Nuovi Materiali polimerici per l'imballaggio rigido e flessibile di alimenti.

1. DIPARTIMENTO DI CHIMICA “PAOLO CORRADINI”,
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II”
Nuovi materiali polimerici per l’imballaggio rigido
e flessibile di alimenti
Finizia Auriemma
Milano, 27 Febbraio 2011 Claudio De Rosa

2. Dipartimento di Scienze Chimiche
Polo delle Scienze e delle Tecnologie
Sede: Campus dell’Università di Napoli “Federico II”,
Monte S. Angelo, Via Cintia - 80126 - Napoli.
Centro Storico
Via Partenope

3. Chi siamo

4. Le nostre risorse

5. Le nostre risorse

6. Hanno contribuito al progetto
Claudio De Rosa (PO)
Finizia Auriemma (PA)
Giovanni Talarico (PA)
Odda Ruiz de Ballestreros (RIC)
Rocco Di Girolamo Post-Doc
Paolo Vollaro (PhD)
Ornella Volpe
Angela Scala
Mauro Milazzo
Studenti
Ivana Pierro
Sara Savino
Lia Mauriello

7. What clothes do for a person, packaging does
for a product.
Any new packaging solution according to the concept of
sustainability should also keep its traditional functions,
including its formal role.
ESPECIALLY FOR FOOD PACKAGE!

8. Alcune premesse 1/2
Alcune tipiche alterazioni fisiche che portano a perdita di qualità di un
alimento:
perdita di consistenza, di solubilità, di acqua, flocculazione, coalescenza,
instabilità delle emulsioni, etc.
E’ possibile limitare:
Cambiamenti correlati con la perdita d’acqua controllando le migrazioni del
vapore acqueo (alimento → ambiente o tra differenti componenti
dell’alimento stesso)
Packaging funzionale es.con proprietà barriera.
Perdita di qualità dovuta a crescita microbica.
Packaging funzionale e intelligente: in grado di controllare e indicare
variazioni di pH, migrazione di nutrienti, grado di freschezza dell' alimento.

9. Alcune premesse 2/2
Le alterazioni chimiche e fisiche non avvengono
indipendentemente. Controllando le reazioni chimiche e la
crescita microbica, si può favorire anche la stabilità fisica di un
alimento.
Pertanto, le proprietà da considerare per un polimero, destinato
all' imballaggio alimentare, includono:
Permeabilità a gas (es. O2, CO2 ) e vapore acqueo
Proprietà meccaniche e termiche
Processabilità
Trasparenza/Opacità
Possibilità di essere termoformato e stampato
Resistenza ad acqua, grassi, acidi, luce
Disponibilità
… ovviamente: costi.

10. Altre considerazioni – i materiali
Materie plastiche tradizionali per food packaging vs. materie
plastiche meno convenzionali (PLA nell’ esempio). Una proiezione
del 2005.

11. Altre considerazioni – la tecnolgia
Film multistrato
Strato esterno
Film di polimero
Stampa+adesivo
Film di AL, polimero met. Etc.
Adesivo
Film di polimero in genere PE o PP
Strato interno
Lo stesso film di polietilene è
un multistrato o meglio un
Lente di ingrandimento COESTRUSO
Strato interno: a diretto contatto con gli alimenti.
Include da 1 a 11 “layers”.

12. Obiettivo
Sviluppo di strati a matrice polimerica per un migliore effetto
barriera con eventuale inclusione di molecole attive che agiscano
da scavengers dei gas emessi durante il processo di maturazione
dei prodotti alimentari conservati o della radiazione UV .
1) Sviluppo di strati a base di materiali plastici più tradizionali
(poliolefine).
2) Sviluppo di strati a matrice polimerica idrofilica/idrofobica.
3) Sviluppo di strati a base di biopolimeri biodegradabili e
compostabili a basso impatto ambientale.
4) Individuazione della miglior soluzione in termini economici,
impatto ambientale, sicurezza e salute.
Strato singolo (layer) o layer componente di un film/lamina multistrato

13. 1- Riepilogo dei risultati definitivi raggiunti
In collaborazione con il Dr. G. De Martino della: Jolly Plastic srl – Ricerca e Sviluppo
Sviluppo di films multistrato a base di polietilene (tradizionale) e e copolimeri a
base di cicloolefine (COC) per un migliore effetto barriera.
Risultato: Questi materiali costituiscono una nuova classe di prodotti adatti al
packaging con le seguenti caratteristiche:
• Proprietà meccaniche, facilità di lavorazione ed trasparenza elevata tipiche del PE.
• Effettivo miglioramento proprietà barriera rispetto al vapore acqueo e all' ossigeno.
Possibile campo di applicazione:
Packaging di alimenti, la cui integrità fisico-chimico-biolgica durante la fase di
conservazione è criticamente dipendente dalle condizioni di umidità e
concentrazione di O2 nell' intorno dell' alimento stesso.
Tests su pasta fresca
In itinere in collaborazione con la Blu-Plast e il Dip. Biologia, Unina

14. 2- Riepilogo dei risultati definitivi raggiunti
Analisi delle proprietà di rilascio di alcuni campioni commerciali di copolimeri
isotattici propene/etilene utilizzati per l’ottenimento del packaging alimentare rigido.
Identificare la natura chimica delle sostanze rilasciate e individuare possibili strategie
in grado di evitare la produzione di manufatti destinati all’imballaggio rigido primario
dei cibi, costituiti da materiali polimerici non “inerti”.
Risultati:
La migrazione è dovuta quasi esclusivamente ad una frazione di
polimero solubile in etere.
Tutti i campioni rilasciano una quantità di polimero > dei valori limite
consentiti dalla legge.
Strategia
Utilizzo di un test semplice da effettuare sul prodotto in entrata che
consente di stabilirne l’ idoneità: determinazione della solubilità limite
delle pellets in n-eptano a 50 °C per 24 h.

15. 3- Riepilogo dei risultati definitivi raggiunti
In collaborazione con il Dr. G. De Martino della: Jolly Plastic srl – Ricerca e Sviluppo
Studio di nuove formulazioni a base di polietilene, contenenti una combinazione di
agenti organici/inorganici in grado di proteggere gli alimenti dalle radiazioni UV.
Risultati:
•Gli studi effettuati indicano che le ottime proprietà di resistenza
termica e meccanica e di trasparenza del PE non vengono alterate per
effetto della presenza dei fillers organico e inorganico.
•I due additivi, aggiunti in piccola quantità (<6 wt%) ai film di PE,
agiscono in maniera sinergica nei riguardi dell’ assorbimento della
radiazione UV dannosa.
MA…
Il filler inorganico è TiO2 costituito da NANOPARTICELLE di
diametro ≈130 nm!

16. 4- Riepilogo dei risultati definitivi raggiunti
In collaborazione con il Dr. Mario Malinconico e la Dott.a Barbara Immirzi del CNR
di Pozzuoli.
Studio esplorativo di nuove formulazioni contenenti un polimero naturale
biodegradabile quale il poliidrossibutirrato (PHB) e un polimero tradizionale quale il
polipropilene (PP) in presenza di un compatibilizzante.
Scopo: ottenere prodotti con migliori proprietà di impatto ambientale preservando le
eccellenti caratteristiche dei prodotti tradizionali.
Risultati:
•Lo studio per sé ha evidenziato la possibilità di utilizzare il PHB in miscela con il
PP per ottenere materiali con prestazioni analoghe a quelle del PP migliorando al
contempo l’ impatto ambientale in presenza di un opportuno compatibilizzante
contenete gruppi carbossilici.
•Lo studio è stato utile perché ha consentito di identificare anche una seconda
strategia
Utilizzo di PHB o PLA modificato

17. 5- Riepilogo dei risultati definitivi raggiunti
Set up di un metodo di analisi della struttura e morfologia su scala molecolare di films
polimerici a base di PE prodotti attraverso processi industriali e correlazione di tali
caratteristiche con le proprietà ultime.
Scopo: Costruzione un primo tassello di un data-base che consente il retro-design
molecolare nel campo del packaging alimentare.
Struttura molecolare Performance
Risultati:
• Il nostro approccio teorico è stato validato su films ottenuti per soffiaggio
utilizzando miscele modello HDPE/LLDPE.
• Proprietà quali permeabilità al vapore d’acqua e rigidità di tali materiali possono
essere messi in relazione con i valori dei parametri molecolari (grado e tipo di
ramificazione del PE).

18. Conclusioni
Autovalutazione dei risultati
Buono Da approfondire…
Aspetto Teorico Ricerche di cui al
con risvolti pratici punto 1, 2, 3 & 5.
Aspetto Teorico Ricerche di cui al
con risvolti pratici punto 4.
futuri
Aspetto Pratico Ricerche di cui al Ricerche di cui al
punto 1 punto 3 (?), 4.

19. Poster contributions
International Workshop "Characterization of Safe
Nanostructured Polymeric Materials“
Napoli, 3-4 March 2011
Hotel degli Dei - Pozzuoli (Napoli)
1) A STRATEGIC APPROACH FOR IMPROVED UV BARRIER PERFORMANCE IN
POLYETHYLENE BASED THIN FILMS FOR FOOD PACKAGING
Claudio De Rosa, Finizia Auriemma, Giovanni De Martino, Paolo Vollaro, Ivana Pierro
2) POLYETHYLENE BASED MULTILAYERED FILMS FOR PRIMARY FOOD
PACKAGING WITH IMPROVED GAS BARRIER PROPERTIES
Finizia Auriemma, Claudio De Rosa, Ornella Volpe, Odda Ruiz de Ballesteros, Giovanni De
Martino
3) SOME ISSUES CONCERNING PROPENE-BASED COPOLYMERS FOR PRIMARY
PACKAGING OF FOOD
Angela Scala, Finizia Auriemma, Claudio De Rosa, Odda Ruiz de Ballesteros, Giovanni Talarico
4) Structure – properties relationship in blends of modified polypropylene and
polyhydroxybutyrate
Mauro Milazzo, Barbara Immirzi, Claudio De Rosa, Finizia Auriemma, Mario Malinconico,
Rocco Di Girolamo

20. Poster contributions
XX Convegno Italiano di Scienza e Tecnologia delle
Macromolecole Terni 4 - 8 Settembre 2011
1) A STRATEGIC APPROACH FOR IMPROVED UV BARRIER
PERFORMANCE IN POLYETHYLENE BASED THIN FILMS FOR FOOD
PACKAGING
Claudio De Rosa, Finizia Auriemma, Giovanni De Martino, Paolo Vollaro, Ivana Pierro
2) POLYETHYLENE BASED MULTILAYERED FILMS FOR PRIMARY
FOOD PACKAGING WITH IMPROVED GAS BARRIER PROPERTIES
Finizia Auriemma, Claudio De Rosa, Ornella Volpe, Odda Ruiz de Ballesteros, Giovanni De
Martino
3) SOME ISSUES CONCERNING PROPENE-BASED COPOLYMERS FOR
PRIMARY PACKAGING OF FOOD
Angela Scala, Finizia Auriemma, Claudio De Rosa, Odda Ruiz de Ballesteros, Giovanni Talarico