RICERCA ITALIANA     

Formulazione, preparazione e caratterizzazione di nuovi materiali biodegradabili nanocompositi per imballaggi alimentari attivi.

Università degli Studi di Salerno

Abstract

Lo scopo di questo progetto è la preparazione e caratterizzazione di materiali biodegradabili nanocompositi, per imballaggi alimentari attivi. La ricerca verrà articolata secondo diverse fasi:
1) Integrazione di molecole attive in solidi lamellari inorganici, attraverso reazioni di scambio ionico. I solidi inorganici scelti sono idrotalciti, idrossidi misti di Magnesio o Zinco e Alluminio, su cui possono essere fissate molecole attive che portino una carica negativa.
2) Studio dell'interazione tra molecola ospite e solido inorganico, facendo variare la struttura e la stereochimica della molecola. L'interazione è uno dei parametri determinanti per le cinetiche di rilascio delle molecole attive.
3) Modellistica dei sistemi nanofiller-molecola ospite
4)Incorporazione del materiale inorganico modificato in una matrice polimerica biodegradabile. Saranno utilizzati i metodi tradizionali, quali casting da soluzione o estrusione dal fuso con estrusore bivite. Verrà anche tentato un metodo innovativo, quale quello dell'High Energy Ball Milling (HEBM) a bassa temperatura. Questa tecnica è molto promettente nel campo dei polimeri naturali, in quanto potrebbe consentire di compatibilizzare la fase inorganica e la matrice polimerica a bassa temperatura, evitando così i fenomeni di degradazione che avvengono nel fuso.
5) Determinazione del tipo di dispersione del composto inorganico nel materiale polimerico e del comportamento di fase nei sistemi >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Vittoria VITTORIA Università degli Studi di SALERNO

Obiettivo del Programma di Ricerca

In questo progetto verranno condotte la formulazione e la caratterizzazione di nuovi polimeri biodegradabili nanocompositi per imballaggi alimentari attivi. Questo obiettivo rientra nelle priorità della Comunità Europea (NMP Thematic Priority) che indica come necessaria una duplice transizione verso una società basata non più sulle materie prime ma sulla conoscenza, e verso uno sviluppo sostenibile. I materiali polimerici attualmente usati per imballaggi alimentari consistono di una varietà di plastiche derivate dal petrolio, non biodegradabili e con enormi problemi per il riciclaggio. In alternativa, i polimeri biodegradabili o da fonti rinnovabili (come poliesteri, polisaccaridi, polilattidi e molti altri) stanno attraendo molta attenzione sia per problemi di sicurezza ambientale, sia perché possono essere usati in applicazioni eco-compatibili ad alto valore aggiunto, che assicurino uno sviluppo sostenibile e garantiscano minori problemi nello smaltimento dei rifiuti. Tuttavia alcune proprietà di questi materiali non sono ancora idonee per molte applicazioni ed è necessario un grande sforzo di ricerca che, attualmente, è ancora nella fase iniziale. Una possibile via per migliorare le prestazioni di questi sistemi e, contemporaneamente, per impartire ad essi proprietà specifiche, che diano un alto valore aggiunto, consiste nell'incorporare nella matrice macromolecolare composti inorganici dispersi con almeno una delle dimensioni a livello nanometrico. Tali compositi >>>

Risultati parziali attesi

Ci si aspetta: 1) di individuare una o più molecole potenzialmente attive nel campo degli imballaggi alimentari; 2) di determinare il tipo di arrangiamento e la mobilità di molecole ospiti all'interno degli strati dell'idrotalcite, attraverso le simulazioni di Dinamica Molecolare; 3) di incorporare la molecola organica nel solido lamellare attraverso reazioni di scambio ionico.Ci si aspetta:
a) di evidenziare uno o più metodologie di incorporazione del materiale inorganico modificato nella matrice polimerica, attraverso lo studio dei parametri di processo e le correlazioni tra processo e struttura risultante;
b) di ottenere importanti risultati sull’influenza della struttura del materiale polimerico, dell’estensione e della struttura dell’interfase sulle proprietà fisiche del composito;
c) di riuscire a capire l’influenza che ha l’intercalazione o l’esfoliazione del materiale inorganico sulla composizione di fase e sulla morfologia del polimero;
d) di ottenere materiali, che contengano il composto inorganico con le molecole attive, con buone proprietà meccaniche e migliori proprietà barriera, adatte ad imballaggi alimentari.Ci si aspetta:
a) di ottenere nuovi risultati di modellistica sulle interazioni tra inorganico e polimero e sulla mobilità molecolare delle catene polimeriche in strati confinati;
b) di verificare l’efficienza dell’imballaggio attivo su vari tipi di alimenti;
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Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L'evoluzione dell'industria chimica mondiale sta determinando un profondo cambiamento strategico dovuto ad un crescente interesse a conoscere ed operare direttamente sui meccanismi di formazione delle sostanze chimiche fin dalla loro formulazione e sulle nuove tecnologie per la produzione finale, in modo strettamente collegato. Ogni ipotesi di sviluppo sostenibile richiede, infatti, una padronanza ed un attento controllo delle metodologie di trasformazione chimico-fisica della materia, con finalità di produzione di beni materiali, di erogazione di servizi e di controllo delle azioni inquinanti, che rispondano alle crescenti esigenze della società. Questo è particolarmente vero e stringente per l'industria alimentare in tutto il mondo. Infatti la crescente richiesta di prodotti alimentari pronti al consumo, la globalizzazione del commercio e la distribuzione da punti di lavorazione centralizzati, sta ponendo per il futuro la grande sfida di continuare ad assicurare ed accrescere la sicurezza e la qualità degli alimenti. In questa esigenza molto stringente si va affermando il concetto di qualità totale del prodotto alimentare, comprendente non soltanto la materia prima e la tecnologia di processo, ma anche l'imballaggio dell'alimento, in una visione fortemente integrata. L'imballaggio deve rispondere a requisiti molto diversificati, spesso difficili da contemperare nello stesso materiale. Protezione della qualità igienica, nutrizionale, organolettica ed estetica devono >>>