Connaissances sur l'emballage alimentaire
1. Aperçu de l'emballage alimentaire
En raison de la diversité des aliments, de la complexité des ingrédients et de la variabilité de leur qualité due à l'environnement de circulation, l'application des matériaux et des technologies d'emballage alimentaire est devenue très complexe. Il est très difficile de véritablement réaliser les trois fonctions suivantes : « protection des produits, facilité de stockage et de transport, et promotion des ventes ». Face à la grande variété d'aliments et à la multitude de canaux de consommation, l'emballage alimentaire est devenu de plus en plus important pour permettre aux consommateurs d'acheter rapidement. Concevoir un emballage alimentaire adapté représente un défi croissant. Par conséquent, comprendre le principe et les caractéristiques de l'emballage alimentaire est essentiel pour garantir un emballage de qualité.
Les avantages du film composite en font le principal matériau d'emballage alimentaire. Selon les caractéristiques des aliments emballés, les conditions de production et les équipements d'emballage, l'environnement et le mode de circulation, le film composite peut être optimisé grâce aux avantages de chaque couche et combiné à des procédés d'impression, de laminage et autres pour former un film composite diversifié. Il permet de résoudre les problèmes spécifiques rencontrés lors de la production et de la circulation de divers aliments. Ses nombreuses applications expliquent pourquoi le film composite est largement utilisé dans les emballages alimentaires, dépassant largement le papier, le verre, le métal et les autres matériaux.
2. Exigences alimentaires pour les films d'emballage
Effet de l'environnement sur la qualité des aliments
La qualité alimentaire est un indicateur important pour évaluer la bonne conception du film composite d'emballage. Lors du processus de circulation, les aliments sont affectés par des facteurs environnementaux tels que l'oxygène, l'humidité, la température, etc. Pour concevoir une structure de film d'emballage adaptée, il est essentiel de clarifier les points suivants :
• Quel effet ces facteurs environnementaux, en particulier l’oxygène, la lumière, l’humidité ou l’humidité, ont-ils sur les aliments ?
• Quelle structure de film composite peut contrôler ces facteurs environnementaux, afin d’éviter les effets néfastes sur les aliments ?
Il est donc très important de comprendre l’impact de ces facteurs environnementaux sur la qualité des aliments.
(1) Effet de l'oxygène sur la qualité des aliments
L'oxygène de l'air est un facteur important qui modifie la qualité des aliments lors de leur circulation. Les principaux facteurs responsables de ces modifications sont les suivants :
1) Oxydation de l'huile
De nombreuses matières premières alimentaires contiennent de l'huile. Lors de la transformation des aliments, de l'huile peut également y être ajoutée. Lors du stockage, ces huiles accélèrent l'oxydation au contact de l'oxygène, produisant un goût acide et des composés toxiques, ce qui provoque le rancissement de l'huile. La vitesse d'oxydation de l'huile est affectée par la concentration en oxygène. Lorsque la teneur en oxygène est suffisante, la proportion d'oxygène n'a aucun effet sur la vitesse de réaction d'oxydation. En revanche, lorsque la proportion d'oxygène est faible, elle est proportionnelle à la réaction d'oxydation. Ainsi, un film composite à haute barrière peut ralentir la vitesse d'oxydation de l'huile. De plus, à température élevée et avec une surface alimentaire plus importante, l'oxydation de l'huile sera plus rapide, ce qui imposera des exigences de barrière plus élevées au film d'emballage.
2) Effet de l'oxygène sur la couleur
La viande fraîchement abattue est rouge violacé, en raison de sa forte teneur en myoglobine. Après 30 minutes de conservation à l'air libre, la myoglobine se combine à l'oxygène pour former de la myoglobine oxygénée, ce qui donne à la viande une couleur rouge vif, caractéristique de la viande fraîche. La myoglobine et l'oxymyoglobine peuvent s'oxyder en méthémoglobine, ce qui donne à la chair une couleur brunâtre et foncée, ce qui la rend peu attractive pour la vente. Le changement de couleur de la chair peut être rapide pendant quelques heures ou lent pendant quelques jours ; il est donc nécessaire d'empêcher l'entrée d'oxygène afin de ralentir le processus du rouge vif au brun.
3) Effet de l'oxygène sur les micro-organismes
Les micro-organismes sont des facteurs importants de détérioration des aliments. Selon la relation entre les micro-organismes et l'oxygène, on distingue les bactéries aérobies, les bactéries anaérobies facultatives et les bactéries anaérobies. Les bactéries aérobies ont besoin d'oxygène pour se développer et se reproduire ; les anaérobies facultatives peuvent se développer en conditions aérobies ou anaérobies, mais les conditions aérobies sont préférables ; les bactéries aérobies peuvent également se développer et se reproduire en l'absence d'oxygène. Les espèces microbiennes alimentaires varient selon les matières premières, les conditions d'hygiène de production et les méthodes de stérilisation. Les entreprises d'emballage doivent se renseigner sur les espèces microbiennes et leur sensibilité à l'oxygène lors de la circulation des aliments afin de concevoir un film composite adapté à la résistance à l'oxygène. Un film composite à haute résistance à l'oxygène peut inhiber la croissance et la reproduction des bactéries aérobies et anaérobies facultatives, mais a peu d'effet sur les micro-organismes anaérobies.
4) Effet de l'oxygène sur la vitamine
Les vitamines sont des substances essentielles à la vie. Une carence en vitamine A peut entraîner un retard de croissance, une sécheresse oculaire, une cécité nocturne et d'autres problèmes chez les enfants. De nombreux aliments contiennent de la vitamine A ou des caroténoïdes qui peuvent être convertis en vitamine A par les animaux, comme l'huile de foie de morue, les produits laitiers, les ovoproduits, le foie animal, les carottes, les patates douces, les pousses de pois, les épinards cuits, les brocolis cuits, les poivrons verts, etc. Cependant, la vitamine A est de nature chimiquement active et s'oxyde facilement à l'air. La vitamine C présente dans les fruits et légumes frais ou fraîchement coupés s'oxyde également facilement à l'air. La vitamine E est sensible à l'oxygène, s'oxyde facilement et perd son activité. L'oxydation de l'huile peut également accélérer sa destruction ; de plus, la vitamine E présente dans les aliments secs s'oxyde plus facilement.
5) Effet de l'oxygène sur la conservation des fruits et légumes
Contrairement aux aliments transformés, qui doivent éviter l'exposition à l'oxygène, les fruits et légumes frais doivent respirer pour maintenir une activité physiologique normale et conserver leur fraîcheur. Cette respiration nécessite l'absorption d'oxygène et l'expiration de dioxyde de carbone, ce qui nécessite de l'oxygène à l'intérieur de l'emballage. Cependant, la proportion d'oxygène dans l'emballage des fruits et légumes ne doit être ni trop élevée ni trop faible, car une trop forte respiration sera trop intense, ce qui accélérera la maturation et le vieillissement, et favorisera la pourriture. Un manque d'oxygène favorise la respiration anaérobie, qui produira de l'éthanol et accélérera sa décomposition. Par conséquent, la proportion d'oxygène dans l'emballage doit être optimale pour maintenir la respiration la plus basse possible. Pour la plupart des fruits et légumes, la proportion d'oxygène dans l'emballage doit être maintenue entre 3 et 5 %.
La teneur en oxygène de l'emballage a également un impact important sur le changement de couleur des fruits et légumes. Un faible taux d'oxygène permet aux champignons, aux fraises, aux cloches fraîchement coupées, aux pommes fraîchement coupées et à de nombreux autres fruits et légumes de conserver une belle couleur. Un taux élevé d'oxygène favorise également l'apparition de teintes plus rouges pour le carthame, d'oranges orangées et de teintes plus foncées pour l'orange sanguine, tout en empêchant le brunissement des légumes fraîchement coupés.
De plus, la quantité de dioxyde de carbone présente dans l'emballage a également des effets différents sur la respiration et le changement de couleur. Certains fruits et légumes sont insensibles au dioxyde de carbone, mais d'autres, comme les agrumes, brunissent et développent des saveurs anormales à de très faibles concentrations de dioxyde de carbone. Par conséquent, pour les fruits et légumes, y compris les fruits et légumes fraîchement coupés et ceux conditionnés sous atmosphère protectrice (MAP), le choix d'un film d'emballage adapté, doté d'une résistance aux gaz (notamment à l'oxygène et au dioxyde de carbone), a un impact important sur la protection des fruits et légumes.
(2) Effet de l'humidité sur la qualité des aliments
L'humidité ambiante influence la teneur en eau des aliments. Par exemple, une faible humidité peut entraîner une perte d'eau ; une humidité élevée peut entraîner une humidité excessive. Cependant, la qualité des aliments n'est pas directement liée à leur teneur en eau, mais à leur « eau disponible ». C'est pourquoi un concept appelé activité de l'eau (Aw) a été proposé. L'activité de l'eau (Aw) est le rapport entre la vapeur d'eau à l'équilibre dans un récipient fermé et la pression de vapeur saturante de l'eau pure à la même température. L'activité de l'eau est un meilleur indicateur que la teneur en eau pour évaluer l'altération des aliments. En temps normal, les producteurs alimentaires peuvent fournir la valeur de l'activité de l'eau. Bien entendu, les entreprises de conditionnement peuvent également utiliser des hydromètres et d'autres équipements pour effectuer des tests.
1) Effet de l'humidité sur l'oxydation de l'huile
Dans les aliments à très faible activité de l'eau (Aw < 0,1), l'oxydation des graisses est rapide. Avec l'augmentation de l'activité de l'eau, le taux d'oxydation diminue, puis, lorsque l'Aw atteint environ 0,25, il devient minimal. À mesure que l'activité de l'eau continue d'augmenter (Aw entre 0,25 et 0,8), la réaction d'oxydation s'accélère. Cependant, lorsque l'activité de l'eau est trop élevée (Aw entre 0,8 et 0,99), l'eau ajoutée ralentit l'oxydation des graisses.
2) Effet de l'humidité sur les micro-organismes
La croissance et la reproduction des micro-organismes présents dans les aliments nécessitent de l'eau, et l'activité de l'eau est minimale. En général, l'Aw des bactéries est supérieure à 0,94, celle des moisissures supérieure à 0,80 et celle des levures supérieure à 0,87. Cependant, lorsque l'Aw est inférieure à 0,6, la grande majorité des micro-organismes ne se développent pas.
3) Effet de l'humidité sur les propriétés et la saveur des aliments
Les aliments secs sont sensibles à l'humidité et absorbent facilement cette humidité lorsque celle-ci est élevée. Par exemple, la teneur en eau du thé fraîchement transformé est d'environ 3 % dans un environnement avec une humidité relative de 20 % HR. Cependant, à 50 % HR, le thé absorbe l'humidité et sa teneur en eau augmente à 5,5 %. De plus, la teneur en eau peut atteindre 13 % à 80 % HR. Lorsque la teneur en eau du thé dépasse 5,5 %, son état d'organisation, sa saveur, sa couleur et sa valeur nutritionnelle diminuent considérablement, ce qui affecte gravement sa qualité. Les aliments à forte teneur en eau, en cas de faible humidité, peuvent facilement perdre de l'eau, durcir ou se déformer, ce qui entraîne des modifications de la dureté, de la mastication et de l'élasticité.
4) Effet de l'humidité sur les fruits et légumes
Les fruits et légumes contiennent beaucoup d'eau. Cependant, même dans un environnement très humide, ils perdent de l'eau, ce qui entraîne un rétrécissement de la surface, un mauvais goût ou une fibrose du bois. Une perte d'eau excessive peut facilement entraîner la formation de condensation dans l'emballage, favorisant la prolifération de micro-organismes et la détérioration des fruits et légumes.
(3) Effet de la lumière sur la qualité des aliments
1) Effet de la lumière sur l'oxydation du pétrole
Outre l'oxygène, la lumière peut également accélérer l'oxydation des huiles. Certains aliments contiennent des pigments naturels, comme la chlorophylle-hémoglobine, un photosensibilisateur qui provoque une oxydation photosensibilisée. La vitesse d'oxydation sous l'effet de la lumière est 1 000 à 1 500 fois plus rapide que sans lumière. La chlorophylle est une famille de pigments lipidiques. Dans certains aliments contenant des matières premières végétales vertes, la chlorophylle est affectée par la lumière et l'oxygène, se photolyse en une série de petites molécules et se décolore lors de la transformation et du stockage. Dans la viande et la volaille, le sang n'étant pas purifié lors de l'abattage, la viande contient encore de l'hémoglobine, ce qui facilite la photooxydation.
2) Effet de la lumière sur la vitamine
La lumière peut entraîner la perte de certaines vitamines photosensibles. La vitamine B, photosensibilisante, se décompose à la lumière pour produire de la photoflavine. Or, la photoflavine est un oxydant puissant, susceptible de dégrader la valeur nutritionnelle et de donner une mauvaise odeur aux produits laitiers. Il est donc conseillé de les conserver à l'abri de la lumière.
La vitamine D, largement présente dans les aliments d'origine animale, ne s'oxyde pas facilement, mais elle peut provoquer une réaction d'oxydation des graisses sous l'effet des rayons ultraviolets. Par exemple, la teneur en vitamine D de l'huile de poisson conditionnée dans un emballage ordinaire diminue continuellement pendant le stockage et disparaît presque complètement après 4 semaines. La vitamine E est sensible à l'oxygène et aux rayons ultraviolets, et son oxydation est facilement accélérée par les rayons ultraviolets. Les vitamines A, B6, B12 et K sont détruites par l'exposition aux UV.
