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Emballages Alimentaires : État des Lieux et Dernières Innovations Islem A. Yezza Journée d'information en transformation alimentaire: Une journée emballante et innovante Sherbrooke, le 7 février 2008

Emballages Alimentaires : État des Lieux et Dernières Innovations

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Cette présentation entend tout d’abord exposer ce que sont les emballages alimentaires. Nous passerons également en revue les nouveaux emballages émergents : les emballages biodégradables, actifs et intelligents. Pour finir, quelques exemples des derniers progrès technologiques réalisés dans le domaine de l’emballage des denrées alimentaires seront présentés.

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Emballages Alimentaires : État des Lieux et Dernières Innovations

Islem A. Yezza

Journée d'information en transformation alimentaire:

Une journée emballante et innovante

Sherbrooke, le 7 février 2008

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Plan de la présentation

1) Les emballages alimentaires

2) Les emballages émergents:

1. Emballage actif2. Emballage intelligent3. Emballage biodégradable4. Emballage innovant

3) Exemple de projet à l’ITEGA

4) Conclusion

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Emballages alimentaires: Généralités et Besoins

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Qu’est-ce qu’un emballage ?

1) Contenir et à protéger des marchandises allant des matières premières aux produits finis

2) Permettre leur manutention et leur acheminement du producteur au consommateur ou à leur utilisateur

3) Assurer leur préservation

Tout objet constitué de matériaux de toute nature destiné à :

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L’emballage doit satisfaire

Le produit: conservation, innocuité

Le distributeur: stockage, mécanisation, manutention, mise en rayon, vente, présentation, communication, marketing, positionnement, image

Le consommateur: Information protection, service

L’environnement: tri, recyclabilitébiodégradabilité

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Industrie de l’emballage : chiffres

Le Québec abrite 206 entreprises productrices d’emballage

L’industrie de l’emballage cumule un chiffre d’affaire annuel de l’ordre de 5 milliards de $

Industrie agroalimentaire : le plus gros consommateur des produits d’emballage

Responsable d’environ 60% du chiffre d’affaires des entreprises d’emballage

La majorité des emballages disponibles sur le marché québécois sont à base de pétro-plastiques et de carton

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Innovation et Emballage

Un élément déterminant dans l’évolution des façons de faire, mais aussi un vecteur incontournable du développement

Le temps où les emballages ne jouaient qu'un rôle de barrière inerte et imperméable est révolu

Les consommateurs sont de plus en plus exigeants: plus naturels, biodégradables et gardant la fraîcheur, la salubrité et la qualité de l’aliment sur une longue période

Il faut être créatif et offrir un emballage qui reflète le profil du produit emballé

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Les 3 défis majeurs

1. La préservation de la salubrité et des qualités organoleptiques et nutritionnelles des aliments

2. La prolongation de la durée de vie des aliments

3. La protection de l’environnement

Développer leur compétitivité sur les marchés locaux et les marchés d’exportation:

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Analyse cycle de vie (ACV)

C’est une méthode normalisée au niveau international (ISO 14044)

L’ACV s’avère extrêmement précieuse dans la mesure où elle fournit un inventaire systématique de l’impact d’un produit sur l’environnement et aide les fabricants à identifier les phases susceptibles d’améliorations

L’ACV devient l'outil incontournable pour les industriels tournés vers les matériaux respectueux de l'environnement

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Réduction quantité emballage (en forme, ou en poids, …) ecodesign

Approche d’eco-conception basée sur leur cycle de vie

Choix de matériaux moins impactants pour l’environnement

Amélioration logistique (stockage et transport) Amélioration de l’étape de

production de l’emballage

Information au consommateur sur vos choix d’emballages durables

Information au consommateur sur les options de fin de vie

Source: Maria Martinez, Coordonnatrice au Développement Durable, Liberté

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Qu’a apporté l’ACV à Liberté?

1) Outil d’aide à la décision et à la gestion d’entreprise: Identification des bonnes priorités d’action

2) Support de nouvelles actions: traitement des fournisseurs, politiques env., politique d’achat, communication aux parties prenantes

3) Amélioration des performances techniques et économiques de Liberté

4) Aide pour introduire la notion de “pollueur-payeur” chez les parties prenante

Source: Maria Martinez, Coordonnatrice au Développement Durable, Liberté

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Emballages Émergents

1. Emballage actif

2. Emballage intelligent

3. Emballage biodégradable

4. Emballage innovant

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Emballages actifs

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Emballage actif: Caractéristiques

Entre en interaction avec l’aliment ou s’adapte à son environnement pour préserver, le plus longtemps possible et de façon optimale, ses qualités organoleptique et nutritionnelle

Empêche la formation des gaz qui endommagent le produit ou bien libèrent des agents conservateurs ou antioxydants

Les principales applications : antimicrobiennes, nutritionnelles ou organoleptiques (goût, odeur)

Aux États-Unis: croît au rythme annuel de 11% et devrait atteindre 975 million $ en 2011

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Emballage actif: Catégories

1) Les absorbeurs qui retirent les éléments indésirables (absorbeur d'oxygène, d'éthylène, de produits de dégradation, régulateur d'humidité)

2) Les relargueurs qui ajoutent, introduisent des éléments bénéfiques à l'ensemble clos (émetteur d'éthanol, de gaz carbonique, d'agent de conservation, d'arome...)

Destinés à ralentir la détérioration de la qualité des produits, ils se divisent en deux catégories :

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Emballage actif: additifs

1. Dispersés dans le paquet

2. Placés à l'intérieur de l'emballage sous la forme d’un sachet ou d’une pastille

3. Incorporés au matériau même

Les emballages actifs intègrent certains additifs (Poudres de fer ou de composés de fer) qui sont soit :

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Absorbeurs d’oxygène (sachets)

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Absorbeurs d’oxygène (Label)

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Absorbeurs d’oxygène (film)

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Absorbeurs d’oxygène (Lid)

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Absorbeurs d’oxygène: Fournisseurs

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L'éthylène est produit par le métabolisme végétal et est un agent de stimulation de la maturation des fruits, et donc de leur sur-maturation et de leur ramollissement

Absorbeurs d’éthylène

La détérioration rapide des fruits et légumes frais vendus dans des enveloppes fermées est due à l'accumulation d'éthylène dans l'emballage

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Absorbeurs d’éthylène

Additifs utilisés : permanganate de potassium, zéolites, carbone actif

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Absorption des odeurs

Additifs utilisés : charbon actif, les zéolites et les catalyseurs métalliques

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Agents bactéricides

Les micro-organismes sont les principaux responsables de l'altération des aliments

Une action anti-microbienne peut aussi être obtenue par MAP

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Emballage sous atmosphère modifiée «M.A.P»

L’air est évacué de l’emballage, puis remplacé par un mélange en proportions différentes de gaz inertes

Les gaz utilisés: l'azote (N2), le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxygène (O2). Chacun ayant un rôle particulier à jouer

Le MAP concerne de plus en plus de produits agroalimentaires: viandes, charcuteries, produits laitiers, produits secs et les spécialités boulangères

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«M.A.P» : Prolongement de la durée de conservation

• Réduit le rythme de respiration

• Réduit la sensibilité à l’éthylène

• Rallonge la vie du produit en entrepôt

La modification de l’atmosphère à l’intérieur de l’emballage :

La réussite de la mise en œuvre du MAP est réalisable grâce à une combinaison d'éléments : le produit et sa préparation, le mélange de gaz, le film adapté et la machine de conditionnement

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Sert de gaz de maintien: remplit les cavités du produit et permet d’équilibrer la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de l’emballage

«M.A.P» : Azote

L'azote joue le rôle d’antioxydant pour les pigments, les vitamines, les arômes et/ou les acides gras

Lutte contre les phénomènes de rancissement des matières grasses (viandes)

Empêche également le brunissement des légumes

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«M.A.P» : CO2

Applications types :

Pâtes fraîches, pains et croissants précuits, saucisses, viandes fraîches, plats cuisinés et plateaux repas…

Il possède des propriétés bactériostatiques et fongistatiques: ralentit et réduit la prolifération des bactéries et moisissures

Il est efficace à des concentrations supérieures à 20% dans l'atmosphère

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Conservation de la couleur rouge des viandes fraîches

Empêche également la prolifération des organismes strictement anaérobies et permet aux végétaux frais de continuer à respirer et d'éviter la fermentation

«M.A.P» : O2

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Emballage actif pour fromage

Intègre des désoxygénants et des conservateurs naturels encapsulés dans des cyclodextrines: réduire l’oxydation des fromages et la croissance de moisissures en surface

Améliorer la qualité et la salubrité du fromage et devrait prolonger sa durée de conservation

La nouvelle technologie s’appliquera: des viandes, des fruits et des légumes

Un consortium Européen

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Emballage actif qui repousse les insectes

Un emballage alimentaire contenant un insectifuge issu d'un additif alimentaire d'origine naturelle: hinokidiol, extraite de l'huile de sève du cyprès du Japon

Les microcapsules permettent de diffuser lentement le répulsif et de prolonger son efficacité pendant près de six mois, sans aucun risque pour la santé humaine et sans altérer le goût des aliments

La technologie devrait intéresser les producteurs de confiseries, de semences et de farines

La société Japonaise

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Emballage actif pour viandes fraîches

Les phénomènes d’oxydation limitent la durée de conservation des viandes fraîches: incidence sur la qualité des produits, notamment en ce qui a trait à la couleur, à l’odeur et à la saveur

Un film de polypropylène dans lequel sont incorporés des antioxydants naturels du romarin

Piste intéressante: prolonger la durée de conservation

Université de Saragosse

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Emballages intelligents

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Emballages intelligents: concept

L’emballage doit proposer des dispositifs d’information qui «parlent» directement au consommateur

Étiquettes proposant une information claire et objective sur l’état de conservation d’un produit:

Surveiller les denrées alimentaires

Donner des informations complémentaires sur la qualité du contenu

Améliorer la qualité et la sécurité alimentaire

Aux États-Unis: croît au rythme annuel de 30% et devrait atteindre 165 million $ en 2011

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Ils sont considérés comme des avertisseurs munis d'indicateurs de :

Emballages intelligents: indicateurs

1) Fuites (témoins d'atmosphère de conditionnement)

2) Temps– température (ITT)

3) Rupture de la chaine du froid

4) État de fraîcheur de l’aliment

5) Contamination microbiologique

6) Informations d’ordre logistique (RFID)

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Les étiquettes RFID

Identification d’Ondes par Radiofréquence (RFID)

Protection, information, identification, contrôle, traçabilité

Permet de mieux déterminer les ruptures dans la chaîne du froid et surtout les responsabilités des intervenants

Marché mondial: 3,6 milliards de dollars

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Une étiquette montre l’évolution de maturité du fruit

Un capteur d’arome intégré dans une étiquette: change de couleur au fur et à mesure que le fruit mûrit

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Une étiquette indique la date d'expiration

Un liquide coloré qui bouge de quelques millimètres chaque jour dans le mince tube capillaire

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Une étiquette visualise la fraîcheur des produits

Indicateur temps-température (ITT): une réaction chimique se produit au même rythme que se dégrade le produit et indique au

consommateur l’état de fraîcheur du produit

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Les encres thermochromiques

Intégrateurs temps température: irréversibles, offrant une méthode sûre et infalsifiable pour contrôler la chaîne du froid

À l’intérieur de l’anneau, une encre thermochromique invisible: dans le cas de dépassement de température l’encre noircit

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L’étiquette à micro-organismes

Un indicateur microbiologique de rupture de la chaîne du froid

Une étiquette adhésive qui indique par une réaction colorée, une accumulation critique de ruptures de la chaîne du froid

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Emballages biodégradables

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Les Pétroplastiques

Approximativement 180 million t/an

270 million t/an de pétrole

Problèmes de gestion des déchets et pollution globale: 30 million tons/an

Persistent dans l’environnement: Durée moyenne de dégradation est de 400 ans

Développement de plastiques biodégradablesUne alternative environnementale

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Les principaux plastiques biodégradables

1) Les biopolymères issus de plantes (amidon, cellulose, lignine, etc.)

2) Les biopolymères produits par polymérisation chimique qui associent l'utilisation de matières premières renouvelables à des processus industriels de polymérisation (PLA)

3) Les biopolymères produits par des micro-organismes (PHA, PHV, PHBV)

4) Les oxo-dégradables : des emballages d'origine fossile (PE, PET…) auxquels on ajoute un additif (TDPA) qui favorise sa biodégradabilité

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Avantages

Naturel, biodégradable et compostable

Propriétés physiques semblables au PP

Produit à partir du substrat renouvelable

Réduit les émissions de G.E.S

Les bioplastiques devraient offrir dans les prochaines années des perspectives commerciales intéressantes

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Marché

Amérique du Nord (2005): 35-40 million de lbs, croît au rythme annuel de 20-30%

Selon l’IBAW, 10 % des applications dans le secteur plastique pourraient être remplacés par les bioplastiques notamment dans le secteur emballage

Marché mondial en 2007 : 541 million de lbs et devrait passer à plus de 1,2 milliards de lbs en 2012

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Une préoccupation environnementale

Répondent à une préoccupation environnementale qui fait l’unanimité

Les normes environnementales du Québec ont été resserrées avec les lois 102 et 130: des redevances sont exigibles (10 $ pour chaque tonne de déchets)

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Emballage à base de PLA

Environ 75 % des résines de plastique tirées de l’amidon servent à l’emballage

Le principal avantage : leur coût inférieur à ceux des autres plastiques biodégradables de synthèse

En Europe, le prix des bioplastiques tirés de l’amidon varie de 2,04 à 6,52 $/kg

Les biopolymères émergents sur le marché sont aujourd’hui ceux à base de PLA

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Les applications en emballage

Polymères Applications Producteurs

Amidon Films alimentaires et produitd’hygiène, sacs de pomme de terre, couvertsjetables, plateaux de légumes, filets

NovamontRodenburgBiopolymers

Cellulose Emballages films alimentaires, emballagesfilms divers

Innovia films, EastmanChemicals, Mazzucchelli

PLA Raviers et pots, bouteilles d’eau et de lait,gobelets jetables, fenêtres transparentesd’emballage de pain, emballage film divers

Natureworks, LLC, Mitsuichemicals, Shimadzu,Galactic

PHA Emballages films, raviers et couverts jetables Metabolix, Procter & Gamble

Source: Rabetafika et al. 2006

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L'emballage qui redevient engrais

Une barquette moulée fait à base de PLA

34 millions de contenants pour biscuits chaque année, précédemment faits de plastiques traditionnels, qui deviendront «compostables»

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Contenants oxo-dégradables

Résulte de l’ajout, au cours du procédé de fabrication de la mousse de polystyrène, d’additifs TDPA développés par la firme canadienne EPI de Vancouver

Particularité: se dégrader à l'intérieur d'un laps de temps de 3 ans

L’oxygène ainsi que la chaleur, les rayons UV ou le stress mécanique transforment la mousse de polystyrène incluant les additifs TDPA© en une fine poudre

Lancé par Cascades en mars 2007: 1ère gamme de contenants faits de mousse de polystyrène entièrement oxo-dégradables

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Agro-Resin

Emballage à partir des résidus lignocellulosiques

100% compostable, 100% biodégradable

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Emballages innovants

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Emballages auto-chauffants

Réaction exothermique entre oxyde de calcium + eau

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Emballages auto-chauffants

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Emballages micro-ondables

Innovation + praticité

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Emballages micro-ondables

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Emballages micro-ondables

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Boîtes innovantes, robustes, réutilisables et totalement traçables

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Réduction : "Snack 'n Seal"

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Emballage réutilisable: la réincarnation 

L’emballage le plus écologique est celui qui ne se jette pas, mais celui qui se réutilise

La réutilisation d’un produit ne signifie pas uniquement un retour chez l’industriel d’origine pour resservir à emballer

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Emballage…ouvre-toi!!!

Le contenu n’a rien de nouveau, c’est le contenant qui change

Attentes des consommateurs: facilité d’ouverture arrive en 1er

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Projets en cours à l’ITEGA

Développement d’un procédé de production d’emballage biodégradable à base d’acétate

de cellulose à partir de résidus de carton

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Acétate de cellulose

La production mondiale d’acétate de cellulose est estimée à 1,5 milliards de lbs, au coût de 1,80$/lb

Comparé aux pétro-plastiques, leur coût est relativement élevé, ce qui limite leur potentiel commercial

Ce coût pourrait être par l’utilisation de matières résiduelles abondantes, abordables et peu dispendieuses

Le plus important dérivé de cellulose, synthétisé par voie chimique à partir de ressources renouvelables telles que la cellulose du coton et la pulpe de papier

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Résidus de carton et environnement

La plus grande proportion des résidus urbains

Au Québec (2000) : plus de 2,5 millions de tonnes de papier, dont 60 % auraient fini à l'enfouissement

Des problèmes environnementaux par la production de lixiviat et de gaz à effet de serre

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Les résidus de carton : une source renouvelable, abondante et peu dispendieuse de cellulose. En outre, ce résidu s’avère abordable car sa collecte est déjà organisée

Le présent projet de recherche propose de transformer la cellulose contenue dans les résidus

de carton, en emballage biodégradable à base d’acétate de cellulose

Résidus de carton: valorisation

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Procédé

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Retombées : développement durable

Offre de nouveaux marchés, assurant la pérennité et la viabilité de l’industrie de l’emballage et du recyclage, tout en réduisant la dépendance aux produits issus de l’industrie pétrochimique

Réduit considérablement le coût de l’emballage biodégradable, et, en même temps, permet une utilisation durable de matières résiduelles riches en cellulose, constituant une alternative à l’enfouissement, viable et intéressante

L’industrie de l’emballage et du recyclage pourrait bénéficier des retombées économiques

Répond parfaitement aux nouvelles exigences du cadre législatif en vigueur (taxe à l’enfouissement de 10$/tm)

Un exemple bien concret de travaux réalisés en vue de satisfaire les exigences du développement durable

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Conclusions

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Emballage et capacité d’innover

L’industrie de l’emballage affirme sa capacité à innover et à s’adapter aux besoins des consommateurs d’aujourd’hui et des industriels pour être toujours:

1) Plus éco-citoyen

2) Plus sûr

3) Plus différent

4) Plus pratique

5) Plus rentable

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Les principales directions

1) La prise de conscience environnementale : basée sur le principe du développement durable, la réduction à la source et la réduction de l’impact de l’emballage sur l’environnement.

2) La rentabilité : l’automatisation des lignes de conditionnement et la réduction de l’espace résiduel dans l’emballage

3) Le confort d’utilisation : la facilité d’ouverture et de fermeture, adaptabilité au four traditionnel et à micro-ondes

4) La différenciation : créativité

Les principales directions suivies dans l’innovation sont :

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Emballage: produit high-tech !

L’emballage est vraiment devenu un produit high-tech ! Les exemples de nouvelles technologies foisonnent de par le monde

Les industriels de l’emballage doivent intégrer dans leurs activités:

1) La préservation de la salubrité et des qualités organoleptiques et nutritionnelles des denrées alimentaires

2) La prolongation de leur durée de vie 3) Le respect de l’environnement

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Emballage: ami de l’environnement!

Les emballages constituent une charge importante de déchets à recycler et à éliminer, provenant notamment de l’industrie agro-alimentaire

Les normes environnementales du Québec ont été resserrées avec les lois 102 et 130 : des redevances sont exigibles (10$/t)

Réduction, Recyclage, Réutilisation, Biodégradabilité

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Emballage au Québec: s’adapter…

L’industrie de l’emballage alimentaire au Québec n’a d’autre choix que de s’adapter

Le développement des emballages actifs, biodégradables et intelligents doit permettre de réduire l’emballage excessif tout en répondant efficacement aux nouvelles exigences du marché

L’innovation dans les PME Agro-Alimentaires doit être permanente. C’est un enjeu majeur pour les entreprises