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Les emballages actifs
Lan TIGHZERT
Groupe de Recherche En Sciences Pour l’Ingénieur /Matériaux Fonctionnels (GRESPI / MF)
École Supérieure d’Ingénieurs de Reims (ESIReims)[email protected]
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Plan
• Emballages actifs
– Utilisation d’agents actifs
– Emballages sous atmosphère modifiée et contrôlée
• Marché actuel des emballages actifs
• Perspectives
• Conclusion
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Matériaux interactifs
• Matériaux actifs : Action sur le produit– Absorbeurs d’O2, d’éthylène,…– Émetteurs d’éthanol, de CO2,…– Agents antibactériens et/ou antioxydants
• Matériaux intelligents : Information sur le produit– Logistique, traçabilité– Indicateurs Temps –Température (TTI)– Indicateurs de fraîcheur, de fuite,…
Emballages actifs : Quatre approches• Matériaux possédant des propriétés antimicrobiennes: chitosane,
bambou,…- Nombre très limité
• Accessoires : sachets, étiquettes,…- Quelques inconvénients : confusion, décollage,…
• Incorporation des agents actifs dans le film : extrusion, co-extrusion, revêtement,…
- Solution idéale, mais certaines contraintes techniques
• Greffage des groupements spécifiques actifs sur le film polymère d’emballage
- Opération longue et complexe
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Elaboration d’emballages actifs
• Incorporation des agents actifs dans les polymères- Procédés de mise-en-œuvre (extrusion, injection) : Température
élevée, cisaillement fort
• Incorporation dans le revêtement : procédé sol-gel(SiOx), protéines (petit-lait, soja,…)- Procédés « doux » : basse T, sans contrainte mécanique
• Piégeage et diffusion contrôlée des agents actifs par : - Microencapsulation ou encapsulation- Polymères réticulés
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Emballages actifs : absorbeurs
• Absorbeurs d’O2: Acide ascorbique (vitamine C), poudre de fer, enzymes
• Absorbeurs d’éthylène : KMnO4, zéolites, argiles
• Absorbeurs d’humidité : CaO, montmorillonite, gel de silice
• Absorbeurs de CO2 : Ca(OH)2, MgO, charbon de bois activé
• Absorbeurs de H2S : zéolites
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Emballages actifs : émetteurs
• Emballages antibactériens : - Éthanol : Ethicap, Negamold (Japon)
- Triclosan (Ciba)
- Zéolites Ag+ ou Cu2+ : Zeomic, Bactekiller (Japon)
- SO2 : anhydride sulfureux, sulfites
- ClO2 : sels de chlorure encapsulés
- CO2 : gaz soluble, absorbé par certains produits alimentaires. Acide ascorbique/bicarbonate de Na
- Acides organiques : Acide sorbique (E200) et sorbates de Na (E201), de K (E202) et de Ca (E203)
Agents antimicrobiens ou antioxydants• Huiles essentielles sont connues comme inhibitrices des
microorganismes (moisissures, levures, bactéries)• Aldéhydes :
- Aldéhyde cinnamique dans la cannelle : antibactérien- Citronellal dans la citronnelle : insecticide
• Composés phénoliques : fongicides, antioxydants, antibactériens– Eugénol dans les clous de girofle
– α-Tocophérol (vitamine E) dans les huiles végétales• Terpènes : antioxydants
– Menthol dans la menthe– Eucalyptol dans l’eucalyptus
• Exemple : Mélange cannelle-clou de girofle inhibe la croissance de moisissures, levures et bactéries
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Agents antimicrobiens ou antioxydants
• Vapeur d’éthanol (~0,5%) empêche toute croissance bactérienne
• Ag+ réagit avec les groupes thiol des enzymes
• Vapeur d’isothiocyanate d’allyle (moutarde) : réduction de E.coli dans les beefsteaks hachés
• Bactériocines : peptides antibactériens (nisine) utilisés pour les jambons cuits
• Lysozyme (enzyme) endommage la paroi cellulaire des bactéries
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Emballages antimicrobiens
• Hydroxy propyl méthyl cellulose contenant la nisine
• Alginates contenant de l’acide acétique ou l’acide lactique
• Poly(L-lysine) – Cu2+ : efficacité élevée contre E. coliet S. aureus
• Caséine (barrière O2, H2O, graisse et arômes) contenant 1% d’huiles essentielles- origan : antibactérien
- piment : antioxydant
- mélange de cannelle et clous de girofle : antibactérien et antifongique
Emballages antimicrobiens
• Chitosane– Co-produit de l’industrie des fruits de mer– Propriétés fongistatiques et bactériostatiques– Structure polycationique -NH3
+ réagit avec la surface anionique des bactéries conduisant à la rupture de leur membrane
– Greffage de chitosane sur d’autres polymères– Mélange de chitosane avec d’autres polymères– Couchage du papier avec le chitosane
• Cellulose du bambou– Bactériostatique– Anti-odeur
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Emballages actifs : MAP et EMAP
• Emballages actifs avec l’atmosphère modifiée et contrôlée au sein de l’emballage
• Deux types :– Emballages hermétiques remplis d’un mélange gazeux spécial :
MAP (Modified Atmosphere Packaging)– Emballages perméables à air conditionné et contrôlé EMAP
(Equilibrium Modified Atmosphere Packaging)
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Emballages actifs : MAP et EMAP
• Années 90 : Mélanges de O2, N2 et CO2
• Oxygène O2 :– Conserve de la couleur rouge des viandes fraîches, – Empêche la prolifération des organismes anaérobies– Permet aux végétaux frais de continuer à respirer et évite la
fermentation
• Azote N2 :– Antioxydant pour les pigments, vitamines, arômes et acides gras
• Dioxyde de carbone CO2 :– Bactériostatique et fongistatique– Efficacité à des concentrations > 20% dans l’atmosphère.
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Emballages actifs : MAP
• Emballages hermétiques contenant un mélange d’O2, N2 et CO2
- Ce mélange gazeux freine considérablement l’activitémicrobienne– Exemple : viande fraîche reste rouge et devient mauve sous vide
• Composition du mélange gazeux dépend du produit conditionné : viande, poisson, fromages, plats cuisinés…– Poisson maigre : 30% O2, 40% N2 et 30% CO2
– Poisson gras : 70% N2 et 30% CO2
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Emballages actifs : EMAP
• EMAP conditionne l’air sous un film perméable– Film avec de petites perforations permettant de réguler la
perméabilité à l’air– Air à l’intérieur de l’emballage (mélange d’O2, N2 et CO2) est
adapté au produit
• Fruits et légumes demeurent physiologiquement actifs après leur récolte– Respirer : ingérer l’oxygène– Transpirer : dégager de la vapeur d’eau et de la chaleur– Flux de gaz régulé par des petites perforations
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Marché actuel d’ emballages actifs
• Agents actifs dans les sachets, bouchons et fermetures scellées
• Agents actifs dans les plastiques monocouches- Poudre de fer
• Sachets Minigrip® (Flexico) efficaces contre les bactéries (listéria, staphylocoque…) et les champignons, moisissures et levures (aspergilles, candidose…), mais pas aptes au contact alimentaire
Marché actuel d’emballages actifs
• Absorbeurs d’O2 : sachets, capsules– « Ageless » : Mitsubishi– « Fresh Pax », « Fresh Max » : Multiform– « Atco » : Standa
• Absorbeurs d’O2 : poudre de Fe dans les plastiques monocouches– Amcor polyester (Canada)– Amoco Amosorb (BP Chemical)– Monosorb PET (Graham Packaging)– Bouteille plastique de bière (Aldi)
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Marché actuel d’emballages actifs
• Absorbeurs d’amines, aldéhydes, mercaptan, H2S– Anico Bag (Anico Co Ldt)– Bynel IXP 101 (DuPont Polymers)– Minipax-Strippax (Multisorb Technologies)
• Absorbeurs / émetteurs de CO2
– Freshilizer (Toppan Printing Co, Japan)– VerifraisTM Package (Codimer, France)
• Absorbeurs d’éthylène– NeupalonTM (Sekisui Jushi Ldt)– Green Pack de Rengo
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Marché actuel d’emballages actifs
• Emballage répulsif d’insectes– Microcapsules contenant le hinokidiol (additif alimentaire, extrait
de l’huile de sève et du cyprès du Japon)
– Efficacité pendant 6 mois
– Sans altérer le goût des aliments
• Blisters anti-humidité– Formpack® Dessicant : Complexe OPA/Alu/sous-
couche/PE/absorbeur/PE
• Film chitosane (Japon)19
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Emballages actifs
Atco : absorbeur d’oxygène Source : http://www.standa-fr.com/
Emballages actifs
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FreshPax (Multisorb)
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Emballages actifs
Film imperméable conserve la chaleur et deux grilles actives rendenten cuisson un effet doré
Source : http://corrugated.smurfitkappa.fr
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Emballages actifs
Atmosphère contrôlée et couvercle absorbeur d’O2
http://www.lesplastiques.com/gabarit_page.asp?r=1042
Molécules polaires s’échappent del’emballage et celles apolaires restentbloquées à l’intérieurhttp://www.osmofilm.com
Perspectives
• Améliorer la conservation des aliments– Matériaux barrière à l’O2 et/ou à l’H2O– Matériaux actifs
• Emballages actifs– Remplacer les accessoires (sachets, étiquettes,…)– Incorporer d’agents actifs dans le matériau d’emballage
• Procédés dépendant de leur stabilité thermique
• Contrôler leur diffusion, donc leur efficacité
• Inconvénients : interactions contenant – contenu, odeur,…
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Perspectives
Polymères
Nanoargiles lamellaires :- Absorber les UV- Empêcher l’invasiondes micro-organismes
NanoTiO2 : UVNanoCaCO3: retardateur de
flammeAgents antimicrobiens, …
Nanocomposites- Matériaux barrière- Matériaux actifs
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Perspectives
Huiles essentielles,lysozyme, nisine,…
Microcapsules :Arôme, parfum, colorant,répulsif d’insectes,…
Revêtement hybridepar procédé sol-gel
Matériaux barrière et actifs
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Conclusion
Matériaux barrière
Nanocomposites :Polymère-nanocharges
Polymères avec revêtementhybride organique-inorganique
Agents actifsNanoadditifs
Matériaux barrièreet actifs
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