Di seguito il testo dell'articolo. Registrati gratuitamente per scaricare il pdf con la versione completa
1. I nanomateriali attirano l’attenzione di chi confeziona prodotti freschi
2. Ma le caratteristiche che li rendono eccezionali stanno sollevando questioni
3. Probabilmente sfoceranno in un nuovo impianto legislativo
L’ informatica, le biotecnologie, le nanotecnologie e le loro infinite possibili combinazioni stanno modificando lo scenario del confezionamento alimentare. Le nanotecnologie sono ancor oggi un mix di R&D e di prime applicazioni industriali, volte a formulare, produrre e utilizzare materiali di dimensioni pari o inferiori a 100 nanometri. La possibilità di intervenire sulle molecole per conferire proprietà inusuali ai materiali che le impiegano apre nuove opportunità per il confezionamento dei prodotti freschi. Per secoli l’industria alimentare ha cercato di migliorare lo stoccaggio e il mantenimento delle proprietà nutrizionali, del sapore, del colore, della struttura e limitare il decadimento microbiologico dei cibi. In futuro i materiali ottenuti ricorrendo alle nanotecnologi forniranno risposte più efficaci a questi quesiti, ma già ora il settore fattura diversi miliardi di euro. Molte aziende stanno, infatti, valutando le potenzialità delle nanotecnologie nel settore alimentare e del food packaging, e lo stato di avanzamento dei molti progetti in corso è estremamente vario. Il maggior numero di applicazioni sono negli Usa, seguono Giappone e Cina, e si prevede che quest’ultima, nei prossimi anni, diventerà il principale utilizzatore al mondo. Diversi studi concordano nell’affermare che entro il 2012 il valore delle applicazioni nel settore alimentare dovrebbe superare i 4,5 miliardi di euro (così suddivisi: lavorazione di prodotti 1.003 milioni, ingredienti alimentari 1.135 milioni, sicurezza 74,69 milioni, packaging 2.256 milioni), mentre entro il 2015 il mercato potrebbe raggiungere 10 miliardi di euro.
Molte nuove possibilità
Le nanotecnologie miglioreranno le caratteristiche degli imballaggi soprattutto per quanto riguarda le proprietà barriera, la rilevazione della presenza dei microrganismi e la riduzione della carica microbica. I nanopolimeri sostituiranno molte delle attuali materie plastiche, perché poche nanoparticelle cambiano il comportamento di un materiale senza richiedere significative modifiche alla lavorazione delle plastiche e senza evidenti variazioni di densità e trasparenza. Le nanotecnologie entreranno anche nel mondo degli imballaggi “attivi”, ossia dei materiali capaci di interagire con il contenuto e con l’ambiente interno ed esterno alla confezione migliorando la qualità del prodotto e prolungandone la shelf life. Tra le applicazioni più significative spiccano i film plastici instillati con ossigeno e gli assorbitori di etilene o di umidità. Si sta inoltre lavorando allo sviluppo di sensori e di componenti elettronici come transistor in film sottili ricavati da piccolissimi strati di silicio costruiti direttamente nel materiale da imballaggio e adeguatamente protetti. Questa soluzione permette un attivo monitoraggio della freschezza del prodotto e la visualizzazione sulla confezione delle informazioni così ricavate. Come anticipato, alcuni nanocomponenti sono in grado di distruggere i patogeni che contaminano gli alimenti confezionati o di indicare quando il prodotto è scaduto. Le nanostrutture possono essere utilizzate anche contro la contraffazione. Una delle prime sperimentazioni di successo ha riguardato la costruzione di film plastici in cui il polimero di base incorpora delle nanoparticelle di argilla. Sono ricavati dalla combinazione di polimeri molto usati nel settore alimentare (poliolefine, polistirene, etilene-vinilacetato copolimero, resine epossidiche, polietilen-tereftalato ecc.) e bentonite, un’argilla ricavata da rocce vulcaniche e pertanto facilmente reperibile in natura. Le nanoparticelle così ottenute modificano le proprietà barriera ai gas di alcuni materiali utili per il confezionamento di carne, pesce, formaggi, dolci, cereali e piatti pronti da cuocere al vapore direttamente nelle confezioni. Sono stati sviluppati anche polimeri con nanocomponenti a base di metalli e di ossidi metallici. Se ne ricavano film per imballaggi attivi, molto resistenti all’abrasione e alla trazione, nonché capaci di assorbire i raggi Uv. I metalli normalmente utilizzati sono argento, oro, ossido di zinco, silicio, diossido di titanio, allumina e ossido di ferro. I materiali contenenti nanoargento attivo inibiscono lo sviluppo microbico, e ultimamente si è scoperto che le stesse proprietà sono riscontrabili anche in nanomateriali a base di ossido di zinco e di magnesio che potrebbero quindi porsi come valide e più economiche alternative all’argento. Altri biochip formati da Dna individueranno la presenza di batteri patogeni nei prodotti freschi o di muffe nella frutta. I nanomateriali troveranno applicazione anche nel settore dell’Rfid. Se utilizzati per la tracciabilità assicureranno una rapida e accurata distribuzione di prodotti a breve shelf life. Sfruttando la tecnologia dei film sottili a base di nanocomposti organici, le etichette Rfid incorporeranno transistor polimerici capaci di monitorare e di segnalare informazioni relative all’interruzione della catena del freddo, al termine della shelf life e a quanto altro possa essere ritenuto utile.
Nano-packaging and precautionary principle: the food packaging industry scenario is changing
Nanomaterials are going to play an increasing role across the fresh food market, but the properties that make them so beneficial are raising safety concerns that will probably lead to a new regulatory process. Information technology, biotechnology, nanotechnology and their merging are changing the food packaging industry scenarios. Nanotechnology is still a mix of R&D and industrial applications; they lead to making, processing and using materials having reference to dimensions in a range of 100 nanometers or less. The fresh food packaging area is particularly interested in such developments as they modify packaging materials structure on a molecular scale, providing them with one or more desired properties.For centuries, food industry has explored the way to enhance products storage maintaining their original nutritional value, color, taste, flavor, texture and, of course, ensuring the due microbiological safety. In future a lot of new materials obtained by nanotechnology will provide better answers to many of these needs but also today nanotechnology is a wide-ranging, multimillion- euros global industry. Many food companies are actively exploring the potential of nanotechnology for use in food or food packaging, at the same time products and their applications are currently at different stages of development. The nanofood sector is currently headed by USA, followed by Japan and China, the last one is expected to become the world biggest market within a few years. Several researches agree to state that by 2012 the overall market value related to food industry is supposed to reach 4.5 billion Euros (food processing will worth 1,003 m Euros, food ingredients 1,135 m Euros, food safety 74.69 m Euros and food packaging 2,256 m Euros) and its global market impact is expected to go up to 10 billion Euros by 2015.
A wide ran ge of new possibilities
Nanotechnology will impact packaging R&D in a number of areas including: improved barrier properties, biodetection and antimicrobialism. Polymer nanocomposites are supposed to replace a large percentage of present plastics in packaging applications, because a relatively low level of nano-particles is enough to change the properties of packaging materials without significant changes in processing characteristics, density and transparency. The development of sensors and electronics such as thin film transistors based on thin-film silicon made-up directly (with appropriate coating) on packaging material allows active monitoring of product freshness and displays information on the package. Some nanocomposites destroy pathogens in film-packaged foods or indicate when product passed the point of safety. The nanostructures are also a powerful weapon against counterfeiters. The first to emerge as improved materials for food packaging were polymer composites incorporating clay nanoparticles. They are a combination of polymers well known by food industry (such as polyolefins, polystyrene, ethylene-vinylacetate copolymer, epoxy resins, polyethylene terephthalate, etc.) and bentonite, a cheap and widely available natural clay from volcanic rocks. Such materials can change the gas barrier properties of many foodpackaging materials used for meats, cheese, confectionery, cereals, steam bag cocking foods. To obtain antimicrobial “active” packaging, enhance abrasion resistance, UV absorption and film strength, polymer nanocomposites incorporating metal or metal oxide nanoparticles have been developed. The metal and metal oxide nanomaterials frequently used are silver, gold, zinc oxide, silica, titanium dioxide, alumina and iron oxides. Nanosilver “active” materials preserve the food by inhibiting the growth of microorganisms and the recently discovered antimicrobial properties of nano-zinc oxide and magnesium oxide are expected to provide a more affordable and safe food packaging solutions in the future. Dna-based biochips will detect the presence of harmful bacteria in fresh foods, or moulds affecting fruit. Nanomaterial will be used also for Radio Frequency Identification. If used for traceability they will assure a quick and accurate distribution of a wide variety of goods with limited shelf-life. RFID smarts labels incorporating polymeric transistors that use nanoscale organic thin-film technology, will control and provide reports for anomalies such as wrong temperature, extinguished shelf life and more.
