l'assenza di microfori

e/o di difetti di saldatura;

l'efficacia dell'operazione di confezionamento e disostituzione dell'aria, vale a dire la scelta del tipo di

macchina di confezionamento più idoneo e del sistema dierogazione e di miscelazione del gas;

la valutazione della reale composizione dell'atmosferaintrodotta nonchè del residuo di ossigeno dopo il

confezionamento

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ATMOSFERE "TIPO" PER ALCUNIATMOSFERE "TIPO" PER ALCUNIALIMENTIALIMENTI

PRODOTTO % O2 % N2 % CO2

Pane a cassetta - 20-0 80-100Pizza - 70-60 30-40Pasta fresca - 30-0 70-100Pesci bianchi 30 30 40Pesci grassi e aff. - 40 60Salmone 25 15 60Carni rosse 80-65 0-10 20-25Carni bianche 0-65 50-10 50-25Affettati - 50-70 50-30Salsicce - 70 30Formaggi - 0-80 100-20Panna - 100 -Latte in polvere - 100 -Caffè grani e mac. - 0-100 100-0

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I polimeri che hanno caratteristiche di barriera non sono molti,sono piuttosto costosi e, a volte, non hanno tutte le

caratteristiche (di saldabilità, di idoneità alimentare, ecc.) cheoccorrono ad un imballaggio alimentare.

Per questo motivo si ricorre alla realizzazione di strutturemultistrato, accoppiando con tecniche diverse (come la

laminazione o la coestrusione) differenti materiali

Il Packaging moderno è sempre più caratterizzato dall'uso diimballaggi flessibili (sacchetti e vaschette semirigide di plastica,contenitori di cartoncino poliaccoppiato, ecc.) dei quali ipolimeri plastici rappresentano i principali costituenti.

I gas attraversano i film plastici con una velocità diversa dapolimero a polimero e ciò giustifica il fatto che si indichinocome materiali barriera quei polimeri che hanno una bassapermeabilità ai gas.

Il concetto di barriera ai gas non è definito univocamentesebbene i termini alta media e bassa barriera sianocomunemente impiegati.

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L'approvvigionamento dei gas non è più da tempo unproblema. Tutti i principali produttori di gas tecniciforniscono prodotti di qualità (gas ad elevata purezza),spesso in contenitori dedicati all'uso specifico. Le formedi stoccaggio sono di diverso tipo a seconda dei volumirichiesti:

•bombole per gas compressi (200 bar dipressione di carico) con capacità di 40-50 l;

•pacchi bombole (200 bar di pressione dicarico) con capacità di 800-1000 l;

•bidoni, serbatoi e contenitori per gas liquefatti(anidride carbonica ed azoto) di capacitàvariabile tra 5 e 300 l (1,5 bar di pressione dicarico).

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Molto schematicamente le macchine che confezionano in atmosferamodificata operano secondo 4 tipologie fondamentali.

Le prime due corrispondono alle classiche macchine "Form Fill Seal"(FFS) rispettivamente orizzontale e verticale, modificate per l'introduzione

dell'atmosfera.

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Per queste macchine si usa spesso il termine di "gas flushing" in quantouna lancia di alimentazione, che entra nel tubolare formato dal film che sisvolge dalla bobina, introduce l'atmosfera selezionata che sostituisce l'ariapresente.

Queste macchine in effetti portano ad una progressiva diluizione dell'arianella atmosfera modificata e non garantiscono quindi una completaeliminazione dell'ossigeno atmosferico.

A volte queste macchine prevedono delle modificazioni al sistema saldanteper garantire un più lungo tempo di saldatura e quindi una maggioresicurezza di ermeticità. In queste macchine è molto difficile rimuoverel'aria incorporata nel prodotto che, per alimenti porosi, può rappresentareuna quantità notevole.

Le macchine più diffuse sono però quelle che derivano dalleconfezionatrici sotto-vuoto (si usa spesso il termine di confezionatrici in"sotto-vuoto compensato") e che teoricamente possono suddividersi inmacchine "a campana" e "termoformatrici".

Nelle prime la confezione contenente il prodotto (generalmente una busta o unsacchetto) viene posta sotto-vuoto e poi riempita dell'atmosfera selezionata; ilciclo può essere ripetuto più di una volta per maggiore garanzia.

Le seconde sono macchine termoformatrici sotto-vuoto, modificate perl'introduzione dei gas. Da una foglia di laminato plastico piuttosto spessa siforma una vaschetta che viene riempita con il prodotto ed in seguito, sullastessa macchina ed all'interno di un'apposita stazione, la vaschetta vieneevacuata e riportata a pressione atmosferica per introduzione della atmosferamodificata.

E' essenziale che queste macchine abbiano dispositivi di controllo detti "no-gas, no-run" per evitare che una mancanza di gas nelle linee porti a prodottidifettosi, e sistemi per controllare il livello di ossigeno residuo (più basso inqueste macchine rispetto alle precedenti) o meglio ancora la composizioneglobale dell'atmosfera introdotta

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L'estensione della Shelf-Life dei prodotticonfezionati in atmosfera modificata e la loromigliore presentazione sugli scaffali dei punti-

vendita, ha ovviamente un prezzo.L'incidenza di costo dell'intera operazione di

condizionamento per questi prodotti è certamentemaggiore rispetto ad un confezionamento

tradizionale.

il costo del gas che costituisce l'atmosfera;

il prezzo del materiale di confezionamento che è sempreun materiale pregiato per le sue caratteristiche di barriera;

il volume dell'imballaggio, accresciuto per contenerel'atmosfera necessaria al mantenimento del prodotto;

i controlli che è necessario effettuare sulla composizionedell'atmosfera e sull'aria residua;

le macchine e la linea di confezionamento sonotecnologicamente più sofisticate di quelle tradizionali equindi più costose

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I PRINCIPALI METODI DII PRINCIPALI METODI DIRIVELAZIONE DI DIFETTI DIRIVELAZIONE DI DIFETTI DI

INTEGRITA' DELLE CONFEZIONIINTEGRITA' DELLE CONFEZIONI

METODI DISTRUTTIVI METODI NON DISTRUTTIVI

Bubble test Controllo visivoTest elettrolitico Metodi otticiPenetrazione di coloranti Metodi acusticiPenetrazione di microrganismi Metodi a diff. pressioneTest di conservazione simulata Prova di scoppio Resistenza delle saldature

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EFFETTI DELLA COEFFETTI DELLA CO2 2 SUI MICRORGANISMISUI MICRORGANISMI

N.E. I.C. P.I.C. S.C.GRAM NEGATIVI: Acinetobacter − √ − −Aeromonas hydrophila − √ √ −Alteromonas spp. − √ √ −Campylobacter jejuni − √ √ −Enterobacter spp. √ √ − −Escherichia coli − √ √ −Moraxella − √ − −Proteus spp. − √ − −Pseudomonas spp. − √ √ −Salmonella spp. − √ √ √Vibrio spp. − √ − −Yersinia enterocolitica − √ − −GRAM POSITIVI: Bacillus spp. − √ √ −Brochotrix thermosphacta − √ √ −Clostridium botulinum √ − √ √Clostridium perfrigens − √ − √Enterococci − √ √ −Corynebacterium spp. − √ − −Lactobacillus spp. √ − √ √Leuconostoc spp. − √ − −Listeria monocytogenes √ √ − −Staphylococcus aureus − √ √ −Streptococcus spp. √ − − −MUFFE − √ − −LIEVITI √ − √ −

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Alcune caratteristiche dei gas di imballaggio

Gas Sol. a P.M. Densità Calore spec.(g mol-1) (kg m-3)b (J/mol K) a 25 °C

CO2 0.870 44.01 1.81 37.75 Grigio E 290Ar 0.034 39.55 1.64 20.83 Amar. E 938He 0.009 4.00 0.16 20.79 Marrone E 939N2 0.016 28.01 1.15 29.14 Nero E 941N2O 0.665 44.01 1.82 38.64 Blu E 942O2 0.031 32.00 1.31 29.43 Bianco E 948

aCoefficiente di Bunsen: cm3 (S.T.P.) di gas perm3di acqua, pressione parziale del gas = 1 bar,temperatura = 20°C;bTemperatura = 15 °C, pressione = 1 bar

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Aria e atmosfere modificate

COMPONENTE ABBONDANZAAzoto 78.08 %volOssigeno 20.95 %volArgon 0.934 %volAnidride Carbonica 0.033 %volNeon 18.2 ppmElio 5.12 ppmMetano 2.0 ppmKrypton 1.1 ppmIdrogeno 0.5 ppmNO2 0.5 ppmXenon 0.09 ppmAcqua variabile secondo l'umiditàMicrorganismi variabileContaminanti ambientali variabile

Il primo obiettivo delle atmosfere modificateimpiegate per il confezionamento degli alimenti è

infatti, fatta qualche eccezione, l'eliminazionedell'ossigeno dal contatto con l'alimento.

A questo proposito è indispensabile conoscere unpo' meglio gli effetti dei diversi gas sui costituenti

degli alimenti e sui microrganismi.

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PRINCIPALI EFFETTI DELLA CO2 ACONTATTO CON GLI ALIMENTI

inibisce la respirazione dei vegetaliacidifica i liquidi tissutali

può denaturare alcune proteineinibisce gli ormoni vegetali della crescita

inibisce l'idrolisi delle pectine (evitando lafluidificazione)

rallenta la maturazione dei vegetaliriduce i danni da freddo dei tessuti vegetali

PRINCIPALI EFFETTI DELL' O2 ACONTATTO CON GLI ALIMENTI

ossigena la mioglobina (pigmento rosso dellacarne fresca) migliorando il colore

attiva le ossidazioni enzimatiche e chimicheattiva la degradazione del beta-carotene

è il substrato della respirazione di cellule vegetali emicrobiche

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PRINCIPALI EFFETTI DELL' N2 A CONTATTOCON GLI ALIMENTI

inibisce alcune proteasi (enzimi che frammentanole proteine)inibisce alcune lipasi (enzimi che causanol'irrancidimento)inibisce alcune decarbossilasi (enzimi respiratori)preserva la nitrosomioglobina (pigmento rosa delleconserve di carne)

PRINCIPALI EFFETTI DELL'ARGON ACONTATTO CON GLI ALIMENTI

è più solubile dell'azotosi ipotizza una sua competizione con l'ossigeno a livello

chimico ed enzimatico, in quanto ha solubilità edimensione molecolare simile

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La CO2 è largamente solubile in acqua ma anche in alcool enei grassi; in tutti i casi la sua solubilità è largamenteinfluenzata dalla temperatura (più è bassa la temperaturamaggiore è la solubilità) così l'efficacia di unconfezionamento in atmosfera modificata è semprecondizionata dalla temperatura di conservazione;

Un approfondimento sull’anidride carbonicaUn approfondimento sull’anidride carbonica

Molti legami che questo gas forma con i costituentialimentari sono lentamente reversibili; anche dopol'apertura della confezione l' anidride carbonica, chelentamente si libera dal prodotto, continua ad esercitareun effetto conservativo utile per un certo tempo ("effettoresiduo").

L'idratazione della CO2 nel mezzo e nel citoplasmamicrobico determina un'acidificazione ed un modestoabbassamento del pH :

H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3-

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Globalmente si parla di un effetto "anestetico" della CO2in quanto l'azione del gas è di tipo inibente/batteriostaticae non sterilizzante. E' stato proposto un parametro dimisura dell'effetto batteriostatico della CO2, definitoeffetto inibitorio relativo ed indicato con RI :

Vr - VCO2 x 100RI = -------------------------------

Vr

Vr = velocità di crescita di una coltura di controllo inassenza di anidride carbonica;VCO2= velocità di crescita della stessa coltura in anidridecarbonica.

ESEMPI : Bacillus cereus, Brocotrixtermosphacta e Aeromonas hydrophila hannoRI > 75%; Escherichia coli, Streptococcustermophilus e Lactobacillus spp hanno RI dicirca 30-50%.

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SOLUBILITA' A 7°C DELLA ANIDRIDECARBONICA IN ALCUNI ALIMENTI

PRODOTTO SOLUBILITA' (cm3/g bar)

Carne di manzo 0.767Carne di pollo 0.981Crescenza 0.756Gorgonzola 1.262Grana grattugiato 0.114Emmental 0.636Prosciutto cotto 1.285Salame 0.654Lasagne 0.622Gnocchi 0.852