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Ingénierie de la sécurité alimentaire des emballages alimentaires

Objectifs

La sécurité des matériaux au contact des aliments fait l’objet aujourd’hui de nombreuses controverses scientifiques, tant pour les matériaux plastiques soupçonnés d’être une source significative de perturbateurs endocriniens que pour les matériaux non plastiques (cartons et papiers recyclés, encres…) à l’origine de crises sanitaires récentes. L’UMR Génial propose de substituer la gestion actuelle par matériau par une approche préventive globale visant à minimiser le risque de contamination pour tout assemblage, et ce à toute étape de son cycle de vie. Ces objectifs ont été développés plus particulièrement au travers du programme de recherche européen Migresives et du programme ANR SafeFoodPack Design.

Méthodologie

L’expérience seule ne permet pas d’accéder à toutes les échelles et toutes les étapes du problème de contamination. L’idée principale consiste à utiliser notre capacité à modéliser les transferts de molécules pour mieux anticiper et maîtriser les risques associés aux transferts d’un matériau vers un autre ou d’un matériau vers l’aliment. La modélisation a été développée à plusieurs échelles : à l’échelle de la chaîne d’approvisionnement, d’un emballage assemblé et à l’échelle moléculaire pour établir les relations entre la structure chimique des contaminants et leurs propriétés de transferts (coefficients de diffusion et leur activation, coefficients d’activité, chaleurs de sorption) dans les matériaux. Avec l’appui de l’industrie, de nombreuses données de composition des matériaux d’emballage ont été collectées notamment via des procédures de déformulation rapide utilisant la spectroscopie infra-rouge et RMN 1H.

Résultats

Une méthode issue de l’aéronautique Failure Mode Effects and Criticality Analysis (FMECA) a été adaptée à la physique des phénomènes mis en jeu et aux modes d’évaluation des dangers pour les matériaux. Elle permet d’identifier de manière automatisée, via une plate-forme open source, les étapes, les matériaux, les substances critiques pour la sécurité des aliments. Elle permet notamment d’introduire la sécurité sanitaire comme critère de conception des emballages au même titre que les critères de barrière, de résistance mécanique et de recyclabilité. Les travaux expérimentaux et de simulations de dynamique moléculaire ont par ailleurs montré que les vitesses de diffusion des substances incorporées aux matériaux plastiques pourraient être fortement réduites en ajoutant des segments flexibles près de leur centre de masse ou en augmentant leur symétrie. De la même manière, ces travaux à l’échelle moléculaire fournissent un cadre rigoureux pour l’interprétation et la prédiction de la contamination des aliments aqueux, laitiers, secs soit par contact direct avec l’emballage soit sans contact. Les nombreuses données physico-chimiques mesurées ou calculées ainsi que les données anonymes de composition des emballages représentatives des applications sur le marché français seront mises à la disposition de la communauté à la fin du projet SafeFoodPack Design en décembre 2014.


Partenariats scientifiques principaux : Synchrotron Soleil, CNRS/Institut Charles Sadron, Laboratoire national d’essais et de métrologie.

Article de référence
Fang X., Domenek S., Ducruet V., Réfrégiers M., Vitrac O., 2013. Diffusion of Aromatic Solutes in Aliphatic Polymers above Glass Transition Temperature. Macromolecules, 46 : 874-888.

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