Film di Polipropilene Biorientato Bilaccato Extrabrillante Termosaldabile ad Alta Barriera all’Ossigeno e agli Aromi in Bobina

 

Bobine per l’Imballaggio Flessibile di Prodotti Alimentari usate su Macchine Confezionatrici Automatiche (Macchine Orizzontali Flowpack – HFFS, Verticali – VFFS, Overwrapping)

 

 

 

Nel 1954 il professor Giulio Natta mise a punto un catalizzatore per la polimerizzazione del polipropilene isotattico (e tale invenzione gli valse il Nobel per la chimica nel 1963). La nuova materia plastica ebbe molte applicazioni (una delle prime – allora notissima in Italia per la pubblicità televisiva affidata a Gino Bramieri – fu il Moplen, la realizzazione di contenitori e vaschette in polipropilene). Un’altra applicazione della nuova materia plastica riguardò il film di polipropilene biassialmente orientato, il cui sviluppo avvenne alla fine degli anni ’60. La società italiana incaricata di questa produzione fu la Moplefan, che diede anche il nome commerciale al primo film proposto sul mercato.

 

Il nuovo film era estremamente trasparente e brillante, aveva ottime caratteristiche meccaniche e di barriera al vapore acqueo, ma non era termosaldabile ed era molto elettrostatico e poco scivoloso. Per questi motivi il primo impiego del film di polipropilene nell’imballaggio flessibile si ebbe solamente con la messa a punto della laccatura che poteva conferire caratteristiche di termosaldabilità e scorrevolezza e migliorare nel contempo anche la barriera all’ossigeno e agli aromi. La laccatura consiste nella stesura su uno o su entrambi i lati del film di speciali vernici trasparenti. Si può usare la medesima lacca su entrambi i lati, o lacche differenziate (ciascuna su un lato). In questo caso si parla di film bilaccato.

 

Polipropilene Bilaccato e Cellofane Bilaccato

 

Il film di polipropilene biorientato ha una bassa densità (0,91 grammi a centimetro cubo), inferiore ad esempio al cellofane (1,44) e al poliestere (1,40), ed analoga al polietilene (0,90). Questa caratteristica significa che a parità di spessore il film di polipropilene è molto più leggero dei film a maggiore densità. Per fare un esempio nello spessore 30 micron il film di polipropilene biorientato pesa 27,3 grammi a metro quadrato (30 x 0,91 = 27,3), il cellofane pesa 43,2 grammi a metro quadrato (30 x 1,44 = 43,2), il poliestere 42 grammi a metro quadrato. Il film di polipropilene ha quindi un’alta resa. Questa caratteristica si traduce in un costo a metro quadrato (o a confezione) inferiore. In altri termini, a parità di spessore:

• se il prezzo a chilogrammo dei vari film è uguale, il film di polipropilene ha un costo a confezione nettamente inferiore grazie al peso ridotto, oppure;
• per parificare, rendere uguale il costo a confezione, il materiale alternativo deve costare nettamente meno.

Nel caso del cellofane (il film più simile al polipropilene biorientato), a parità di spessore, l’equivalenza si ha ad un prezzo d’acquisto pari al 63,19% del prezzo del polipropilene. Il prezzo al chilogrammo del cellofane deve quindi essere il 36,8% in meno del polipropilene. Cellofane Bilaccato e Polipropilene Bilaccato hanno proprietà di barriera ai gas e agli aromi analoghe. (Trovate una descrizione del Cellofane in questa pagina del sito: Cellofane Bilaccato) La bassa densità e l’alta resa del film di polipropilene biorientato sono stati i fattori di maggior successo di questo materiale e sono stati determinanti nel processo di sostituzione del cellophane con il polipropilene.

 

Polipropilene Bilaccato e Polipropilene Coestruso

 

Per molti anni il film di polipropilene biorientato laccato è stato l’unico tipo di film di polipropilene termosaldabile disponibile per le macchine confezionatrici automatiche. Negli anni ’80 lo sviluppo del film di polipropilene biorientato coestruso (vedasi: Polipropilene Coestruso), materiale molto più economico del film laccato, ne ha proporzionalmente ridotto notevolmente l’impiego. A livello mondiale il mercato è cresciuto moltissimo. Il volume prodotto di film di polipropilene è aumentato moltissimo ed è lentamente calato il volume di cellofan. Sia il bilaccato che il coestruso sono aumentati, ma il coestruso ha preso di gran lunga la fetta maggiore dell’aumento, mentre il laccato è cresciuto poco.

 

Per motivi produttivi (il laccato necessita di almeno due lavorazioni aggiuntive rispetto al coestruso) e commerciali il film coestruso costa molto meno del laccato (oggi siamo a meno della metà). Ha un’ottima barriera all’umidità (è quindi perfetto per prodotti secchi, come grissini, biscotti, pasta secca), ma una barriera all’ossigeno e agli aromi mediocre. Inoltre è fatto da 3 strati di film: un cuore centrale e due pelli superficiali termosaldabili. Le pelli sono fatte in polipropilene copolimero, che ha caratteristiche di trasparenza e brillantezza decisamente inferiori rispetto al cuore (fatto di polipropilene omopolimero). Quindi il vantaggio del coestruso è il costo, i limiti sono la scarsa barriera all’ossigeno e agli aromi e l’aspetto non eccelso.

 

Attuale Uso del Polipropilene Bilaccato

 

Per questi motivi, al giorno d’oggi l’uso del film di polipropilene biorientato bilaccato trova giustificazione, ha un senso commerciale, per tre motivi:

1. per la maggior barriera all’ossigeno e agli aromi. Trovate la spiegazione di questa caratteristica nella pagina Le Proprietà Barriera agli Aromi dei Film Plastici.
2. per mantenere all’interno della confezione il contenuto di alcool etilico o di liquore. A volte, in alcuni prodotti alimentari (pane da toast e da tramezzini, pane fresco a lunga conservazione, crostate, croissant, krapfen e merendine di pandispagna ripieni di marmellata, crema o cioccolata, dolci che contengono frutta secca come strudel, gubane, struccoli) si usa l’alcool etilico per migliorare la conservazione dell’alimento ed evitare la formazione di muffe. In questo caso l’alimento passa sotto un apposito macchinario che spruzza un quantitativo molto ridotto di alcool etilico purissimo. In altri casi è il prodotto stesso che contiene alcool o liquori (merendine che sono state aromatizzate al rhum o con altro liquore). In entrambe le situazioni il polipropilene coestruso è parzialmente permeabile all’alcool, non dà garanzie sufficienti di mantenere all’interno della confezione il giusto grado di contenuto di alcool/liquore, l’alcool etilico spruzzato sull’alimento tende ad uscire dalla confezione e si perde l’effetto conservante. Il film laccato invece, ha ottime proprietà di barriera all’alcool e pertanto quest’ultimo non si disperde;
3. per la maggior brillantezza. Le lacche usate sono molto più brillanti e trasparenti delle pelli superficiali in copolimero del film coestruso. Ci sono dei prodotti in cui brillantezza e lucentezza sono importantissime per trasmettere alla confezione quelle caratteristiche di pregio necessarie al successo commerciale del prodotto confezionato. E’ il caso, ad esempio, delle confezioni di profumi, eau de toilette, prodotti della cosmetica che usano il film laccato come film da overwrapping proprio per la brillantezza e la trasparenza del film. Il polipropilene bilaccato qui proposto, nello spessore 26 micron, ha un valore di brillantezza (gloss) di 100 punti (misurato a 45°, secondo la norma ASTM D 2457). I film di polipropilene coestruso, a seconda delle formulazioni e del produttore, hanno valori di brillantezza che possono variare da un minimo di 80 punti ad un massimo di 90 punti (nelle stesse condizioni di prova). In sostanza il polipropilene bilaccato ha un aspetto molto più lucido, con maggior brillantezza e lucentezza di qualsiasi coestruso.

 

La Barriera all’Ossigeno e agli Aromi dei Film Plastici

 

Per quale motivo usare il film bilaccato che costa più del doppio del coestruso?

 

La scelta è strategica, non certo operativa, e si riassume in un punto: per avere la migliore barriera all’ossigeno e agli aromi e garantire in questo modo che l’alimento sia organoletticamente perfetto per un periodo di tempo più lungo.

 

Adesso ci sono due strade, una corta ed una lunga.

 

 

La strada corta è che Vi fidiate della affermazione seguente: “in atmosfera normale e a temperatura ambiente per conservare al meglio aromi e sapori di un alimento o di un altro prodotto profumato e nel contempo permettere la sua visione, il miglior film monostrato per il confezionamento è il polipropilene bilaccato barriera qui proposto”. Se Vi fidate evitate di leggere gran parte di questa pagina web e andate direttamente in fondo, alla fine, al paragrafo “Una scelta strategica – Come decidere”, dove ci sono alcune domande che Vi possono aiutare nella scelta.

 

 

Se invece non Vi fidate e/o volete capire le motivazioni della affermazione sopra fatta la strada è lunga. Vi suggeriamo di armarvi di un poco di pazienza, di andare a questa pagina del sito: La barriera ai gas e agli aromi dei film plastici  e di leggere il testo lì riportato. La spiegazione che segue è piuttosto lunga (è difficile spiegare in 4 parole meccanismi assai complessi) ma è necessaria per dare argomenti a questa decisione. Infatti se da un lato usare un film bilaccato al posto di un coestruso significa più che raddoppiare il costo a confezione, dall’altro (per certi alimenti) può anche significare il successo di vendita dell’alimento perchè buono, fragrante, profumato o il suo fallimento perchè insipido, privo dei gusti che il consumatore si aspetta. Prima di decidere quale film scegliere vale quindi la pena per lo meno considerare le due alternative.

 

Esempi di Uso di Film con Barriera agli Aromi

 

Cominciamo con tre esempi, forse poco conosciuti, non eclatanti, ma estremamente significativi.

1. Per decenni la merendina forse più nota in Italia, ed anche una fra le più vendute e le più buone (per capirci, quella del “……. ti tenta tre volte tanto”) ha usato un film trasparente di polipropilene bilaccato barriera come incarto primario. (Solo recentemente il packaging è stato modificato, passando ad un accoppiato che usa anche un film metallizzato, ma lo snack non si vede più). La merendina è fatta di pandispagna, è ricoperta di cioccolato fondente, ha una farcitura interna di crema all’arancio, ed è imbevuta di liquore. In poche parole è molto buona e profumata. L’alimento ha la necessità tassativa di mantenere tutti gli aromi e i sapori che derivano dagli ingredienti e dal liquore fino al giorno di consumo del prodotto. Infatti se aprite la confezione e non sentite il profumo dell’arancio, se il liquore è evaporato, la bontà del prodotto è persa. In questi casi, se volete mostrare il prodotto al consumatore, la soluzione più economica con un monofilm trasparente è il polipropilene bilaccato ad alta barriera. Come dato di fatto l’azienda leader in Italia per decenni ha speso per questo incarto almeno il doppio rispetto ad un film coestruso. Usando coestruso avrebbe risparmiato più della metà in costo a confezione, ma aromi e liquore sarebbero svaniti con il tempo, e forse avrebbe perduto il favore dei consumatori.
2. Il secondo caso riguarda uno dei migliori cracker del mercato italiano. Anche in questo caso si tratta di un prodotto notissimo, forse uno dei primi cracker lanciati sul mercato italiano, fatto da un’azienda leader. Per decenni il cracker è stato incartato con polipropilene bilaccato ad alta barriera agli aromi ed era ottimo. Recentemente il film primario è stato cambiato, ed ora si usa del normale coestruso. Ebbene, a mio giudizio il prodotto ha perso gran parte della fragranza, della bontà che ha sempre avuto. In questo caso nella ricetta non ci sono ingredienti fortemente aromatizzati, non c’è liquore, eppure si può sentire ugualmente la differenza nella bontà del prodotto.
3. Il terzo esempio esula dal settore alimentare. Avete presente quei deodoranti per auto, a forma di alberello, che si appendono allo specchietto retrovisore, e che si scartano man mano passa il tempo estraendo l’alberello profumato dalla confezione trasparente? Ebbene la confezione per l’appunto è fatta di cellophane bilaccato barriera (film ancora più costoso del polipropilene bilaccato, con proprietà barriera analoghe). L’aroma è tutto per un prodotto del genere, questa caratteristica è talmente importante che il fabbricante usa il film più costoso esistente sul mercato.

 

Permeabilità ai Gas dei Film Plastici

 

Adesso bisogna trattare delle proprietà di barriera agli aromi di un film plastico usato come imballaggio. E’ un discorso piuttosto lungo perchè per comprendere il meccanismo bisogna prima spiegare le proprietà di barriera ai gas. Partiamo quindi spiegando il concetto di permeabilità ai gas di un imballaggio in film plastico.

 

I film plastici non sono un muro impenetrabile, ma, con il tempo, si lasciano passare, fanno traspirare, un certo quantitativo di gas. Questo fenomeno si chiama permeabilità ai gas e si verifica sia dall’interno della confezione ermeticamente sigillata verso l’esterno, che dall’esterno verso l’interno. Si dice pertanto che un certo film, in un certo periodo di tempo, in certe condizioni ambientali, lascia passare un certo quantitativo di gas. Ad esempio si può dire che un metro quadrato di film di polipropilene coestruso, di spessore 25 micron, in un tempo di 24 ore, posto in un ambiente con una temperatura di 23 gradi C, un’umidità relativa del 85% e una pressione di 1 atmosfera, lascia traspirare 1,1 grammi di vapor acqueo. A 25 gradi C, in assenza di umidità (con umidità relativa a zero %) passano 1600 centimetri cubici di ossigeno.

 

Permeabilità ai gas e barriera ai gas sono concetti opposti, antitetici. Un film ha alta barriera all’ossigeno se la sua permeabilità all’ossigeno è bassa, cioè se il quantitativo di ossigeno che riesce a traspirare è basso, il più possibile vicino a zero.

Per dare subito dei termini di paragone, il film di polipropilene bilaccato ad alta barriera da noi proposto, in spessore 26 micron, nelle stesse condizioni ambientali, lascia traspirare 0,8 grammi di vapor acqueo e 11 centimetri cubici di ossigeno. Come si può vedere la barriera all’ossigeno è enormemente migliore.

 

Poi è necessario chiarire che stiamo parlando di molecole (non di atomi). Sono le molecole di gas, non gli atomi che si comportano come sotto verrà spiegato.

 

I Gas dell’Imballaggio Alimentare

 

Nell’imballaggio alimentare sono importanti 4 gas: il vapor acqueo – H2O, l’ossigeno – O2, l’azoto – N2, e l’anidride carbonica – CO2.

 

Il vapore acqueo è importantissimo nell’imballaggio alimentare perchè in genere bisogna far si che l’alimento con il tempo non perda umidità (si secchi), e non ne acquisisca (diventi molliccio, gommoso).

Azoto ed ossigeno sono i due componenti fondamentali dell’atmosfera. Escludendo il vapor acqueo a livello del suolo insieme costituiscono quasi il 99% del totale. Mentre l’azoto è inerte (in particolare non reagisce con gli alimenti), l’ossigeno è fortemente reattivo sia perchè può ossidare alcuni componenti degli alimenti (ad esempio far ossidare i grassi, irrancidire l’alimento), sia perchè la proliferazione batterica e lo sviluppo di muffe spesso avvengono solo in presenza di ossigeno.

Per evitare queste degradazioni alimentari spesso si sostituisce l’atmosfera interna della confezione con una miscela di gas opportunamente progettata. Questa modalità di confezionamento in termini tecnici si chiama MAP – Modified Atmosphere Packaging, Confezionamento in Atmosfera Modificata, (il termine usato nella legislazione sugli alimenti è invece: Confezionamento in Atmosfera Protettiva, sono la stessa cosa). Orbene, i gas più usati nell’Atmosfera Modificata sono 3: Azoto puro, una miscela di Azoto e Anidride Carbonica (in proporzioni variabili a seconda dell’alimento), ed una miscela che aggiunge l’Ossigeno agli altri due.

 

In sostanza questi 4 gas sono importantissimi per l’imballaggio alimentare, sia che si trovino nell’ambiente, all’esterno della confezione, e non bisogna dunque farli entrare per evitare degradazioni dell’alimento, sia se stanno dentro la confezione e, per lo stesso motivo, non bisogna farli uscire.

 

Permeabilità Molecolare ai Gas dei Film Plastici

 

Stabilito che dobbiamo confezionare un alimento, che la confezione è ermetica (le saldature sono perfette, schiacciando il sacchetto la confezione non si sgonfia, ma può solo esplodere), che abbiamo individuato la giusta composizione dell’atmosfera interna (che può essere l’aria atmosferica o una miscela di gas come sopra descritto), perché si parla di proprietà di barriera ai gas o agli aromi di un determinato film? Perché in realtà i film plastici hanno, con il tempo, una certa permeabilità molecolare. Alcune molecole di gas riescono ad uscire dalla confezione, alcune altre riescono ad entrare, e lo stesso può avvenire con le molecole degli aromi (che di solito escono e determinano la perdita di fragranza e sapore), o con le molecole degli olii minerali (che possono entrare e degradare le caratteristiche organolettiche dell’alimento).

 

Come avviene questo fenomeno?

 

Una Similitudine

 

Facciamo una similitudine che secondo noi spiega bene il meccanismo. Immaginate di trovarvi in una piazza quadrata. Al centro della piazza c’è un avvenimento importante, diciamo che c’è un palco preparato per il comizio di un politico, o (meglio) per un concerto rock, o meglio ancora uno spettacolo medioevale con un corteo in costume e l’esibizione di sbandieratori. Corteo di trombe e tamburi e sbandieratori devono muoversi liberamente e quindi hanno bisogno di avere spazio libero. C’è un servizio di sicurezza che provvede a tenere la gente alla debita distanza. Sono alcuni metri di spazio libero. Dopodichè comincia la folla in piedi che si dispone lungo il perimetro della piazza, una persona affianco all’altra, in modo da vedere quello che succede sul palco. Disposta in questo modo la gente riempie tutti gli spazi, non si mette in file ordinate, ma ciascuno si posiziona in modo sfalsato rispetto agli altri, in modo da avere visuale libera. Dall’interno la folla sembra un muro impenetrabile.

Voi ed un gruppetto di amici Vostri state nella cintura di sicurezza, tra il palco e la prima fila di persone. In questa posizione avete una buona possibilità di movimento. Ad un certo momento Vi viene la necessità impellente di uscire. Vi siete stancati delle ca…volate che dice il politico, oppure la musica è troppo alta, non la sopportate più, vi rompe i timpani e vi sta venendo un gran mal di testa. Cosa fate? Quando non ne potete più Vi avvicinate al muro di folla, e provate a passare. Un po’ chiedendo per cortesia, un po’ con la mala grazia, un po’ sgusciando, un po’ lavorando delicatamente con i gomiti, un pò spintonando di brutto le persone Vi intrufolate nella folla. Il primo del gruppo fa da apripista e gli altri seguono facendo lo stesso percorso. Dapprima state nella prima fila, poi nella seconda, poi nella terza, nella quarta, nella quinta……….Dopo un po’ di tempo riuscite ad attraversare il muro di persone che sembrava impenetrabile e ad uscire all’esterno.

 

L’immagine che abbiamo usato forse non è scientifica ma spiega abbastanza bene il fenomeno della permeabilità dei film plastici. Le persone che escono sono le molecole di gas o di aromi, il muro di folla è lo strato di film plastico che le trattiene, il palco è l’alimento che sta al centro della confezione.

 

Adsorbimento, Diffusione, Desorbimento

 

In termini tecnici si parla di tre fasi del processo: adsorbimento del gas nella struttura plastica, diffusione del gas in tutta la massa plastica e desorbimento, l’uscita del gas dalla materia plastica all’esterno.

 

Un semplice Esperimento

 

Un piccolo esperimento che aiuta a capire meglio il fenomeno si può fare con una spugna molto assorbente ben secca ed un po’ d’acqua. Versate dell’acqua sul tavolo della cucina in modo da fare una macchia abbastanza estesa. Prendete poi la spugna secca e mettetela al centro della macchia. Se il materiale è molto assorbente vedrete che la spugna attirerà a sè una buona quantità d’acqua e lo spessore dell’acqua sulla macchia si ridurrà considerevolmente. Adesso prendete la spugna ben secca, mettetela sul tavolo perfettamente asciutto, e cominciate a versarci lentamente sopra un flusso costante di gocce d’acqua. Per un poco la spugna assorbirà tutte le gocce d’acqua, ma a un certo punto sarà completamente inzuppata e l’acqua comincerà a spandersi sul tavolo, intorno alla base della spugna. La prima parte dell’esperimento simula le fasi di adsorbimento e diffusione, la seconda parte le fasi di diffusione e di desorbimento. Nel confezionamento la situazione è analoga: all’inizio il film plastico (la spugna) si trova a contatto con una superficie continua di gas o di aromi (la macchia d’acqua) e comincia ad assorbirli. Una volta che il gas o l’aroma si è completamente diffuso all’interno del film plastico comincia la fase di desorbimento, di rilascio verso l’esterno (l’acqua si spande sul tavolo intorno alla base della spugna) e si avrà permeazione, passaggio del materiale gassoso all’esterno della confezione. Il tutto è invisibile all’occhio umano poiché stiamo parlando di gas trasparenti. E inoltre vale quanto trovate scritto più sotto a proposito di materiali plastici e gas, cioè che è valido, funziona, a seconda della combinazione film plastico – gas.

 

Legge di Fick

 

Il fenomeno avviene non per volontà delle molecole, ma per una legge della fisica (la legge di Fick, che qui non trattiamo) laddove ci sia una differenza di concentrazione del gas tra lo strato interno e quello esterno. In sostanza se all’interno della confezione c’è poca umidità, e nell’ambiente c’è molto vapor acqueo questo tende a penetrare nella confezione fino all’equilibrio, a pareggiare le concentrazioni (cioè deve esserci tanta umidità all’interno quanta ce n’è all’esterno).

 

Spessore del Film e Permeabilità ai Gas

 

Diamo un’idea delle dimensioni. Una molecola d’acqua ha un diametro di circa 0,2 nanometri (un nanometro è la milionesima parte del millimetro, ci vuole 1 milione di nanometri per fare un millimetro). Un film plastico barriera sottile può avere uno spessore di 25 micron (o micrometri, il micron è la millesima parte del millimetro), cioè di 25000 nanometri. La molecola d’acqua che fuoriesce dal film percorre una distanza pari a 125.000 (25.000/0,2) volte la sua dimensione. Nella nostra similitudine se ad una persona assegnamo un “ingombro”, un “diametro” di un metro lo spessore della folla diventa di 125.000 metri cioè di 125 chilometri. Non è poco, non trovate! Per un uomo 125 chilometri fatti a piedi sono già una bella distanza, immaginate di farli attraversando la folla a spintoni come sopra ipotizzato.

 

Anche questo ragionamento forse non è molto scientifico ma sta a significare che il percorso per uscire dalla confezione è lungo e richiede del tempo, maggiore è lo spessore del film minore sarà la permeabilità. Nel film coestruso, ad esempio, il valore di permeabilità all’ossigeno di 1600 centimetri cubici valido per il 25 micron, si riduce a 1300 cc per il 30 micron e poi a 1100 cc per il 35 micron e a 950 cc per il 40 micron. Per questo motivo i valori di permeabilità ai gas sono parametrati su 24 ore.

 

Il tutto avviene perchè le molecole dei film plastici (le catene polimeriche) sono posizionate si le une a fianco delle altre, ma c’è comunque dello spazio vuoto tra di loro in cui possono “intrufolarsi” e poi uscire le molecole dei gas e degli aromi.

 

Tipo di Materiale Plastico e Permeabilità ai Gas

 

Facciamo ora un passo in avanti nella similitudine. Ipotizziamo che le persone che vogliono uscire penetrando il muro di folla siano molte, e che indossino tre diversi tipi di abiti. Ci sono 3 gruppi, ciascuno composto di 100 persone. Un primo gruppo, i blu, indossa una tuta in cotone (la mimetica, o il “toni”, la tuta blu da lavoro degli operai) che è mediamente scivolosa, il secondo, i rossi, un vestito molto scivoloso (il tessuto delle giacche a vento, o dei k-way), e il terzo, i neri, dei vestiti molto aggrappanti (ad esempio del velcro).

Cosa può succedere? Beh è probabile che il gruppo con le giacche a vento esca molto in fretta, perchè sguscia, scivola via facilmente nel muro di persone. Nel tempo di un giorno escono tutti e cento. I blu, in tuta di cotone, escono per secondi, ci vogliono 5 giorni per uscire. Del gruppo in nero con gli abiti aggrappanti solamente un numero molto piccolo riesce ad uscire, in un tempo molto lungo, perchè il velcro si attacca da tutte le parti e non gli permette di muoversi. In 24 ore passa solamente una persona.

In termini di permeabilità si può dire che i rossi hanno un dato di 100 su 24 ore, i blu un dato di 20 in 24 ore, i neri un dato di 1 su 24 ore. In questa similitudine i gruppi di persone vestite diversamente stanno a indicare le molecole dei vari gas. Dato un certo materiale (ad esempio polipropilene coestruso), la permeabilità al gas può essere molto diversa tra un gas ed un altro. Il polipropilene coestruso ha una permeabilità all’umidità molto bassa e viceversa una alta permeabilità all’ossigeno. Una confezione fatta con questo film non farà passare l’umidità, e avrà un ottima protezione (barriera) all’umidità, ma una bassa barriera all’ossigeno.

 

Se cambia il materiale cambia anche la permeabilità dei vari gas. E’ come se la stessa molecola di gas indossasse degli abiti diversi a seconda del materiale che incontra. Il vapor d’acqua si veste di velcro se trova polipropilene coestruso (e non passa, la permeabilità è bassa, la barriera è alta), se trova cellophane P indossa la giacca a vento (e passa in gran quantità, la permeabilità è alta, la barriera è bassa). Per l’ossigeno è l’opposto, la molecola veste la giacca a vento con il polipropilene ed il velcro nel cellophane.

 

A questo punto si può fare una prima classificazione e dire che in generale il cellophane ha ottime proprietà barriera all’ossigeno, il polipropilene fa un’ottima barriera al vapor acqueo, il poliestere all’azoto, ed il poliammide all’anidride carbonica.

 

Processo Produttivo e Permeabilità ai Gas

 

E non è finita qui. Infatti a parità di materiale plastico anche il processo produttivo può far variare la permeabilità di un certo gas. Polipropilene biorientato (il coestruso) e polipropilene non orientato (cast) sono fatti dello stesso materiale, la differenza è il processo produttivo del film. Il primo, in spessore 25 micron ha valori medi di permeabilità al vapore acqueo di 1,1 grammi e di permabilità all’ossigeno di 1600 centimetri cubici nelle 24 ore. Il secondo, a parità di spessore e di condizioni, fa passare 2,2 grammi di vapor acqueo e 3000 centimetri cubici di ossigeno.

 

Condizioni Ambientali e Permeabilità ai Gas

 

Infine ci sono da considerare le condizioni ambientali. In particolare la temperatura in genere fa alzare di molto i valori di permeabilità al vapor acqueo. Per questo motivo spesso la permeabilità al vapor acqueo si misura in due condizioni diverse: in condizioni normali, a 23 C, e con un’umidità relativa del 85%, e con il “test tropicale”, condotto a 38 C, e con un’umidità relativa del 90%. Questo secondo test ha un notevole interesse. Nel clima europeo è difficile che una confezione con dentro un alimento si trovi esposta ad una temperatura di 38 gradi in un ambiente molto umido. Ma lo stesso alimento potrebbe essere venduto, per l’appunto, in Paesi con un clima tropicale. O, peggio ancora, essere spedito via mare su un container, che viene magari esposto al sole per 20 giorni mentre attraversa l’oceano. (E’ realmente accaduto alle confezioni di un nostro cliente che spedisce grissini aromatizzati oltre oceano). Per farla molto breve in genere in condizioni tropicali i valori di permeabilità al vapor acqueo risultano 4-5 volte maggiori dei valori misurati in condizíoni normali.

 

Riassumendo, la permeabilità ai gas di un film plastico dipende:

• dal gas preso in considerazione;
• dal materiale plastico con cui è fatta la confezione;
• dal processo produttivo di trasformazione del materiale plastico in film;
• dallo spessore del film;
• dalle condizioni ambientali in cui è tenuta la confezione, in particolare da temperatura, umidità relativa e pressione atmosferica;
• dalla eventuale presenza di trattamenti superficiali sul materiale di base. In particolare ci riferiamo alla laccatura, alla metallizzazione, o alla stesura di uno strato di ossido di silicio o di ossido di alluminio.

 

Trattamenti Superficiali con Effetto Barriera

 

Quest’ultimo punto non è stato trattato prima, e dobbiamo quindi spiegarlo adesso. Immaginate che durante il percorso di 125 chilometri le persone vestite di rosso (con le giacche scivolanti) trovino all’improvviso una rete di contenimento. Anche in questo caso non si tratta di un muro impenetrabile, ma di una rete, che pur avendo delle maglie assai larghe necessita per essere oltrepassata di particolari acrobazie e contorsioni. I rossi passano lo stesso, ma, invece di impiegare un certo tempo, ne impiegano molto di più. A fine giornata le persone che sono passate attraverso il muro di folla sono molte meno. La “rete di contenimento” può trovarsi sulla parte interna dello strato di folla, o sul lato esterno. Il risultato è analogo: il rallentamento del flusso di persone che esce dal sistema.

 

Nei film plastici la applicazione di apposite lacche di spessore molto fine (di solito di 1 micron) può fare questa funzione. Un alternativa è la metallizzazione con alluminio, o la stesura di uno strato di ossido di silicio o di ossido di alluminio. Gli spessori sono perfino più sottili (15 – 20 nanometri, nel caso dell’alluminio), e l’effetto che si può ottenere è analogo: abbattere la permeabilità ad un gas di un certo materiale, ovvero conferirgli proprietà barriera.

 

Le Lacche con Effetto Barriera

 

E’ esattamente quello che succede con il polipropilene bilaccato barriera qui descritto. Il film di base è un normale polipropilene coestruso, che, da solo avrebbe limitate proprietà di barriera all’ossigeno. Per aumentarle si mettono, non una, ma addirittura due “reti di contenimento”, due laccature , una su ciascuna faccia del film di base.

 

Non basta, perchè per aumentare ulteriormente le proprietà di barriera le due lacche sono differenti l’una dall’altra (ed è per questo che il film si chiama bilaccato). In un certo senso una rete ha le maglie con una certa larghezza e geometria, l’altra ha maglie e geometria diversa. Il risultato finale è che la permeabilità all’ossigeno crolla. Come indicato sopra, a parità di spessore (25 micron) il valore di permeabilità all’ossigeno passa da 1600 centimetri cubici per metro quadrato di superficie nelle 24 ore (il polipropilene coestruso) a 11 centimetri cubici (il polipropilene bilaccato ad alta barriera).

 

E qui bisogna parlare di lacche. Mentre i materiali plastici sono sostanzialmente gli stessi per tutti i produttori di film, le lacche sono state sviluppate all’interno di ogni singola azienda. Le ricette sono segrete, e l’efficacia di una determinata lacca può essere significativamente diversa tra un produttore di film e un altro. In altri termini la laccatura acrilica del produttore X può essere migliore della stessa laccatura del produttore Y. La lacca PVdC di Y può essere migliore della stessa lacca di X. In questa prospettiva i film bilaccati, a laccatura differenziata, anche se sulla carta hanno lo stesso principio di funzionamento (una lacca acrilica e una lacca PVdC) possono nella realtà avere comportamenti piuttosto diversi, in particolare per quanto riguarda la barriera agli aromi.

 

I test di Permeabilità ai Gas

 

Fra un poco arriviamo alla barriera agli aromi. Prima però bisogna trattare delle modalità di esecuzione dei test di permeabilità. Nel caso dei gas i test sono relativamente semplici: i gas interessanti di solito sono i quattro sopra listati. E’ molto semplice ed economico procurarsene anche in gran quantità. Il test più semplice prevede la realizzazione dell’atmosfera modificata all’interno di una confezione ermetica. Si saldano due lembi della confezione e si immette un flusso di gas in quantità tale da far espellere l’aria. Poi si salda l’ultimo lato. La confezione viene posta all’interno di un contenitore stagno che ha anch’esso un’atmosfera controllata di contrasto. Si tiene il tutto in un ambiente a temperatura controllata per un certo periodo di tempo e poi si analizza l’atmosfera controllata di contrasto misurando il contenuto di gas della confezione.

Un test più sofisticato prevede l’uso di un apposito macchinario dotato di due camere stagne, separate dal film da analizzare. Dapprima si posiziona il film e si sigillano le pareti. Poi le due camere vengono svuotate dell’aria e riempite ciascuna con un gas ben preciso. Ad esempio azoto in una e ossigeno nell’altra. Si impostano le condizioni di temperatura e pressione e anche in questo caso si attende un certo periodo di tempo. Trascorso il quale si misura il contenuto di gas nella camera di controllo (ad esempio il contenuto di O2 nella camera che contiene azoto). Si fanno una serie di conteggi e si ottiene il valore di riferimento parametrato sulle 24 ore e per metro quadrato di superficie.

Il test è relativamente semplice da eseguire. L’ultima apparecchiatura di questo tipo che ho visto (si chiamano: “Permeabilimetri”) ha l’aspetto e le dimensioni di una media stampante laser ed il prezzo di un grosso SUV (costosa, ma alla portata di molti laboratori di analisi). In realtà l’apparecchio non è molto complesso, è formato da una serie di pompe per il vuoto e per il pompaggio dei gas. Il cuore del macchinario è il sensore del gas, che deve essere specializzato per ciascun gas (cioè ci vuole un sensore per l’ossigeno, uno per il vapor acqueo, uno per l’azoto, uno per l’anidride carbonica).

 

La Barriera agli Aromi

 

E gli aromi?

 

Nel mondo del packaging spesso una alta barriera all’ossigeno è associata ad una alta barriera agli aromi. Cioè se un film ha alta barriera all’ossigeno si presume che abbia anche alta barriera agli aromi. A nostro giudizio una alta barriera all’ossigeno è una condizione necessaria, ma non sufficiente per avere anche una alta barriera agli aromi. In altri termini è una semplificazione piuttosto rozza, che sta in piedi per la mancanza di dati oggettivi facilmente riscontrabili.

Un’altra affermazione che ultimamente abbiamo sentito spesso è il ragionamento per cui, se un materiale fa barriera ad una molecola che ha certe dimensioni, farà anche barriera a molecole con dimensioni maggiori. Questa, a nostro giudizio, è una stupidaggine bella e buona, e potete capire subito sotto le ragioni della nostra convinzione.

 

Infatti, trattando di aromi, le cose si fanno assai più complesse per i tecnici di laboratorio, molto più gradevoli e accessibili per i produttori degli alimenti.

 

Bisogna dire subito che il meccanismo di base di permeabilità è il medesimo. Anche gli aromi sono molecole, in particolare sono molecole organiche volatili. In quanto tali si comportano come i gas, con il processo in tre fasi (adsorbimento, diffusione, desorbimento) dei film plastici sopra descritto.

 

Ma detto questo le cose si complicano maledettamente:

• innanzitutto le molecole degli aromi sono grandi e complesse (ad esempio il lemonene ha la formula C10H16, la caffeina ha formula C8H10O2N4). Questo significa immediatamente che, se fosse vera la relazione dimensione della molecola – barriera, un materiale (ad esempio il polipropilene coestruso) che ha ottime proprietà barriera al vapore acqueo (H2O), dovrebbe avere eccezionali proprietà barriera agli aromi, che hanno molecole assai più grandi. Sappiamo perfettamente dall’esperienza che non è così;
• ci sono pochi studi scientifici che hanno analizzato la permeabilità dei singoli aromi ai vari film plastici (ad esempio la permabilità del polipropilene, o del poliestere al lemonene);
• poi spesso un determinato aroma come lo percepiamo (ad esempio l’aroma di fragola) è costituito dall’insieme di moltissime molecole aromatiche componenti;
• ancora la permeabilità delle singole molecole attraverso i film plastici può essere influenzata dalla presenza di altre sostanze permeanti. Anche isolando un singolo componente è estremamente difficile misurare il quantitativo di molecole che è permeato attraverso il film;
• infine non esistono sensori specifici per rilevare la presenza degli aromi in un volume di gas, ma bisogna ricorrere alla gascromatografia.

 

In sostanza gli attuali strumenti analitici di laboratorio per la rilevazione e la misura della permeazione degli aromi danno dei risultati che sono poco affidabili, e spesso sono molto lontani dalla realtà delle cose.

Da qui la complessità per i laboratori.

 

E tornando alla nostra similitudine può essere che a parità di film plastico un determinato aroma “vesta” la tuta rossa e quindi fuoriesca rapidamente dalla confezione ed un altro la tuta nera, e rimanga all’interno. Cosa succede se avete un alimento (ad esempio un biscotto) che ha all’interno aromi di mandorle e limone e la confezione fa “perdere” un aroma (ad esempio il limone) e conserva, trattiene l’altro? Probabilmente il biscotto diventa una mezza schifezza se non proprio una schifezza intera.

 

L’Analisi Sensoriale Comparativa

 

E allora cosa fare?

 

Ebbene esiste un sistema alla portata di tutti i produttori di alimenti che costa relativamente poco, si può fare a casa propria, è divertente, e che soprattutto riproduce bene le condizioni reali in cui si trovano l’alimento ed il packaging. Si chiama analisi sensoriale comparativa. Si tratta di organizzare un “panel di esperti”, un gruppo di persone che esegue in modo controllato dei test di assaggio del prodotto ripetuti a distanza di tempo.

 

È un consiglio che abbiamo dato spesso ai nostri clienti. Fate il Vostro alimento nel modo consueto e confezionate un certo numero (100 – 200 pezzi) di prodotti con due film diversi, di cui volete confrontare le proprietà barriera agli aromi. Controllate bene che le confezioni siano perfettamente ermetiche e riponete i prodotti confezionati in un ambiente a temperatura controllata (ad esempio, se l’alimento viene conservato a temperatura ambiente, lo richiudete in un armadio al buio). Dopodichè selezionate un numero non piccolo (almeno 5, 10 persone) di assaggiatori. Li convocate a più riprese a distanza di tempo (dopo una settimana, dopo due, dopo un mese, alla fine della shelf life dell’alimento) e procedete ad aprire le confezioni dell’alimento e a registrare le impressioni gustative ed olfattive degli assaggiatori. Anche se le sensibilità individuali sono diverse tra persona e persona, è possibile trovare degli elementi comuni. In un tempo ragionevole, se i film sono realmente differenti si riesce a stabilire se un packaging mantiene l’aroma, la fragranza dell’alimento e l’altro lo perde. (Per inciso, questo tipo di test viene offerto anche dai migliori laboratori di analisi degli alimenti. E attenzione: l’analisi sensoriale non sostituisce le consuete analisi bromatologiche sugli alimenti che dovete comunque eseguire per controllare la salubrità del vostro alimento).

 

Una Scelta Strategica – Come decidere

 

Fatto questo test, se avete riscontrato differenze significative tra un film e l’altro, la decisione diventa una scelta strategica, è sbagliato delegarla al solo ufficio acquisti. I termini del problema sono i seguenti:

 

Col film bilaccato si spende molto di più per il confezionamento.

 

Il prodotto che dovete confezionare ha un bouquet di aromi e di sapori ricco, che è opportuno preservare?

 

(Se la risposta è negativa, usate senza dubbio il coestruso e risparmiate sul confezionamento. Se la risposta è positiva fate eseguire una analisi sensoriale comparativa, e rispondete alla prossima domanda)

 

Se per la confezione al posto del polipropilene coestruso viene usato il polipropilene bilaccato ad alta barriera agli aromi, con l’analisi sensoriale comparativa si riscontrano significative differenze di fragranza, freschezza, aromaticità nell’alimento?

 

(Se la risposta è negativa, di nuovo usate il coestruso e risparmiate. Se la risposta è positiva rispondete alla prossime due domande)

 

Se l’alimento si mantiene organoletticamente perfetto per un periodo di tempo molto più lungo, il valore del prodotto percepito dal consumatore aumenta?

 

Se l’alimento mantiene fino alla data di scadenza tutto il contenuto di aromi e di sapori, le vendite del prodotto possono aumentare?

 

(Se avete dato due NO CONVINTI alle domande sopra riportate, usate il coestruso e buona notte al secchio. Se avete dei SI o dei FORSE Vi consigliamo di andare a fondo della questione, e per lo meno di eseguire dei test di mercato.)

 

Alla fine di tutto i benefici valgono la spesa?

 

L’ufficio acquisti fa bene il proprio mestiere se riesce a ridurre il costo degli approvvigionamenti. Per questo motivo tende ad acquistare il film più economico.

La direzione invece ha la visione d’insieme e deve valutare globalmente costi e benefici. Per questi motivi la scelta di usare film bilaccato barriera è una decisione strategica, che deve prendere la direzione.

Noi possiamo darVi un consiglio basato sull’esperienza fatta da molti clienti e dirVi che spesso, con questo tipo di film bilaccato, la conservazione degli aromi per molti alimenti è migliorata in modo significativo, al punto tale da far migliorare la percezione del consumatore e i dati di vendita.

 

 

Il Film di Polipropilene Bilaccato ad Alta Barriera agli Aromi da noi selezionato

 

Oggi esistono molti tipi di film laccati con caratteristiche diverse tra di loro. Il film di polipropilene biorientato bilaccato trasparente proposto dalla nostra azienda è, sulla base delle nostre esperienze, il migliore attualmente sul mercato, è prodotto nella UE, ed è stato selezionato per le eccezionali proprietà di barriera al vapor acqueo, all’ossigeno e agli aromi. In particolare la laccatura differenziata sui due lati, (da un lato c’è una laccatura acrilica, dall’altro lato una laccatura PVdC) fa ottenere valori di barriera all’ossigeno e agli aromi al top per un film laccato. Questo film ha inoltre la proprietà di trattenere l’alcool etilico all’interno della confezione, può quindi essere impiegato laddove il prodotto alimentare venga addittivato di alcool per migliorare la conservazione (evitare la formazione di muffe).

 

La scelta di utilizzare il film di polipropilene biorientato bilaccato ad alta barriera (il cui costo è di gran lunga superiore rispetto al film di polipropilene biorientato coestruso) nell’imballaggio flessibile deve essere giustificata per il confezionamento di prodotti alimentari di particolare pregio (prodotti da forno, merendine e snacks, grissini, crackers, biscotti, focacce, dolci aromatizzati, torrone, pasta di mandorle) soprattutto laddove il prodotto sia fortemente aromatizzato e la confezione debba garantire la fragranza del prodotto e la conservazione di tutti gli aromi originari dell’alimento per un lungo periodo di tempo.

 

Film prodotto nella Unione Europea

 

Per la produzione dei film destinati al contatto con gli alimenti la nostra azienda utilizza esclusivamente film fabbricati nella UE da primari fornitori che sono stati preventivamente selezionati ed opportunamente accreditati. Questa politica aziendale dà le massime garanzie in termini di rispetto delle normative relative al contatto con gli alimenti (se desiderate conoscere le motivazioni di questa affermazione Vi chiediamo, cortesemente, di contattarci, saremo lieti di fornirVi ulteriori ragguagli a supporto di quanto affermato).

 

Film per l’Imballaggio Flessibile degli Alimenti

 

Il film di polipropilene biorientato bilaccato viene usato nell’imballaggio flessibile su macchine confezionatrici automatiche verticali (VFFS – Vertical Form Fill Seal Machine), orizzontali (HFFS – Horizontal Form Fill Seal Machine), e nel sovra incarto (Over Wrapping Machine). Il film offre straordinarie proprietà di barriera al vapor d’acqua, all’ossigeno e agli aromi, è termosaldabile su entrambi i lati (intervallo di saldabilità 85-145°C).

 

Il film di polipropilene biorientato bilaccato ad alta barriera è idoneo al contatto con gli alimenti come prescritto dal D.M. 21.03.1973, nonché dai Regolamenti CE n. 1935/2004, CE n. 2023/2006, UE n. 10/2011, e successive modifiche. Vengono inoltre soddisfatti i requisiti di legge in merito all’etichettatura, alla tracciabilità e alla rintracciabilità. Una specifica dichiarazione in tal senso verrà rilasciata su richiesta.

 

Disponibilità del Prodotto

 

Lo spessore disponibile a magazzino è di 26 micron (altri spessori sono disponibili su richiesta), la densità 0,95 g/cm3, il titolo nominale 25 grammi a metro quadrato, la resa nominale 40 metri quadrati a chilogrammo.

 

Il film di polipropilene biorientato bilaccato ad alta barriera viene fornito in bobina per l’impiego su macchine confezionatrici automatiche. Viene tagliato in altezze su misura indicata dal cliente e viene avvolto su tubi di cartone a perdere. Le bobine standard hanno un diametro interno dell’anima di 70 millimetri (su richiesta 76), l’esterno è di 250 millimetri (su richiesta maggiore). Nei diametri standard il peso è di circa 0,37 kg per centimetro di fascia. La lunghezza della bobina è di circa 1500 metri lineari per il film da 26 micron.

 

L’allestimento standard prevede la lacca acrilica sul lato esterno, (la laccatura acrilica non deve andare a contatto con l’alcool etilico), la lacca PVdC all’interno. Il film è trattato sul lato esterno (su richiesta lato interno) per la marcatura (ad esempio negli alimenti per la stampa della data di scadenza e del lotto produttivo). Ogni bobina è incartata singolarmente per proteggerla dalla polvere ed è accompagnata dal tagliando di controllo della qualità che identifica esattamente il lotto di materia prima utilizzata (codice di rintracciabilità) nonché le fasi produttive. La consegna indicativa è di 4 settimane lavorative dalla data dell’ordine.

 

Se volete ricevere una copia del file stampabile (in pdf) di questo documento, o per avere ulteriori informazioni, scrivete, telefonate, mandate un fax o una email a:

 

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