Engineering for the Food Industry

(ex Ingegneria degli Impianti e delle Macchine dell'Industria Alimentare)

MATERIALS FOR FOOD PACKAGING

Docenti: 
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2020/2021
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (ING-IND/22)
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

INGLESE

Obiettivi formativi

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENDERE
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito le principali conoscenze relative alle competenze nelle attività di collaudo e caratterizzazione degli oggetti del packaging.

COMPETENZE
Lo studente dovrà essere in grado di operare scelte consapevoli nella selezione delle numerose opzioni di packaging oggi disponibili. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per analizzare ed elaborare dati numerici, per sostenere le relative scelte decisionali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver sviluppato la capacità di valutare criticamente i dati analitici del comportamento meccanico di un materiale per prevederne il comportamento in opera, così come la capacità di interpretare i dati dei controlli di accettazione di un materiale da utilizzare.

CAPACITÀ COMUNICATIVE
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, quanto meno per quanto attiene la terminologia tecnica e chimica specifica dell’insegnamento.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di materiali per il confezionamento alimentare, attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione. Le eventuali attività seminariali finali avranno lo scopo di introdurre lo studente ai più recenti sviluppi in termini di ricerca nel campo dei materiali applicati al confezionamento alimentare: lo studente dovrebbe aver maturato le conoscenze e competenze di base della disciplina per affrontare, in futuro, un approfondimento autonomo di tali aspetti.

Prerequisiti

Conoscenze di Chimica e di Tecnologia di Chimica Applicata sono utili basi per una proficua gestione del corso.

Contenuti dell'insegnamento

INTRODUZIONE. Terminologia. Finalità e caratteristiche dell'operazione di condizionamento.
PROPRIETÀ CHIMICHE. Struttura chimica, caratteristiche e resistenza dei materiali.
PROPRIETÀ FISICHE. Proprietà termiche. Proprietà ottiche. Il comportamento di un materiale ad una radiazione ionizzante. Il comportamento di un materiale all'irraggiamento con microonde. Proprietà meccaniche.
I MATERIALI DI CONFEZIONAMENTO. Il vetro. Ceramiche ed altre terrecotte. I materiali cellulosici. Carta e cartone. Il Cellophane - Cellulosa Rigenerata. Le materie plastiche.
PROCESSI DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA
Tecnologie di stampa 3D di polimeri (FDM, SLA).

Programma esteso

INTRODUZIONE. Terminologia. Finalità e caratteristiche del packaging: Contenimento, Protezione, Comunicazione. Proprietà chimiche dei materiali di packaging. Struttura chimica e caratteristiche dei materiali. Costituenti atomici. Legami tra atomi. Legami molecolari. Organizzazione molecolare.
PROPRIETÀ CHIMICHE DI INTERESSE PER I MATERIALI DI PACKAGING. Resistenza agli oli e ai grassi. Resistenza allo stress cracking. Comportamento alla combustione. Biodegradabilità, biodeterioramento, biotossicità, formazione di biofilm.
PROPRIETÀ FISICHE DEI MATERIALI DI PACKAGING. Proprietà di superficie, termiche, meccaniche ed elettromagnetiche. Proprietà di superficie. Tensione superficiale, bagnabilità e adesività. Metodi di misura delle proprietà di superficie. Relazione tra angolo di contatto ed energia superficiale. Modificazione dell’energia superficiale.
PROPRIETÀ TERMICHE: Conducibilità termica. Capacità termica e calore specifico. Coefficienti di dilatazione termica. Intervallo utile di temperatura (intervallo di impiego). Potere calorifico e contenuto energetico. Temperature di transizione.
PROPRIETÀ MECCANICHE: Resistenza allo scorrimento (frizione). Resistenza meccanica. Proprietà relative a sollecitazioni dinamiche. Proprietà ammortizzanti (cushioning properties).
PROPRIETÀ ELETTROMAGNETICHE: Interazioni tra radiazioni elettromagnetiche e materia. Proprietà elettromagnetiche dei materiali di packaging nelle regioni dell’ultravioletto e del visibile. Comportamento di un materiale sottoposto a radiazione ionizzante. Comportamento di un materiale irraggiato con microonde. Densità e proprietà relative. Densità. Grammatura.
Vetro e imballaggio in vetro. Struttura chimica del vetro. Produzione del vetro. Proprietà fisiche e chimiche del vetro. Proprietà meccaniche. Proprietà termiche. Proprietà ottiche. Reattività chimica. Tecnologie di produzione dei contenitori di vetro. Tecnica presso-soffio. Tecnica soffio-soffio. Ricottura (annealing). Controllo di qualità. Tecniche di rafforzamento dei contenitori di vetro. Ceramiche e altre terrecotte.
MATERIALI METALLICI PER IL PACKAGING. Acciaio e alluminio. Banda stagnata e banda cromata.
MATERIALI E IMBALLAGGI CELLULOSICI. Struttura morfologica delle fibre cellulosiche. Struttura chimica delle fibre cellulosiche. Lignina. Emicellulose. Cellulosa. Carta e cartone. Materie prime per la produzione di carta e cartone. Tecnologie di produzione. Additivi impiegati nella produzione di carte e cartoni. Carte speciali. Proprietà della carta. Cartone ondulato. Cartone teso. Cartoncino patinato. Cellulosa modellata. Polpa di cellulosa. Cellophane. Cellulosa rigenerata. Buste e sacchetti di carta. Astucci pieghevoli. Scatole di cartone ondulato.
MATERIALI E IMBALLAGGI PLASTICI. Struttura e proprietà delle materie plastiche. Natura delle materie prime. Meccanismo di polimerizzazione. Tatticità. Peso molecolare. Comportamento al calore. Temperatura di transizione vetrosa. Morfologia. Organizzazione strutturale. Miscele polimeriche (blends) e leghe polimeriche (alloys). Modificazioni strutturali delle materie plastiche. Orientazione. Termoretraibilità. Principali polimeri impiegati nel packaging alimentare. Polimeri più diffusi. Polimeri saldanti. Polimeri a elevata barriera ai gas. Polimeri meno comuni. Simboli e abbreviazioni dei polimeri e di alcune loro caratteristiche. Materiali di confezionamento e imballaggi di plastica. Additivi delle materie plastiche. Film. Materiali polimerici biodegradabili per il packaging: tipologie e caratteristiche. Il Mater-Bi. Il PLA.
PROCESSI DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA
Tecnologie di stampa 3D di polimeri (FDM, SLA).

Bibliografia

Testi consigliati:
Luciano Piergiovanni, Sara Limbo "Food packaging. Materiali, tecnologie e qualità degli alimenti". Springer-Verlag Italia, 2010.
G. L. Robertson “Food Packaging ans Shelf life: A practical Guide”. CRC Press / Taylor & Francis Group, 2009.

Metodi didattici

Lezioni orali con ausilio di Power Point. Compatibilmente con la situazione sanitaria: laboratorio di materiali.; visite didattiche compatibilmente con la disponibilità delle Aziende.

Modalità verifica apprendimento

L’ esame, in forma orale, consiste nel rispondere a 3 domande relative al programma del corso.