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Microfori nel confezionamento: conseguenze dei controlli a campione
La presenza di un microforo nel confezionamento è un problema particolarmente sentito nell’industria alimentare perché può provocare una cattiva conservazione dell’alimento con perdita delle caratteristiche organolettiche e possibile sviluppo di muffe.
I microfori possono formarsi a causa di processi di saldatura difettosi oppure durante le varie fasi di lavorazione della confezione e causare conseguenze negative sul prodotto a distanza di giorni, quando ormai la confezione si trova già nel negozio o sullo scaffale di un supermercato.
Dunque, è fondamentale verificare che il contenitore sia integro già durante la fase di produzione.
Le procedure normalmente in uso ad oggi per la verifica dei microfori avvengono tramite test a campione, rilevando la perdita di pressione o la fuoriuscita di un gas dalla confezione tramite immersione del prodotto in acqua o all’interno di uno strumento che applica un vuoto “a secco”.
Nel primo caso (denominato bubble test) il prodotto viene immerso in un contenitore pieno di acqua che viene chiuso ermeticamente e al quale viene applicato un vuoto esterno.
In questo modo viene favorita la fuoriuscita di bolle da un eventuale microforo che può, a questo punto, essere controllato visivamente oppure attraverso una telecamera.
Nel secondo caso, invece, si sfrutta il vuoto che viene effettuato all’interno di una campana nella quale è posta la confezione.
La fuoriuscita di molecole dalla confezione, come la CO2 nel caso di prodotti MAP, o la perdita di pressione sono indici della presenza di un microforo.
Il limite principale di questi metodi è anzitutto quello di essere distruttivi, dal momento che non è più possibile riutilizzare la confezione testata. A questo si aggiunge il fatto che questi test vengono effettuati a campione.
Infatti, il controllo a campione impedisce la verifica dell’integrità su tutta la produzione, in quanto non è detto che i difetti siano rilevati regolarmente.
Inoltre, tale metodologia risulta essere costosa in termini di rilavorazione dei lotti qualora un microforo venga individuato nel lotto controllato [1].
Innovative applicazioni per il controllo dei microfori in linea
L’esigenza di individuare i microfori in linea, sul 100% della produzione, è quindi un bisogno importante per le aziende e su questo negli ultimi anni si è concentrata la ricerca di possibili soluzioni.
È necessaria una tecnologia che sia:
- Rapida, per poter essere applicata alla velocità di linea;
- Affidabile nell’individuare i microfori;
- Con pochi falsi scarti anche ad alte velocità;
- Caratterizzata da bassi costi di manutenzione;
- Facilmente gestibile per i cambi formato, sempre più frequenti in produzione.
Tutto questo si è concretizzato con l’applicazione della spettroscopia IR o l’utilizzo di sensori di gas per l’ispezione in linea della presenza di fori e microfori.
Queste tecnologie non distruttive permettono di individuare, in linea, confezione dopo confezione, la presenza di perdite nel packaging attraverso l’individuazione di molecole target.
L’aria intorno alla confezione viene aspirata e portata in una camera di analisi in cui è presente il raggio IR o il sensore di gas che individua o meno la presenza di molecole target e quindi del microforo [2].
In questo modo è possibile ispezionare automaticamente ogni singola confezione immessa in commercio e prevenire problematiche di reso per cattiva conservazione.
La spettroscopia IR e i sensori di gas: elementi innovativi delle tecnologie di ispezione in linea
Le tecnologie che permettono di effettuare il controllo in linea si basato su tecnologia ad infrarossi di tipo non dispersivo, offrono rapidi tempi di risposta e valori misurati affidabili [3].
In caso di perdite molto piccole, di misure con bassissime differenze di concentrazione o di misure attraverso contenitori, la tecnologia si basa sul principio della spettroscopia laser [2].
Un fascio di radiazione monocromatica emesso da un laser interagisce con le molecole di gas oggetto della misura. La lunghezza d’onda della radiazione coincide con una delle righe di assorbimento della molecola.
Misurando con un fotorivelatore l'intensità ed il profilo di assorbimento della radiazione, è possibile identificare la presenza di un gas e da esso risalire, alla concentrazione della molecola oggetto della misura [3].
Per alcune tipologie di gas, l’elevata sensibilità della misura è stata ottenuta utilizzando una tecnica di modulazione della misura di assorbimento nota come WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy). Si tratta di imprimere alla variazione della lunghezza d’onda della radiazione laser una modulazione sinusoidale e poi realizzare un battimento tra il segnale rivelato dal fotorivelatore e la stessa frequenza di modulazione.
Il grande vantaggio della WMS è che essa elimina i contributi costanti all’assorbimento come, ad esempio, quello del contenitore, permettendo quindi di aumentare di molto la sensibilità della misura [4].
La realizzazione di sensori di gas per applicazioni nel settore farmaceutico, dell’imbottigliamento e nel settore alimentare ha avuto origine presso l’Università di Padova dove i laser sono stati utilizzati per la realizzazione di prototipi da laboratorio per la determinazione della concentrazione e della pressione del gas con tecniche di spettroscopia ad assorbimento [5].
L’applicazione industriale di queste tecnologie è stata sviluppata da FT System, parte del gruppo Antares Vision, che ha portato sul mercato e all’interno delle linee di produzione la tecnologia della spettroscopia laser e IR cambiando il modo di effettuare il controllo qualità nei prodotti confezionati.
Le tecniche di misura non distruttive basate sulla spettroscopia di assorbimento trovano oggi nuovi ambiti d’impiego non solo per monitorare le perdite delle confezioni ma anche per monitorare i gas all’interno e verificare la loro evoluzione durante la shelf-life del prodotto stesso.
Controllo in linea dei microfori nel settore alimentare
L’applicazione della spettroscopia IR e dei sensori di gas trova impego nel mondo alimentare in diversi settori.
La tecnologia di controllo microfori funziona sempre tramite rilevazione di molecole in uscita dalla confezione durante il passaggio sui nastri di trasporto.
Durante la fase di trasferimento tecnologico è risultato però evidente come la differenza di pressione fra l’interno e l’esterno del contenitore non fosse sufficiente per determinare la presenza di microfori alla velocità di linea senza toccare la confezione.
Nella seguente tabella alcuni esempi di applicazioni pratiche:
Conclusioni
Il controllo in linea della presenza di microfori nel packaging attraverso l’applicazione della spettroscopia IR, o mediante sensori di gas, permette di passare da controlli a campione a controlli in linea sul 100% della produzione ed è applicabile su vaschette e sacchetti. È facilmente integrabile nelle linee esistenti e l’ispezione è affidabile, accurata e ripetibile.
Speriamo che tu abbia trovato la lettura di questo articolo sul controllo dei microfori nel packaging interessante. Per altri contenuti simili, consulta la sezione Blog del nostro sito web. E se vuoi restare sempre al passo con le ultime novità in fatto di Agrifood, iscriviti alla nostra Newsletter!
[1] B. Danilovic, D. Savic, L. Cocola, M. Fedel, L. Poletto, Determination of CO2 content in the Headspace of Spoiled Yogurt Packages, Journal of food quality (2018)
[2] Peter Werle, Franz Slemr, Karl Maurer, Robert Kormann: Optics and Lasers in Engineering, Near- and mid-infrared laser-optical sensors for gas analysis. Optics and Lasers in Engineering,Volume 37, Issues 2–3, February–March 2002, Pages 101-114
[3] B. Stuart ,Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons, Ltd. (2004)
[4] L. Cocola, M. Fedel, G. Tondello, G. Frazzi, L. Poletto, A. Bardenshtein, S. Landa, H. Allermann, Design and evaluation of an in-line system for gas sensing in flow-packed products, Food packaging and shelf life, 17 (2018)
[5]Nicolò Scarabottolo, Massimo Fedel, Lorenzo Cocola, Luca Poletto. In-line inspecting device for leak detection from gas-filled food packages. 22 April 2020 Proceeding volume 11421 SPIE Defense + Commercial Sensing 2020
[6] Stefano Zardetto, Michele Fregonese, Gabriele Pasini, Effects of modified atmospheric packaging configuration on spoilage mould growth in damaged packages of fresh pasta, Journal of food Engineering, Vol. 314, 2021
[7] L. Cocola, M. Fedel, G. Tondello, L. Poletto, A modular approach of different geometries for non-invasive oxygen measurement inside moving food packages, Packaging technology & science, Volume 30, Issue 4 (2017)
Massimo Fedel
Massimo Fedel, si è laureato in Ingegneria Elettronica. È co-fondatore di L pro srl azienda spin off dell’Università di Padova oggi parte di FT System, Antares Vision Group. Si occupa dello sviluppo di sensori di gas per applicazioni nel settore farmaceutico, imbottigliamento e food packaging.
Piero Polastri
Piero Polastri è laureato in Management Internazionale presso l’università di Modena e Reggio Emilia.
Dal 2010 lavora come interfaccia commerciale nel campo dei macchinari di ispezione del confezionamento primario, con specializzazione su controllo della tenuta del contenitore, analisi dei gas e controllo di contaminazioni.
