Il progetto ECOPACKLAB si propone di creare un sistema di packaging sostenibile e innovativo per il miglioramento della qualità in conservazione di alimenti confezionati. Il progetto, attraverso un approccio integrato ed interdisciplinare (relativo a qualità, sicurezza, sostenibilità ed efficienza logistica) si avvale dell’attività di due laboratori e di filiere industriali che mettono a disposizione competenze trasversali relative a diversi ambiti del food packaging. Sito web del progetto: www.ecopacklab.it Presentazioni e video: http://cerr.eu/what-s-going-on/357-materiali-dei-seminari-disponibili-online

1. ECOPACK LAB 1

2. Laboratorio infrastrutturale per l’applicazioneLaboratorio infrastrutturale per l’applicazione
di tecnologie avanzate per realizzaredi tecnologie avanzate per realizzareg pg p
packaging attivo ed ecosostenibilepackaging attivo ed ecosostenibile
CAPOFILACAPOFILA:: CIRIAGROCIRIAGRO
Coordinatrice:
Prof.ssa Santina RomaniProf.ssa Santina Romani
PARTNER: CIRIMAM
Responsabile scientifico:
Prof. Maurizio Fiorini
ECOPACK LAB 2ECOPACK LAB 2

3. Imprese partecipantiImprese partecipanti
ECOPACK LAB 3ECOPACK LAB 3

4. ObiettiviObiettivi
C i di l b t i “ t ” i dC i di l b t i “ t ” i dCreazione di un laboratorio “a rete” in gradoCreazione di un laboratorio “a rete” in grado
di integrare efficacemente le competenzedi integrare efficacemente le competenze
diverse ma complementari nel settore deldiverse ma complementari nel settore del
packaging alimentare presenti nei due CIRIpackaging alimentare presenti nei due CIRIpackaging alimentare presenti nei due CIRIpackaging alimentare presenti nei due CIRI
AGRO e MAM.AGRO e MAM.
ECOPACK LAB 4ECOPACK LAB 4

5. Competenze specifiche
Studio dell’interazione alimentoStudio dell’interazione alimento--imballaggio;imballaggio;
Valutazione della shelfValutazione della shelf life di alimenti confezionati;life di alimenti confezionati;Valutazione della shelfValutazione della shelf--life di alimenti confezionati;life di alimenti confezionati;
Test di migrazione da imballaggi;Test di migrazione da imballaggi;
Progettazione di macchine automatiche;Progettazione di macchine automatiche;
Mis ra ione e modella ione di proprietà barriera di imballaggiMis ra ione e modella ione di proprietà barriera di imballaggiMisurazione e modellazione di proprietà barriera di imballaggi;Misurazione e modellazione di proprietà barriera di imballaggi;
Progettazione e realizzazione di dispositivi che utilizzano plasmaProgettazione e realizzazione di dispositivi che utilizzano plasma
atmosferico;atmosferico;
Preparazione di nanofibre mediante elettrofilatura;Preparazione di nanofibre mediante elettrofilatura;p ;p ;
Progettazione e produzione di sensori;Progettazione e produzione di sensori;
ECOPACK LAB 5ECOPACK LAB 5
Logistica avanzata e valutazione di LCA.Logistica avanzata e valutazione di LCA.

6. ObiettiviObiettivi
Sviluppo e ottimizzazione di processi innovativiSviluppo e ottimizzazione di processi innovativipp ppp p
per la realizzazione di nuovi imballaggi
flessibili multistrato attivi e biodegradabiliflessibili, multistrato, attivi e biodegradabili
per il miglioramento della stabilità, qualità ed
il prolungamento della shelf-life di alimenti.
ECOPACK LAB 6ECOPACK LAB 6

7. E’ stata progettata e costruita una macchina da laboratorio per la
realizzazione di imballaggi multistrato, in grado però di produrre
formati adatti per essere utilizzati in macchine di confezionamento
ECOPACK LAB 7ECOPACK LAB 7
formati adatti per essere utilizzati in macchine di confezionamento
industriale.

8. Flessibilità;
Possibilità di espansione;
Modularità
Integrazione di un modulo
plasma freddo per ilplasma freddo per il
pretrattamento di attivazione di
film
Questa macchina da laboratorio è quindi in grado di essere sviluppata e
resa adatta a diversi processi di trattamento di film e laminazione
ECOPACK LAB 8ECOPACK LAB 8
resa adatta a diversi processi di trattamento di film e laminazione.

9. ATTIVITÀ DI RICERCA
ECOPACK LAB 9

10. ROADMAP
d l l b t i ll’i d t i
S l
dal laboratorio all’industria
Scelta dei
materiali
Scelta
componente
attivo
Produzione e
riempimento
pouch
Scale-up
su macchina
prototipo
attivo pouch
Soluzione
multistrato
Produzione e
caratterizzazione Studi di
multistrato
multistrato shelf life
ECOPACK LAB 10

11. Requisiti da soddisfare
Scelta del
materiale
q
LCA
ECOPACK LAB 11

12. Film plastici disponibiliFilm plastici disponibili
Scelta del
materiale
Rifiuto
Proprietà
meccaniche
Barriera
Ossigeno
Costo
PLA €€
PP €
PE €
Cellulosa
+ PVDC *
€€€
ECOPACK LAB 12
+ PVDC
* Natureflex

13. Requisiti da soddisfareRequisiti da soddisfare
Soluzione
multistrato
Biodegradabilità e food-compatibility
Trasparenza
Viscosità ottimaleη
St t Atti
PLA
Contenga attivatori con proprietà
Oxygen scavenger.
Strato Attivo
ECOPACK LAB 13

14. Valutazioni tecnicheValutazioni tecniche
Scelta
componente
tti
Componente
attivo
Componente
attivo
Costo
Acido
Ascorbico €
Biodegradabilità e food-compatibility
Ascorbico
(AA)
€
Acido Gallico
(AG) €
Trasparenza
(AG) €
Enzima
glucossidasi €€€
Proprietà oxygen scavenger
(EG) Solubilità in gel base acqua
ECOPACK LAB 14

15. Step di assemblaggioStep di assemblaggio
multistrato
Produzione e
caratterizzazione
multistrato
1. Trattamento plasma
2. Deposizione dello strato attivo
multistrato
3. Accoppiamento e
saldatura del
multistrato
Funzionalizzazione plasma a
freddo del PLA Deposizione manuale a lama
d l l ttidel gel attivo
T ld l l
ECOPACK LAB 15
Termosaldatura laterale
del multistrato

16. Funzionalizzazione plasma assistita per
l’attivazione superficiale el attivazione superficiale e
la stesura di coatingProduzione e
caratterizzazione
multistratomultistrato
Trattamento plasma con sorgente open‐air DBD
Gel attivo
Gel attivo
Substrato Gruppi carbossilici
Elettrodo di
alta tensione
Generatore
Layer da trattare
Plasma
di impulsi
ECOPACK LAB 16ECOPACK LAB 16
Layer da trattare
Elettrodo di
terra
By AlmaPlasma srl

17. ESEMPIO DI RENDERING DI UN MODULO PLASMA STAND
ALONE PER IL TRATTAMENTO DEL FILM POLIMERICO
1. Sistema di svolgimento e avvolgimento delle bobine
2. Generatore di impulsi per il sostentamento della scarica di plasma
3. Flussimetro per la regolazione ed il controllo della portata di gasp g p g
4. Sorgente di plasma freddo a pressione atmosferica
5. Unità di controllo con interfaccia utente integrata
ECOPACK LAB 17

18. Produzione di pouchProduzione di pouch
Produzione e
riempimento
pouchpouch
Multistrato
POUCH
trasparente
LAB
trasparente
Multistrato
ECOPACK LAB 18

19. ConfezionamentoConfezionamento
Produzione e
riempimento
pouchpouch
ECOPACK LAB 19

20. Test su pesto e olio EVO confezionati
in pouches attivatein pouches attivate
Studi di shelf-life
Campioni
‐ Pesto genovese refrigerato confezionato in:‐ Pesto genovese refrigerato confezionato in:
• Multilayer PLA/PLA con Gel
• Multilayer PLA/PLA con gel attivato Enzima
‐ Olio EVO confezionato in:
• Multilayer PLA/PLA con Gel
/• Multilayer PLA/PLA con gel attivato Enzima
‐ Olio EVO confezionato in:
• Multilayer PLA/PLA con GelMultilayer PLA/PLA con Gel
• Multilayer PLA/PLA con gel attivato Acido ascorbico
ECOPACK LAB 20

21. Studi di shelf-life
PESTO OLIO EVO
Condizioni di
stoccaggio
10°C
• 30°C
• 50°C
Parametri qualitativi
•Colore
• Attività dell’acqua
• pH
•Numero di Perossidi
• Dieni e trieni coniugati
Parametri qualitativi • pH
• Numero di Perossidi
• Analisi microbiologiche
• Colore
ECOPACK LAB 21

22. Prototipo di macchina
l i iper laminazione
Scale-up
su macchina
prototipoprototipo
ECOPACK LAB 22

23. Schematico del sistema stand alone per il
trattamento plasma freddo di film
Modulo Plasma
p
Scale-up
su macchina
prototipo
Sorgente DBD
Zona
stesura del
Zona
accoppiamento
prototipo
stesura del
coating
film
Film di PLA Generatore Film di PLA trattato
Modulo
Pl
ECOPACK LAB 23ECOPACK LAB 23
Plasma
Sorgente DBD

24. RISULTATI
ECOPACK LAB 24

25. Caratterizzazione dei substrati trattati plasma
MISURE DI WATER CONTACT ANGLE (WCA)MISURE DI WATER CONTACT ANGLE (WCA)
L'incremento delle condizioni operative per la generazione del plasma e l'aumento del tempo di
t tt t d t i i t d ll id fili ità d l t i l f d ì l t d ltrattamento determinano un incremento della idrofilicità del materiale favorendo così la stesura del
layer di gel.
WCA i 86 2° WCA i 41 8°
ECOPACK LAB 25ECOPACK LAB 25Le analisi ATR-FTIR sui campioni trattati plasma mostrano l’innestato di gruppi funzionali (COOH e
OH) responsabili dell’aumento di idrofilicità
WCA campione non trattato 86.2° WCA campione trattato 41.8°

26. OTR a O2 e CO2 sui singoli films
1200
1400
ar)
800
1000
m3
/m2
d ba
PP 02
400
600
meabilità (c
PLA O2
0
200
Perm
0
0 5 10 15 20 25 30 35
Temperatura (C°)
Polipropilene (PP) 36 μm spessore
Acido polilattico (PLA) 42 μm spessore
ECOPACK LAB 26

27. Prove di migrazione globale sui singoli films
100
Cellulosa + PVDC PP PLA
1
10
0.1
1
mg/dm2
0.001
0.01
0.0001
0.001
Acqua distillata Acido acetico Etanolo (10%) Etanolo 95% Olio vegetaleq
(3%)
( ) g
ECOPACK LAB 27Tutti i valori sono al di sotto del limite di migrazione globale di 10 mg/dm2

28. Test proprietà barriera all’ossigeno su pouch
PLA+Enzima
PLA+ Acido Gallico
20 PLA+Enzima20
PLA
PLA +Acido
15
ygen
PLA +Acido
Ascorbico10
% Oxy
5
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
ECOPACK LAB 28
giorni di monitoraggio Temperatura 25 °C

29. Test proprietà meccaniche
ECOPACK LAB 29
Monostrato di PLA Multistrato

30. ContattiContatti
• info@ecopacklab.it
ECOPACK LAB 30

31. Grazie per l’attenzione