Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La conception des matériaux d’emballage alimentaires sûrs, ainsi que la démonstration de leur conformité, peut être étudiée avec l’aide de la modélisation de la migration, et l’utilisation de prototypes de modèle physique. Cet article présente plus particulièrement les mécanismes moléculaires et les principales propriétés physico-chimiques qui contrôlent la migration des substances des matériaux thermoplastiques dans les aliments. Sont ainsi définis les coefficients de partage K, les coefficients de diffusion D et leurs paramètres d'activation. Les acteurs de la filière emballage et agroalimentaire trouveront les éléments permettant le développement de modèles prédictifs ou de règles robustes d’extrapolation, et ainsi la conduite d’analyse des points critiques.
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The design of reliable food packaging materials as well as the proof of their conformity, can be studied with the modeling of migration and the usage of physical model prototypes. This article particularly focuses on the molecular mechanisms and the main physico-chemical properties which control the migration of the substances from thermoplastic materials into food. The partition coefficients K, the diffusion coefficient D and their activation parameters. Players in the packaging and agrifood sectors will find the elements allowing for the development of predictive models or robust extrapolation rules in this article, and thus those for carrying out the analysis of critical points.
Auteur(s)
-
Olivier VITRAC : Chargé de recherche à l'INRA (Institut national de recherche agronomique)
-
Catherine JOLY : Maître de conférences à l'École supérieure d'ingénieurs en emballage et conditionnement
INTRODUCTION
La modélisation de la migration est une approche rapide qui a été récemment introduite pour la démonstration de la conformité des matériaux au contact des aliments, la veille sanitaire ou encore la conception de matériaux d'emballage alimentaires sûrs. Dans le dossier précédent [AF 6 930] « Contact alimentaire : évaluation de conformité. Partie 1 », on a étudié la hiérarchisation des risques de contamination associée aux différents éléments de l'emballage, au type de matériau et aux conditions d'utilisation (type de contact, température...). Le prototype de modèle physique pour un matériau monocouche en contact avec un aliment semi-solide ou un simulant de l'aliment y est décrit. Des modèles plus sophistiqués pour les matériaux multicouches ou prenant en compte les effets d'incertitude sont proposés dans le dossier « Modélisation du risque de contamination d'un aliment emballé » [AF 1 446].
Le présent dossier présente plus particulièrement les mécanismes moléculaires et les principales propriétés physico-chimiques qui contrôlent la migration des substances des matériaux thermoplastiques dans les aliments : les coefficients de partage K, les coefficients de diffusion D et leurs paramètres d'activation avec la température. Les effets des caractéristiques moléculaires (taille, polarité, encombrement, symétrie...) des contaminants sur les propriétés moléculaires sont présentés et discutés dans une perspective de développement de modèles prédictifs ou de règles robustes d'extrapolation des propriétés à partir de données existantes. Parce que les connaissances des mécanismes moléculaires sont en cours d'acquisition notamment à partir de simulations de dynamiques moléculaires, les modèles présentés font l'objet régulièrement de raffinements ou d'extensions. Dans cette logique, le lecteur souhaitant étendre les modèles à des cas non étudiés (type de substance, de polymère...) est prié de prendre en compte une marge d'incertitude appropriée, en s'appuyant notamment sur la diversité des comportements et les règles d'extrapolation « sûres » présentées dans ce dossier.
Il s'agit du modèle générique de désorption d'une substance (contaminant) de la couche du matériau directement en contact avec l'aliment :
avec :
- C :
- concentration locale du contaminant dans la couche de matériau en contact,
- j :
- densité du flux du contaminant,
- CF :
- concentration du contaminant dans l'aliment (indice F),
- h :
- coefficient de transfert de masse du contaminant,
- D :
- coefficient de diffusion du contaminant,
- K :
- coefficient de partage du contaminant,
- VF :
- volume de l'aliment,
- A :
- surface du matériau en contact avec l'aliment,
- I :
- indice de l'interface matériau-aliment.
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3. Conclusion
L'émergence de « crises » associées aux matériaux d'emballage – plastifiants, vernis de boîtes de conserves, vernis et joints de couvercles, encres d'impression – a attiré l'attention du consommateur sur ces matériaux. Leur usage est réglementé par une directive cadre 2004/1935/EC qui impose des démarches de type analyse et gestion du risque. Dans cette logique, ce dossier présente les éléments technologiques et les connaissances scientifiques qui permettent aux acteurs de la filière emballage et agroalimentaire de mettre en œuvre une démarche du type analyse des points critiques. L'analyse peut être qualitative et/ou quantitative. L'analyse qualitative est privilégiée en première approche ou quand les connaissances scientifiques sont insuffisantes. Elles font particulièrement défaut aujourd'hui pour prédire l'apparition de contaminants néoformés. Pour les substances incorporées intentionnellement dans la formulation des matériaux thermoplastiques, l'analyse quantitative est possible et encouragée par la réglementation européenne (directive 2002/72/EC et ses amendements successifs). Même si les connaissances sont encore incomplètes, ce dossier présente des méthodes génériques qui permettent de prédire les principales propriétés physico- chimiques, coefficients de partage et de diffusion, qui contrôlent la contamination des aliments. Même si la précision des prédictions peut varier suivant la situation considérée, elle peuvent s'appliquer à un grand nombre de contaminants même inconnus et à un grand nombre de polymères. Le lecteur trouvera un cadre rigoureux pour l'application de ses estimateurs ou surestimateurs dans une logique de démonstration de la conformité, de veille sanitaire ou de conception sûre dans le dossier [AF 1 446].
Au-delà de l'objectif d'évaluation ponctuelle de la contamination, il faut insister sur la nécessité de mutualiser les résultats des mesures de propriétés physico-chimiques afin de pouvoir valider des approches de type modélisation moléculaire...
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BIBLIOGRAPHIE
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-
(6) - BAWENDI...
Guide pratique
http://ec.europa.eu/food/food/chemicalsafety/foodcontact/practical_guide_en.pdf
HAUT DE PAGE
Autorités réglementaires et de contrôle
Commission Européenne
Règlementation https://european-union.europa.eu/priorities-and-actions/actions-topic/food-safety_fr
Community Reference Laboratory http://crl-fcm.jrc.it/
EuroLex http://eur-lex.europa.eu
Conseil de l'Europe
Cohésion sociale http://www.coe.int/t/e/social_cohesion/soc-sp/public_health/Food_contact/
Organisation Mondiale de la Santé
Codex Alimentarius http://www.who.int/foodsafety/codex/en/
Risques...
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