16
Sommaire I.INTRODUCTION ............................................................................................................................... 1 I.1. LES EMBALLAGES PLASTIQUES ............................................................................................................. 2 I.2. FICHE TECHNIQUE ............................................................................................................................ 2 I.3. BIOCOMPOSITE : MATRICE ET/OU RENFORT ISSUS DE LA BIOMASSE ............................................................ 2 I.3.1. LES FIBRES NATURELLES COMME RENFORT ...................................................................................... 3 I.3.2. UNE MATRICE EN POLYMERE ........................................................................................................ 3 II.FABRICATION DES BARQUETTES ALIMENTAIRES EN BIOCOMPOSITES ................................................................. 5 II.1. PROCEDES CHIMIQUES .................................................................................................................... 5 III.PROPRIETES DES BARQUETTES ALIMENTAIRES ........................................................................................... 8 II.1. DES PROPRIETES BARRIERE ADAPTEES AUX BESOINS .............................................................................. 8 IV.LES INTERACTIONS ENTRE LEMBALLAGE ET LALIMENT ................................................................................. 9 V.LES FACTEURS DU MILIEU EXTERIEUR OU FACTEURS D'ENVIRONNEMENT .......................................................... 2 V.1. FACTEURS INFLUENÇANT LA PERMEABILITE DU BIOCOMPOSITE ............................................................... 10 VI.AVANTAGES ET INCONVENIENTS ........................................................................................................... 12 V.1. AVANTAGES .................................................................................................................................. 14 V.2. INCONVENIENTS ............................................................................................................................. 14 CONCLUSION ................................................................................................................................... 14 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE

emballage expose.pdf

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   0  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

Sommaire

I.  INTRODUCTION    ...............................................................................................................................  1  

I.1.  LES  EMBALLAGES  PLASTIQUES    .............................................................................................................  2  

I.2.  FICHE  TECHNIQUE    ............................................................................................................................  2  

I.3.  BIOCOMPOSITE  :  MATRICE  ET/OU  RENFORT  ISSUS  DE  LA  BIOMASSE    ............................................................  2  

I.3.1.  LES  FIBRES  NATURELLES  COMME  RENFORT    ......................................................................................  3  

I.3.2.  UNE  MATRICE  EN  POLYMERE    ........................................................................................................  3  

II.  FABRICATION  DES  BARQUETTES  ALIMENTAIRES  EN  BIOCOMPOSITES    .................................................................  5  

II.1.    PROCEDES  CHIMIQUES    ....................................................................................................................  5  

III.  PROPRIETES    DES  BARQUETTES  ALIMENTAIRES      ...........................................................................................  8  

II.1.    DES  PROPRIETES  BARRIERE  ADAPTEES  AUX  BESOINS    ..............................................................................  8  

IV.  LES  INTERACTIONS  ENTRE  L’EMBALLAGE  ET  L’ALIMENT    .................................................................................  9  

V.  LES  FACTEURS  DU  MILIEU  EXTERIEUR  OU  FACTEURS  D'ENVIRONNEMENT      ..........................................................  2  

V.1.  FACTEURS  INFLUENÇANT  LA  PERMEABILITE  DU  BIOCOMPOSITE    ...............................................................  10  

VI.    AVANTAGES  ET  INCONVENIENTS      ...........................................................................................................  12  

V.1.  AVANTAGES      ..................................................................................................................................  14  

V.2.  INCONVENIENTS      .............................................................................................................................  14  

CONCLUSION    ...................................................................................................................................  14  

REFERENCE  BIBLIOGRAPHIQUE  

 

 

Page 2: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   1    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

I. Introduction

         L'industrie   de   l’emballage   utilise   traditionnellement   le   plastique   pour   fabriquer  

certains   produits   :   barquettes   alimentaires,   films,   bouteilles,...   Toutefois,   depuis  

quelques  années,  elle  est  confrontée  au  problème  suivant  :  concilier  une  consommation  

de  produits,  par  conséquent  d'emballages,  toujours  plus  importante  tout  en  préservant  

l’environnement.  

C'est   pourquoi   des   chercheurs   travaillent   à   la   mise   au   point   de   biocomposites   qui  

pourraient   se   substituer   aux   matériaux   issus   de   la   pétrochimie,   tout   en   ayant   des  

propriétés  comparables.  Leurs  objectifs   :  améliorer   l'utilisation  des   ressources   fournies  

par  la  nature  et  réduire  l'impact  des  déchets  d'emballages  sur  l'environnement  grâce  à  la  

recyclabilité  voire  la  biodégradabilité  de  ces  matériaux  alternatifs.  Outre  le  coût  pouvant  

être   intéressant,   l'usage  de  ces  nouveaux  matériaux  présente  plusieurs  avantages   :  un  

faible   poids,   des   propriétés   utiles   pour   les   emballages   ainsi   que   la   valorisation   d'une  

importante  variété  de  végétaux  disponible  dans  le  monde.  

         Le   secteur   des   barquettes   alimentaires   s'intéresse   tout   particulièrement   à   ces  

biocomposites,  motivé  par  de  nombreux  enjeux  [Figure  1].  Actuellement,  la  plupart  des  

barquettes  alimentaires  sont  produites  avec  des  matériaux  dérivés  du  pétrole              

       Elles   ne   sont   pas   recyclées   car   elles   sont   trop   légères   et   ne   contiennent   pas  

suffisamment   de   matière.   Les   fabriquer   avec   des   matières   premières   végétales  

permettrait   à   la   fois   de   remplacer   le   pétrole   par   des   ressources   renouvelables   et   de  

limiter   les   déchets   liés   à   cette   industrie.   Des   barquettes   composites   à   base   de   fibres  

naturelles  sont  d'ores  et  déjà  fabriquées  par  des  industriels  de  l’emballage.  

 

 

 

 

 

 Figure  1.  Barquettes  alimentaires  en  biocomposites  

Page 3: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   2  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

I.1. Les emballages plastiques

           Les  principaux  matériaux  plastiques  utilisés  pour   le   contact   alimentaire   sont   constitués  

majoritairement   de   polymères   semi-­‐cristallins,   les   polyoléfines   et   le   PET.  Le   polyéthylène  

(PE)   et   le   polypropylène   (PP)   qui   font   partie   de   la   famille   des   polyoléfines   sont  

essentiellement   constitués   d’éthylène   et   de   propène.   Ils   entrent   principalement   dans   la  

fabrication  de  films  d’emballage,  d’opercules,  de  bouchons  et  sont  utilisés  comme  couche  de  

scellage   dans   les   matériaux   multicouches.   Le   polychlorure   de   vinyle   (PVC)   est   également  

utilisé   pour   les   bouteilles   d’huile,   de   vin   ou   de   vinaigre   avec   des   additifs   spécifiques   au  

contenant.   Le   polyéthylène   téréphtalate   (PET),   polymère   de   la   famille   des   polyesters   a,  

contrairement   au   PVC,   une   très   faible   perméabilité   au   CO2.   Il   est   donc   employé   dans   la  

fabrication  des  bouteilles  de  boissons   gazeuses.   Il   est   largement  utilisé  pour   les  bouteilles  

d’eau  minérale.  Son  utilisation  pour   les   jus  d’orange  est   intéressante  étant  donné  sa  faible  

perméabilité   à   l’oxygène   comparé   au   PE   (Tableau   11).   Notons   également   l’existence   du  

polyéthylène  naphtalate  (PEN),  cinq  fois  plus  barrière  au  dioxyde  de  carbone  et  à  l’oxygène  

que  le  PET  mais  trois  à  quatre  fois  plus  cher  ce  qui  limite  son  utilisation.  

I.2. Fiche Technique

I.3. Biocomposite : matrice et/ou renfort issus de la biomasse

Un  matériau  composite  comprend  une  matrice  et  un  renfort.  La  matrice  constitue  le  liant  du  

composite.   Le   renfort   donne   une   structure   à   l’ensemble   et   reçoit   les   sollicitations  

extérieures  par  le  biais  de  la  matrice  dont  la  résistance  mécanique  est  beaucoup  plus  faible.  

Le   composite   possède   des   propriétés   particulières.   Un   matériau   est   dit   "biocomposite"  

quand  sa  matrice  ou  son  renfort,  ou  bien  les  deux,  sont  issus  de  la  biomasse.  

Dans  notre  étude,  nous   traitons  des  biocomposites  à   renfort   végétal,  plus  précisément  de  

deux  types  de  biocomposites  :  

• Matrice  polymère  végétale  +  renfort  végétal  (Ex  :  amidon  +  fibres  de  lin)  

• Matrice  polymère  plastique  +  renfort  végétal  (Ex  :  polyéthylène  +  fibres  de  lin)  

Le  renfort  considéré  est  issu  de  fibres  naturelles,  ce  qui  comprend  aussi  bien  des  

fibres  à  l’échelle  macroscopique  que  des  fibrilles  issues  de  végétaux,  ou  encore  

des  particules  de  fibres  à  l’échelle  nanométrique.  

Page 4: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   3    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

I.3.1. Les fibres naturelles comme renfort

Les   fibres   naturelles   sont   aussi   bien   des   fibres   organiques,   d’origine   végétale   ou   animale,  

que  des  fibres  minérales  telles  que  l’amiante  ou  le  verre.  Ces  fibres  naturelles  peuvent  être  

classées   par   origine   [Figure   2].   Le   chanvre   et   la   jute   peuvent   être   ajoutés   dans   les   fibres  

végétales   issues   de   tiges.   Le   cachemire   et   le   mohair   peuvent   également   entrer   dans   la  

classification  car  ce  sont  des  fibres  d’origine  animale,  issues  de  poils.  

 

Figure  2  .  Les  différents  types  de  fibres  naturelles  

 

II.3.2. Une matrice en polymère

La  matrice  d'un  composite  peut  être  de  type  polymère,  métallique  ou  céramique.  Dans  

les   biocomposites   pour   l’emballage  de   type  barquette,   les  matrices   sont   polymères.   Il  

existe   des   polymères   thermodurcissables,   infusibles   et   insolubles,   et   des   polymères  

thermoplastiques,   fusibles   et   pouvant   être   remoulés   aisément.   En   termes   de  

recyclabilité,   les   thermoplastiques   présentent   un   avantage   certain   sur   les  

thermodurcissables.  Ainsi,   la  plupart  des  barquettes  commercialisées  ou  au  stade  de  la  

R&D   sont   en   polymères   thermoplastiques.   Parmi   ces   derniers,   il   faut   distinguer   les  

polymères  issus  du  pétrole  et  les  polymères  issus  de  la  biomasse,  dits  "bio-­‐sourcés".  

Sur  le  marché  européen  des  polymères,  Cargill  (production  mondiale  de  50  000  à  70  000  

tonnes   par   an)   est   un   fournisseur   de   polyacide   lactique   (PLA)   pour   les   emballages   en  

substitution   du   polystyrène   (PS)   et   du   polyéthylène   téréphtalate   (PET).   Novamont  

(production  mondiale  de  30  000  à  40  000  tonnes  par  an)  fournit  du  polyester  Mater-­‐Bi®,  

Page 5: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   4  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

copolymère   d’amylose   et   de   polymères   naturels   ou   synthétiques   (ex   :  

amylose+polycaprolactone).  

En   ce   qui   concerne   les   polymères   synthétiques   issus   du   pétrole,   les   plus   utilisés   dans  

l’industrie  des  barquettes  alimentaires  sont  le  polyéthylène  (PE),  le  polypropylène  (PP),  

le  polystyrène  (PS),  le  polyéthylène  térephtalate  (PET)  et  le  rPET  (PET  recyclé).  

Comme  le  récapitule  le  Tableau  1  ci-­‐dessous,  le  monde  de  la  recherche  et  les  fabricants  

de  barquettes  en  biocomposites  recourent  principalement  au  polyacide  lactique  (PLA)  et  

à   l’amidon   comme   matrice   polymère   végétale,   ainsi   qu'au   polyéthylène   (PE)   et   au  

polystyrène   (PS)   comme   matrice   polymère   issue   du   pétrole.   Dans   la   logique   actuelle  

orientée  vers  le  développement  durable,  les  travaux  de  recherche  portent  davantage  sur  

le  PLA  et  l’amidon  qui  sont  bio-­‐sourcés.  

Matrice   Fibres  végétales  

issue  de  ressources  fossiles  

issue  de  la  biomasse    

Polyéthylène  (PE)  

Polystyrène  (PS)  

Polypropylène  (PP)  

Polyéthylène  térephtalate  (PET)  

Polyester  Mater-­‐Bi®  

Polyacide  lactique  (PLA)  

Amidon  

Chanvre  

Lin  

Sisal  

Cellulose  (fibres,  microfibrilles,  whiskers)  

Bois  

Coton  

Tableau  1.    Matériaux  utilisés  dans  les  biocomposites  pour  barquettes  alimentaires  

 

 

 

 

 

 

Page 6: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   5    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

II. Fabrication des barquettes alimentaires en biocomposites

II.1. Procédés chimiques

Greffage chimique

L'une  des  principales  techniques  d’incorporation  des  fibres  dans  une  matrice  plastique  est  le  

greffage   chimique.   Les   fibres   végétales,   composées   principalement   de   cellulose,   polymère  

du  glucose,   portent  des   groupements  hydrophiles   à   leur   surface.   Les  matériaux  plastiques  

constituant   la   matrice   pour   la   fabrication   des   barquettes   sont   hydrophobes.   Ces   deux  

éléments  n’ont  naturellement  pas  tendance  à  s’associer.  Il  faut  donc  traiter  la  cellulose  à  sa  

surface   par   des   agents   chimiques   (agents   de   couplage)   afin   de   la   rendre   elle   aussi  

hydrophobe.   Avec   le   greffage   (ou   modification)   chimique,   les   fibres   de   cellulose   sont  

modifiées   en   surface   afin   d'être   compatibles   avec   la   matrice   plastique   [Figure   5].   De  

nombreux  travaux  de  recherche  sont  en  cours,  avec  des  matrices  de  polypropylène  (PP)  ou  

polystyrène   (PS)   renforcées   avec   des   fibres   de   plantes   annuelles.   Les   agents   de   couplage  

sont,  entre  autres,   l’acide  maléique  ou   le  SMA.  Ce   traitement  des   fibres   lignocellulosiques  

est  généralement   fait  dans  des   conditions   contraignantes   (hautes   températures,   temps  de  

réaction  très  long,...).  

                               

 

     

     

    Figure  5  -­‐  Greffage  de  chaînes  grasses  en  surface  de  la  cellulose      

           

II.2. Thermoformage  

Le   thermoformage   est   la   principale   technique   de   fabrication   des   barquettes   plastiques  

alimentaires.  Son  principe  :  utiliser  la  pression  atmosphérique  pour  déformer  un  film  ou  une  

plaque  thermoplastique.  La  plaque  préalablement  chauffée  est  placée  au-­‐dessus  d’un  moule  

Page 7: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   6  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

fixé.  Puis  le  vide  est  réalisé  entre  la  plaque  et  le  moule  de  façon  à  ce  que  la  plaque  épouse  la  

forme  du  moule.  Une  fois  la  plaque  refroidie,  elle  est  démoulée  et  éventuellement  détourée  

(la  bande  autour  de  la  pièce  qui  a  servi  au  maintien  de  la  plaque  est  enlevée)  [Figure  6].  

Selon   le   type   de   polymères   utilisés   lors   du   thermoformage,   il   faut   mettre   en  œuvre   des  

conditions  particulières  de  température  durant  le  procédé.  Lors  du  thermoformage,  il  y  a  un  

retrait   de   la   matière   (rétractation   de   la   matière   lorsque   la   barquette   est   refroidie).   Le  

Tableau  2  ci-­‐dessous   indique   les  différentes  conditions  à   respecter   lors  du   thermoformage  

de  plusieurs  polymères  utilisés  dans  l’industrie  de  l’emballage  :  températures  de  fusion  et  de  

transition  vitreuse  de  ces  polymères,  température  du  moule  au  moment  du  thermoformage,  

taux  de  retrait  linéaire  de  la  matière  lorsque  le  produit  est  formé  et  refroidi.    

 

                                           Tableau  2  -­‐  Paramètres  de  thermoformage  des  principaux  thermoplastiques  

                 Il  est  important  de  connaître  ces  données  lors  de  l'intégration  des  fibres  naturelles  dans  

la   matrice   plastique   afin   d'éviter   leur   dégradation   par   la   température.   Le   taux   de   retrait  

 

     

     

                                                 Figure  6  -­‐  Les  différentes  étapes  du  thermoformage      

Page 8: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   7    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

linéaire  représente   le  pourcentage  de  rétractation  du  matériau  lors  du  thermoformage  par  

unité  de  longueur.  Il  est  ainsi  possible  d'évaluer  la  déformation  du  produit  une  fois  refroidi.  

Pour  tous  les  plastiques  utilisés,   la  température  de  thermoformage  est  toujours  nettement  

supérieure  à  100  °C  et  peut  monter  jusqu’à  200  °C  (pour  le  PC).  

II.3. Moulage

Le  moulage   est   une   autre   technique   largement   utilisée   pour   la   fabrication  des   barquettes  

alimentaires.  

Moulage par injection  

Le  moulage  par   injection  est   la   technique   la  plus  employée  par   l’industrie  du  plastique  car  

elle  permet  de  fabriquer  des  pièces  en  grandes  séries  et  peut  être  appliquée  à  de  nombreux  

matériaux   polymères   thermoplastiques,   les   élastomères   et   les   alliages   (aluminium,   zinc,  

laiton,...).  

Comme  l'illustre  la  Figure  7  ci-­‐dessous,  les  moules,  installés  sur  une  presse,  sont  constitués  

d'une  partie   fixe  et  d'une  partie  mobile.  La  matière  plastique   (sous   forme  de  granulés)  est  

chauffée   et   maintenue   à   une   température   optimale   à   l’intérieur   d’un   fourreau   de  

plastification   (2).   L’action   de   la   vis   d’injection   (1)   permet   de   ramollir   les   granulés   de   la  

matière  plastique  et  de  les  ramener  à  un  état  visqueux  jusqu’à  la  buse  d’injection  (3).  C’est  la  

phase   de   dosage.   Ensuite,   vient   la   phase   d’injection   dynamique.   La  matière   est   injectée   à  

l’intérieur  du  moule  sous  une  forte  pression.  La  température  du  moule  doit  être  régulée  et  

inférieure  à  la  température  de  transformation  de  la  

matière   pour   que   celle-­‐ci   puisse   se   mettre   en  

forme   correctement.   Une   pression   constante   est  

appliquée   ensuite   (phase   de   maintien)   pour  

continuer   à   alimenter   le   moule   et   éviter   le  

phénomène   de   retrait   de   la   matière   durant   son  

refroidissement.   Enfin,   la  pièce  est   refroidie   avant  

d’être   démoulée   (5).   Un   nouveau   cycle   peut  

recommencer.  

                                                                                                                                                                                                                   Figure  7  -­‐  Moulage  par  injection  

Page 9: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   8  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

 

De  nombreux  paramètres  doivent  être  pris  en  compte  en  fonction  de  la  matière  utilisée,  de  

la  qualité  et  de  la  production  souhaitées.  Parmi  eux,  citons  :  la  température  du  moule,  celle  

du  fourreau  et  de  la  matière,  le  temps  de  refroidissement  de  la  pièce,  la  pression  appliquée  

au  moule,  la  vitesse  de  rotation  de  la  vis  et  le  dosage  de  la  matière.  

Le  moulage   par   injection   permet   d’obtenir   des   pièces   de   très   bonne   qualité.   Leur   aspect  

dépend  essentiellement  de  la  qualité  du  moule.  C’est  pourquoi  il  est  nécessaire  de  faire  subir  

au  moule  de  nombreuses  opérations  de  finition  ce  qui  induit  un  coût  élevé  toutefois  amorti  

par  une  production  des  pièces  (barquettes)  en  grande  quantité.  

III. Propriétés des barquettes alimentaires

Pour   être   conformes   aux   normes   relatives   au   contact   alimentaire,   les   barquettes   doivent  

posséder  des  propriétés  particulières  notamment  au  niveau  de  leur  perméabilité  et  de  leurs  

caractéristiques   mécaniques.   En   effet,   en   fonction   des   aliments   qui   sont   emballés,   les  

barquettes  doivent  être  résistantes  et  imperméables  aux  graisses,  à  l’oxygène  et/ou  à  l’eau.  

II.1. Des propriétés barrière adaptées aux besoins

Les   besoins   en   termes   de   fonctions   barrière   des   barquettes   varient   selon   les   produits   à  

emballer.  Pour  la  viande,  il  faut  un  emballage  étanche  à  l’oxygène  et  à  la  vapeur  d’eau  afin  

d'éviter   sa   dégradation.   Pour   les   fruits   et   légumes,   le  matériau  d'emballage  doit   être   plus  

"respirant"  afin  qu'ils  puissent  mûrir  correctement.  Quant  aux  produits  céréaliers,  ils  doivent  

être   emballés   dans   des   matériaux   imperméables   à   la   vapeur   d’eau   afin   d’éviter   leur  

ramollissement  et  la  dégradation  de  leur  goût.  

Ainsi,  selon  l’application  désirée  et  le  type  de  produit  à  emballer,  il  est  nécessaire  d’étudier  

les   propriétés   barrière   des  matériaux   composant   les   barquettes.   En   général,   la   barquette  

sert  uniquement  de  support  pour  le  transport  des  aliments.  L’imperméabilité  de  l’emballage  

est  obtenue  grâce  à  un  film  thermoscellé  sur  la  barquette.  Cependant,  il  est  important  qu'en  

plus   du   film   le   support   possède   également   des   propriétés   barrière   afin   d’assurer   une  

conservation   optimale   de   l’aliment   emballé.   Nous   étudierons   l’influence   de   certaines  

propriétés  des  biocomposites  sur  la  perméabilité  des  barquettes.  

 

Page 10: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   9    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

Définition de la perméabilité

La  perméabilité  est  la  capacité  d’un  matériau  à  se  laisser  traverser  par  un  fluide  (gazeux  ou  

liquide).  Dans   le  cas  des  barquettes  alimentaires,   les   fluides  sont  principalement   la  vapeur  

d’eau,   l’oxygène   et   les   graisses.   Il   est   possible   de   considérer   également   les   flux   de  micro-­‐

organismes   (microbes   et   bactéries).   On   définit   la   perméabilité   Q   comme   la   quantité   de  

matière  d’une  substance  gazeuse  transférée  à  travers  un  matériau  selon  la  formule  suivante    

 

(d’après  la  loi  de  Darcy)  :  

Plusieurs   facteurs   peuvent   ainsi   jouer   sur   la   perméabilité   d’un   matériau.   La   nature   des  

polymères  et  leur  composition  ainsi  que  le  fluide  traversant  sont  les  principaux  paramètres.  

La   composition   de   la   barquette   et   l’association   des   éléments   entre   eux   pour   composer   le  

matériau  a  un  impact  sur  la  perméabilité  finale  de  l’emballage.  

IV. Les interactions entre l’emballage et l’aliment

Les  phénomènes  d’échange  entre  le  produit  alimentaire  et  son  emballage  sont  la  résultante  

des  interactions  existant  entre  la  matrice,  l’emballage  et  son  environnement,  entraînant  des  

effets  sur  le  produit  et  /ou  l’emballage  (Hotchkiss,  1997).  Les  principaux  types  d’interaction  

entre  un  aliment  et  son  emballage  plastique  sont  :  

•     -­‐    la  migration,    •     -­‐    la  perméation.    

Figure  8.  Les  différents  types  d’interaction  entre  la  matrice  alimentaire  et  l’emballage  plastique  

Page 11: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   10  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

 

La migration  correspond  au  transfert  des  constituants  de  l’emballage  vers  l’aliment.  Il  

peut   s’agir   d’adjuvants   technologiques,   de   monomères,   d’oligomères,   de   pigments   et  

solvants  des  encres  d’impression  ou  de  produits  de  dégradation.  La  migration  peut   induire  

des  problèmes  de  toxicité  mais  également  des  odeurs  indésirables.  

La perméation  décrit   le  phénomène  de  solubilisation-­‐diffusion  de  molécules  volatiles  

venant   de   l’aliment   et   (ou)   de   l’extérieur   (gaz   comme   O2,   CO2,   N2,   He,   vapeurs   d’eau,  

composés   d’arôme)   au   travers   de   l’emballage.   La   perméation   nécessite   au   préalable   la  

sorption  des  substances  concernées.  Les  substances  pouvant  être  sorbées  sont  très  diverses  

(pigments,   acides,   composés   d’arôme...),   elles   présentent   pour   cela   une   affinité   chimique  

avec   la   nature   polymérique   de   l’emballage.   Ainsi   du   fait   de   leur   faible   masse  molaire,   la  

sorption   des   composés   d’arôme   dans   l’emballage   se   poursuit   par   leur   diffusion   dans   le  

matériau,   allant   dans   certains   cas   jusqu’à   la   traversée   totale   du  matériau.   La   perméation  

peut   ainsi   provoquer   des   pertes   d’arômes   et   donc   des   modifications   des   propriétés  

organoleptiques  du  produit.  

En   sens   inverse,   du   milieu   extérieur   vers   l’aliment,   ce   phénomène   s’accompagne   de  

détérioration   des   qualités   de   l’aliment.   Ainsi   la   perméabilité   à   l’oxygène   des   matériaux  

d’emballage  est  un  phénomène  critique  dans  la  conservation  de  l’aliment  emballé.  Elle  peut  

provoquer  le  développement  de  micro-­‐organismes  ou  des  réactions  d’oxydation.    

V. Les facteurs du milieu extérieur ou facteurs

d'environnement  

Du  niveau  qualitatif  et  quantitatif  des  facteurs  d'environnement  dépendent  la  ou  les  causes  

d'altération   qui   peuvent   s'exprimer   et   qui   seront   prédominantes   dans   un   processus   de  

conservation  donné,  et  la  vitesse  des  réactions  d'altération  qu'elles  entraînent.

Les  différents  facteurs  qui  jouent  un  rôle  dans  l'altération  sont  les  suivants  :  

• le   facteur  «  temps  »   introduit   la  notion  de  vitesse  de   réaction,  dont   la   connaissance  est  

indispensable,   afin   de   déterminer   la   durée   maximale   probable   de   conservation.   Ce  

facteur  temps  se  traduit  concrètement  par  la  date  limite  ou  conseillée  de  consommation  

Page 12: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   11    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

ou  de  vente  portée  sur  l'emballage  des  produits  alimentaires.  

• les  facteurs  «  température  »  et  «  quantité  de  chaleur  »  (énergie  disponible)  ont  bien  sûr  

une  extrême   importance   :  un  accroissement  de   la   température,  qui   est  une  mesure  de  

l'augmentation  de  l'agitation  moléculaire,  traduit  un  accroissement  de  l'énergie  cinétique  

et  de  la  probabilité  des  chocs  entre  molécules.  Lorsque  l'agitation  et  l'énergie  disponible  

deviennent   suffisantes   pour   que   certaines   liaisons   soient   rompues   (notamment   les  

liaisons   hydrogène),   il   se   produit   des   bouleversements   dans   les   structures  

macromoléculaires.  

 

La   température   est   par   ailleurs   le   paramètre   essentiel   de   stabilité   ou   d'évolution   des  

équilibres   thermodynamiques.  Ainsi,   la   stabilité  des  états  physiques   (émulsions,  gels,  états  

liquides/solides,  état  cristallin,  état  amorphe)  dépend  essentiellement  de  la  température,  et  

dans  une  moindre  mesure  des  facteurs  pH,  aw,  etc.  

Les  températures  de  bonne  conservation  sont   indiquées  sur   les  emballages  et  doivent  être  

respectées  par  tous  les  acteurs  de  la  chaîne  alimentaire.  

• L'hygroscopicité  se  mesure  notamment  par  la  «  courbe  de  sorption  »  qui  exprime,  à  

l'équilibre   thermodynamique,   la   relation   qui   existe   entre,   d'une   part,   la   teneur   en  

eau  de  la  substance,  et  d'autre  part,  l'activité  de  d'eau  (aw)  de  la  dite  substance.  Les  

échanges   hygroscopiques   sont   bien   entendu   favorisés   par   l'état   de   division   du  

système  air/aliment  dont  dépendent  les  surfaces  d'échanges,  et  donc  les  vitesses  de  

transfert.  

• le   facteur   «   pH   »   influence   considérablement   les   activités   enzymatiques   et   les  

développements  microbiens  ;   les  milieux   acides   étant   en   général   favorables   à   une  

bonne  conservation.  

• le  facteur  «  teneur  en  oxygène  et  en  gaz  carbonique  »  (composition  de  l'atmosphère  

en   équilibre   avec   l'aliment)   intervient   sur   la   nature   du   métabolisme   (aérobie   ou  

anaérobie)   des   microorganismes   et   des   entités   vivantes,   et   sur   l'intensité   des  

oxydations  non  enzymatiques  et  de  certaines  réactions  d'oxydation  enzymatiques.  

• le  facteur  «  contrainte  mécanique  »  (pression,  chocs,  contraintes  diverses)  peut  être  

responsable  de  déformation,  d'écrasement  et/ou  de  cassure  qui  confèrent  un  aspect  

Page 13: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   12  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

rédhibitoire  au  produit.  

Considérant   ces   différents   facteurs   d'environnement   et   leur   rôle   dans   la   révélation   ou   la  

répression  des  causes  d'altération,  on  conçoit  le  rôle  primordial  que  joue  l'emballage  qui  est  

avant   tout   une   barrière   entre   un   milieu   intérieur   (le   produit   alimentaire   et   ses   causes  

intrinsèques   d'altération)   et   le  milieu   extérieur   porteur   des   «   facteurs   d'environnement  »  

(figure  1).  

 

Figure  9  :  facteurs  extrinsèques  effectuant  l’aliment      

De   ce   fait,   le   conditionnement   et   l'emballage   des   produits   alimentaires   font   partie  

intégrante  de  la  panoplie  des  techniques  utilisées  pour  allonger  la  durée  de  vie  des  produits  

(stérilisation,   froid,   séchage,   fumage,   salage,   additifs,   ...)   et   sont   souvent   étroitement  

associés  à  l'une  de  ces  techniques  dont  ils  sont  le  complément  indispensable  (par  exemple,  

la  conservation  sous  gaz  neutre  à  l'abri  de    l'oxygène  est  associée  au  choix  d'un  emballage  de  

porosité  déterminée  à  ces  gaz).  

V.1. Facteurs influençant la perméabilité du biocomposite

La   cristallinité,   la   réticulation   (ou   greffage),   la   nature   du   diffusant   (gaz   traversant),   la  

tortuosité   ainsi   que   l’épaisseur   de   la   barquette   ont   une   influence   sur   la   perméabilité   du  

matériau.   En   règle   générale,   si   la   perméabilité   diminue   pour   un   type   de   fluide   en   faisant  

varier  l'un  de  ces  paramètres,  elle  diminue  pour  les  autres  fluides  également.  

• Influence  de  la  cristallinité  :  l'augmentation  du  taux  de  cristallinité  d’un  polymère  permet  

une  diminution  de  la  perméabilité  du  matériau.  Il  est  donc  intéressant  de  travailler  avec  des  

polymères  à  haut  taux  de  cristallinité  pour  obtenir  des  propriétés  barrière  intéressantes.  

Page 14: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   13    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

• Influence   du   greffage   et   réticulation   :   un   matériau   réticulé   possède   de   nombreuses  

liaisons  chimiques  entre  ses  chaînes  de  polymère.  Cela  crée  une  plus  grande   tortuosité  au  

sein  du  matériau  et  les  molécules  de  gaz  ont  du  mal  à  traverser  le  polymère.  Le  fait  d’ajouter  

des  petites  particules  végétales   (fibres,  microfibrilles  ou  nano-­‐éléments)  à   l’intérieur  d’une  

matrice  plastique  a  un  impact  positif  sur  les  propriétés  barrière  du  composite.  De  même,  le  

greffage  de  la  cellulose  diminue  la  perméabilité  du  composite  selon  le  même  principe  que  la  

réticulation.  

• Influence  de  la  nature  du  diffusant  :  selon  les  applications  voulues  pour  les  barquettes,  la  

perméabilité  à  certains  fluides  peut  être  acceptée  et  à  d'autres  non  (ex.  pour  l'emballage  des  

produits  céréaliers,  il  faut  une  perméabilité  à  l’oxygène  mais  pas  à  la  vapeur  d’eau).  Plus  la  

molécule  diffusante  a  un  volume  molaire  faible  et  une  petite  taille,  plus  il  est  facile  pour  le  

fluide  de  traverser  le  matériau.  

• Influence  de   l’orientation  et  de   l’épaisseur  du  matériau  :   la  mise  en  forme  du  matériau  

influence  la  perméabilité  de  celui-­‐ci.  Plus   le  matériau  est  orienté   lors  de  sa  mise  en  forme,  

plus   les  éléments  s’organisent   facilement  entre  eux.   Le  matériau  obtenu  est  plus  dense  et  

son  épaisseur  est  diminuée.  Sa  perméabilité  diminue.  

Le   choix   des  matériaux   pour   la   fabrication   des   barquettes   est   fait   en   partie   grâce   à   cette  

étude   de   perméabilité   des   différents   polymères   constituant   la   matrice   ainsi   que   des  

propriétés   barrière   obtenus   avec   un   type   de   renfort   spécifique   (fibres,   microfibrilles   ou  

encore  nano-­‐éléments)  [Tableau  3].  

Matière  première  Propriétés  barrière  

Vapeur  d'eau   Oxygène   Graisses  

Polyéthylène  (PE)   +++   ++   +++  Polystyrène  (PS)   +   –   –  

Polypropylène  (PP)   +++   +++   +++  Polyéthylène  

térephtalate  (PET)   ++   +   ++  

Polyester  Mater-­‐Bi®   –   ++   +  

Polyacide  lactique  (PLA)   ++   ++   ++  

Amidon   –   –   +  Cellulose   –  –   –   +  

Tableau  3  -­‐  Récapitulatif  des  propriétés  barrière  des  différents  polymères  utilisés  pour  fabriquer  des  barquettes  en  biocomposites  

 

Page 15: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   14  

 

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI      

USTHB  2013  

VI. Avantages et inconvénients

V.1. Avantages

• Son  poids,  plus  léger  que  le  verre,  c'est  un  atout  majeur  dans  la  fabrication  de  bouteilles.  

• Son  coût,  plus  abordable  que  le  bois  ou  le  métal  (jouets,  robots  ménagers,  automobiles).  

• Sa  durée  de  vie  est  longue,  car  on  l'utilise  et  on  le  réutilise  

• Sa  polyvalence,  du  banal  sac  en  plastique  supportant  une  dizaine  de  kilos  jusqu'au  biberon  

de  bébé  incassable  n'est  plus  à  prouver.  

• Sa  modernité,  dont  l'exemple  le  plus  flagrant  est  le  téléphone  portable.  

• Son  côté  pratique  (exemple  du  film  alimentaire).  

V.2. Inconvénients

Sa  durée  de  vie  qui  est  un  avantage  et  aussi  un  inconvénient  pour  les  générations  futures  qui  

subiront  l'impact  des  emballages  sur  l'environnement.  

• Ses  composants   chimiques   sont  décriés  en  ce  moment.   Le  bisphénol  A  est  au  centre  de  

toutes  les  discussions  scientifiques  au  sujet  de  sa  toxicité.  

• L'augmentation   de   certains   cancers   qui   seraient   dus   aux   particules   de   plastique   se  

dégradant  avec  le  temps.  C'est  pourquoi  il  faut  éviter  de  réutiliser  des  bouteilles  plastiques.  

• Les   sacs   d'emballage   aux   caisses   des   super  marchés   sont   proscrits   et   remplacés   par   des  

emballages  papier  pour  préserver  la  nature.  

Un  problème  se  posera  bientôt  :  sans  pétrole,  pas  de  plastique.  Or,  cette  énergie  fossile  est  

appelée  à  disparaître.  

Conclusion

Le   choix   de   l'emballage   alimentaire   reste   extrêmement   important   dans   toute   activité  

alimentaire.   Un   choix   qui   devra   faire   d'abord   l'objet   d'une   étude   souvent   fastidieuse  

permettant   de   cerner   tous   les   facteurs   endogènes   et   exogènes   qui   peuvent   affecter   la  

qualité  de  l'aliment  en  question  ou  influencer  le  choix  du  consommateur.  

 

 

Page 16: emballage expose.pdf

Les  barquettes  alimentaires   15    

A.ZERROUG  /  M.ZAMARI     USTHB  2013  

 

Reference Bibliographique

-­‐  PR.  LUC  AVEROUS   :  POLYMERE  BIODEGRADABLE,  BIOPOLYMERE,  BIOPLASTIQUE,  BIOMATERIAU,  EMBALLAGE  

COMPOSTABLE,  MARS  2007  

-­‐  RESEAU  PLASTURGIE,  LABORATOIRE  DE  RECHERCHE  MATERIAUX  PROCEDES,  4  MARS  2010  

-­‐   CARMA   (CENTRE   D’ANIMATION   REGIONAL   EN   MATERIAUX   AVANCES),   ISITV,   LA   VALETTE   DU   VAR,   15  OCTOBRE  2004  

-­‐   ÉCOLE  DES  MINES  DE  DOUAI,  DEPARTEMENT  TECHNOLOGIE  DES  POLYMERES   ET  COMPOSITES  &   INGENIERIE  MECANIQUE  

-­‐  ATELIER  THEMATIQUE  "MATERIAUX  ET  DEVELOPPEMENT  DURABLE",  5  JUIN  2009  

-­‐    ÉCOLE  DES  MINES  D’ALES,  13  JANVIER  2011  "LA  RECHERCHE  AU  SERVICE  DES  EMBALLAGES"  PORTES  OUVERTES  TRANSFERTS  LR