Laboratorio Virtuale Co.Pack.So

Il Laboratorio Virtuale Co.Pack.So è uno spazio dedicato ai progetti di ricerca e sviluppo applicati al packaging sostenibile.
In questa pagina sono presentati i progetti Film base carta e Film multilayer bioplastico, ciascuno approfondito nelle sue fasi di studio e sperimentazione.

Film Base Carta

OBIETTIVI DEL PROGETTO

Migliorare le prestazioni barriera, soprattutto all’acqua e ai grassi, aggiungendo funzionalità̀ antimicrobiche a materiali convenzionali, come la carta per alimenti, mediante coating innovativi.

OBIETTIVI GIà RAGGIUNTI

Il progetto, ad ora, ha previsto la formulazione di coating tramite l’impiego di diversi polimeri biodegradabili e/o compostabili e polimeri naturali estratti da sottoprodotti industriali, tra cui la cutina, estratta dalle bucce e semi di pomodoro. I principali passaggi del piano sperimentale sono stati:

Preparazione dei campioni

La carta commerciale è stata rivestita con soluzioni variabili di polimeri, con e senza plastificanti, applicate in strati singoli o doppi tramite la tecnica del bar coating.

Campioni di carta rivestiti con singolo (destra) e doppio (sinistra) strato di coating.

Frontale e sezione dei campioni di carta base non rivestita (senza coating)

Frontale e sezione dei campioni di carta rivestita con doppio strato di coating

Analisi delle Caratteristiche Fisiche

Le proprietà fisiche dei campioni sono state analizzate misurando spessore, grammatura, resistenza meccanica e resistenza della saldatura, utilizzando un dinamometro.

Test delle Proprietà di Barriera

Sono stati condotti test per misurare la resistenza al vapor d’acqua (WVTR) e la bagnabilità della superficie tramite l’angolo di contatto in acqua e olio. La resistenza al grasso è stata valutata utilizzando il “test Kit 12.”

Determinazione dei valori di WVTR dei campioni sperimentale

Valori di resistenza ai grassi dei campioni sottoposti alla prova 'Kit 12'.

Prove di compostabilità

Sono state effettuate prove per verificare il bio-deterioramento dei campioni rivestiti.

Riassunto in breve degli obiettivi raggiunti: Sviluppo di coating che migliorino le prestazioni della carta mantenendone la riciclabilità e/o compostabilità. Dimostrare che i coating formulati conferiscono adeguate prestazioni di barriera contro grassi e vapor d’acqua. Realizzare coating biodegradabili, con prove di compostabilità che hanno mostrato risultati positivi.

Obiettivi su cui stiamo lavorando adesso

Funzionalizzazione Antimicrobica: Sono state avviate prove per aggiungere antimicrobici naturali ai coating per conferire ulteriori proprietà.

Descrizione delle attività svolte

Miglioramento della resistenza della carta per uso alimentare a acqua, vapore e grassi mediante rivestimenti biodegradabili e da fonti rinnovabili

L’obiettivo dello studio è stato sviluppare rivestimenti (“coating”) per carta destinata al contatto con alimenti freschi, come salumi, formaggi, carne e pesce, in grado di migliorarne la resistenza a acqua, vapore e grassi, senza comprometterne la biodegradabilità.

Realizzazione dei rivestimenti

I coating sperimentali sono stati ottenuti utilizzando polimeri biodegradabili – PCL (policaprolattone), PBS o PHBH – combinati con cutina, un polimero naturale recuperato da sottoprodotti della lavorazione del pomodoro, come semi e bucce. Sono state preparate diverse formulazioni variando il tipo di polimero e la percentuale di cutina presente.

Queste soluzioni coating sono state applicate su campioni di carta destinata a diventare carta da banco alimentare, conferendo alla carta proprietà funzionali tipicamente ottenute con materiali plastici, ma in modo completamente biodegradabile

Caratterizzazione dei campioni rivestiti

I campioni di carta sono stati sottoposti a una serie di test per valutarne le proprietà chimico-fisiche, meccaniche e funzionali:

Resistenza ai grassi: test KIT-12.
Resistenza all’umidità e al vapore acqueo: misurazioni dell’angolo di contatto con l’acqua, Cobb 60 test e determinazione del valore di permeabilità al vapore acqueo (WVTR).
Caratterizzazione fisica: grammatura, spessore e analisi morfologica mediante microscopia elettronica a scansione (SEM).
Proprietà meccaniche: trazione, propagazione al taglio e resistenza della saldatura. In base alla combinazione polimero/cutina, alcuni coating hanno conferito anche proprietà saldanti alla carta.

Valutazione applicativa con alimenti freschi

Sono stati condotti test di shelf-life con prodotti freschi, come prosciutto, monitorando:

variazioni di peso del prodotto,
attività dell’acqua (aw) e contenuto di sostanza secca,
capacità della carta di trattenere l’umidità.

I risultati hanno mostrato un miglioramento significativo nella protezione dei prodotti alimentari: dopo 7 giorni, la carta non rivestita risultava completamente imbevuta, mentre quella rivestita con i coating sperimentali manteneva integrità e asciuttezza, impedendo il passaggio di componenti liquide dal prodotto.

Conclusioni

I coating a base di polimeri biodegradabili e cutina hanno dimostrato di conferire alla carta alimentare proprietà tipiche dei rivestimenti plastici tradizionali – resistenza a grassi, acqua e vapore – senza comprometterne la biodegradabilità. Questi risultati aprono la possibilità di sviluppare carta alimentare funzionalizzata, riciclabile e compostabile, contribuendo a una gestione più sostenibile dei rifiuti alimentari e degli imballaggi.

Il progetto è realizzato grazie ai Fondi europei della Regione Emilia-Romagna.

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