Prévoir les performances de l'emballage afin d'optimiser Durée de conservation du produit

Les boissons en poudre en portion individuelle constituent un segment de marché en pleine croissance. Pour les consommateurs, elles sont pratiques et abordables. Pour les fabricants et les détaillants, elles sont rentables, car leur transport et leur stockage coûtent nettement moins cher que les boissons prêtes à boire. Elles sont en fait le produit idéal, mais elles mettent l'emballage sous les feux de la rampe. En effet, les deux principaux ingrédients des boissons énergétiques en stick sont la poudre à dissoudre et... l'emballage.

Chaque sachet correspondant à une portion individuelle, l'emballage représente plus de 50 % du coût des matières premières de ce produit. L'objectif principal de cet emballage est de maintenir la fluidité de la préparation (en la maintenant en dessous de l'activité de l'eau critique) pendant toute Durée de conservation prévue Durée de conservation produit.

Le suremballage grève les profits

Un emballage inadéquat peut entraîner une augmentation ou une diminution de l'activité de l'eau dans les produits alimentaires au fil du temps, ce qui provoque des altérations physiques, Migration de l'humidité, une dégradation chimique et une vulnérabilité à Croissance microbienne. À l'inverse, le suremballage est coûteux et peut réduire les bénéfices. Comment déterminer la quantité exacte d'emballage dont votre produit a besoin ?

Historiquement, très peu de fabricants ont pris des décisions scientifiques en matière d'emballage. Ils ont adopté une approche empirique : suremballer pour éviter les problèmes et n'apporter des changements que lorsque des problèmes surviennent. Mais dans le cas des produits à portion individuelle, le suremballage peut réduire considérablement les profits. Dans de tels cas, lorsqu'il faut trouver le juste équilibre entre coût et qualité, des informations scientifiques précises sont utiles.

Un emballage correct nécessite deux critères simples

Le facteur déterminant le plus important pour l'évolution de l'activité de l'eau de votre produit au fil du temps est la perméabilité du matériau d'emballage, c'est-à-dire sa capacité à empêcher le transfert d'humidité dans différentes conditions. Ainsi, pour déterminer l'emballage adapté à la Durée de conservation souhaitée, deux paramètres simples sont nécessaires : l'activité de l'eau critique et la perméabilité de l'emballage.

Activité critique de l'eau rapide et facile

Le point de départ des calculs relatifs à l'emballage est une valeur critique d'activité de l'eau. Traditionnellement, ce point était difficile à obtenir, car les technologies isothermes traditionnelles ne fournissaient pas de points d'inflexion exacts. Cependant, la possibilité d'obtenir un point précis grâce à l'ANALYSEUR DE SORPTION DE VAPEUR (VSA) rend désormais ce type de calcul possible.

Le VSA génère une isotherme haute résolution appelée « courbe d'isotherme dynamique du point de rosée » (DDI). Les courbes DDI permettent de gagner beaucoup de temps lors de l'identification de l'activité de l'eau critique dans les produits alimentaires et pharmaceutiques à faible teneur en humidité, car elles illustrent clairement l'évolution des propriétés de sorption d'une substance (voir figure 1). Cette courbe montre le Transition vitreuse d'une formulation particulière de mélange pour boisson.

Les aliments à forte teneur en eau peuvent ne pas nécessiter de courbe DDI, car il est plus probable que l'altération microbienne soit le facteur qui réduit Durée de conservation. Pour les produits à forte teneur en eau, les limites d'activité de l'eau critiques à identifier concernent Croissance microbienne peuvent être consultées dans la littérature (0,85 aw est le seuil pour les bactéries pathogènes, et aucun organisme ne se développe en dessous de 0,6 aw).  D'autres facteurs réduisant Durée de conservation pouvant devoir être pris en compte lors de la détermination d'une activité de l'eau critique sont les modifications de texture, Oxydation des lipides, le brunissement de Maillard, la perte de vitamines ou la perte de couleur.

Pourquoi la perméabilité des emballages est-elle importante ?

La force motrice qui pousse l'eau à se déplacer à travers l'emballage est la différence entre les conditions d'activité de l'eau à l'intérieur et à l'extérieur de l'emballage. Lorsqu'il existe une différence, une force motrice pousse l'eau à entrer ou à sortir de l'emballage et à avoir un impact sur le produit.

L'objectif de l'emballage est de réduire le taux de transfert d'humidité. Ce taux est généralement indiqué par les fabricants d'emballages sous la forme d'un Taux de transmission de vapeur d'eau WVTR). À partir de l'activité de l'eau critique et du WVTR de l'emballage envisagé, vous pouvez réaliser Modélisation prédictive prendre des décisions en matière de rapport coût-bénéfice.

Modélisation prédictive souvent à l'aide d'une série d'équations complexes (disponibles dans l'ouvrage « Fundamentals of Moisture Sorption Isotherms »), mais il existe une méthode plus simple.  Un logiciel appelé « Moisture Analysis Toolkit » effectuera automatiquement ces calculs pour vous**.** Il vous suffit de saisir les variables relatives à un produit, et l'outil déterminera la solution d'emballage idéale pour vous, vous permettant même de modifier les paramètres d'analyse et de trouver l'emballage qui vous offre le meilleur retour sur investissement.

Modélisation prédictive pratique

À l'aide de calculs d'emballage, nous avons évalué quatre types d'emballages différents pour une boisson en poudre : son emballage d'origine et trois alternatives possibles. Dans des conditions d'humidité excessive (25 °C, 75 % d'humidité), voici les résultats :

De toute évidence, l'emballage d'origine était celui qui offrait les meilleures performances. Mais ces résultats ont soulevé deux grandes questions. Premièrement, Durée de conservation de 7 812 jours, n'est-ce pas Durée de conservation ? Deuxièmement, nous nous sommes demandé pourquoi un emballage avec Durée de conservation 7 812 jours Durée de conservation après seulement quelques mois passés au fond d'un sac de sport. Nous avons donc effectué un autre test et obtenu une réponse simple : les vestiaires.

Une mauvaise utilisation par le client peut compromettre Durée de conservation

Le vestiaire correspond assez bien aux conditions d'abus, et les tests effectués pour simuler ces conditions (40 °C, 75 % d'humidité, bien que de nombreux vestiaires que nous connaissons atteignent 85 ou 90 %) ont révélé quelque chose d'étonnant :

Le stick de boisson énergétique dans son emballage d'origine commençait à s'agglomérer et à former des grumeaux en moins d'un mois dans les conditions d'un vestiaire. (Si vous vous demandez pourquoi il reste meilleur que les emballages 2 et 3 à conductance plus faible, c'est parce que ces derniers avaient une surface plus grande que l'emballage d'origine).

La conductance dépend de la température, parfois de manière très marquée, comme le montrent les données figurant sur « l'emballage d'origine ». Or, les données Taux de transmission de vapeur d'eau WTVR) conformes à la norme ASTM ne fournissent aucune information sur la conductance à une température donnée, à moins de connaître les conditions dans lesquelles les essais ont été réalisés.

Résolvez l'équation de l'emballage

Le fabricant de boissons a payé trop cher pour un emballage excessif et a tout de même déçu les consommateurs. La seule façon de vraiment résoudre l'équation de l'emballage est d'utiliser des données concrètes. Les isothermes haute résolution VSA vous permettent d'utiliser des équations simplifiées d'activité de l'eau en fonction de la température pour :

• Déterminer la conductance réelle à la vapeur d'un emballage
• Calculer le temps nécessaire pour qu'un produit emballé atteigne une activité de l'eau critique dans différentes conditions.
• Déterminez la conductance de l'emballage nécessaire pour respecter Durée de conservation
• Déterminez l'activité de l'eau d'un produit après une certaine période dans différentes conditions.

Pour obtenir des informations plus détaillées sur l'activité de l'eau critique, les courbes DDI, la perméabilité des emballages et Modélisation prédictive, regardez le webinaire intitulé « Predict Packaging Performance ».

En savoir plus sur les emballages

Au cours de ce webinaire de 30 minutes, Mary Galloway et Zachary Cartwright, spécialistes en sciences alimentaires, vous expliquent comment trouver des réponses à vos Durée de conservation . Découvrez comment :

• Analyser les problèmes et les réclamations afin de déterminer pourquoi Durée de conservation à échéance plus tôt que prévu
• Prévoir l'impact des modifications apportées à la recette sur Durée de conservation
• Comparez l'effet de différentes options d'ingrédients
• Déterminez si une option d'emballage spécifique vous permettra d'atteindre ou d'améliorer Durée de conservation

Informations supplémentaires

Société américaine pour les essais et les matériaux (ASTM). 2008. Méthodes d'essai standard pour la transmission de vapeur d'eau des matériaux. ASTM E 96-00. Philadelphie, Pennsylvanie.

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Carter, Brady P. et Shelly J. Schmidt. « Évolutions dans Transition vitreuse de Transition vitreuse dans les aliments à l'aide d'isothermes de sorption d'humidité. » Food chemistry 132, n° 4 (2012) : 1693-1698. Lien vers l'article.

Risbo, Jens. « La dynamique de Migration de l'humidité les systèmes alimentaires multicomposants conditionnés I : Durée de conservation d'un système céréales-raisins secs ». Journal of Food Engineering 58, n° 3 (2003) : 239-246. Lien vers l'article.

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