Accueil Recherche | Plan du site Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base
MÉMOIRE cerig.efpg.inpg.fr 
Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Les encres végétales dans l'emballage alimentaire
          Révision : 24 décembre 2001 
Les encres végétales dans l'emballage alimentaire
 
Caroline Layma et Frédéric Gomer (étudiants EFPG)
Ce texte a reçu le second prix du Grand Prix des Couleurs 2000
      
 
  Plan  
I -  Introduction
II -  Les encres végétales
III -  Les contraintes organoleptiques
IV -  Conclusion
V -  Bibliographie
 
        
Mémoire
précédent
Liste des
mémoires
Thèmes
techniques
Mémoire
suivant
 
I - Introduction
Sommaire
I-1 Position du problème
Chocolaterie, confiserie, biscuiterie, laiterie... l'emballage alimentaire doit satisfaire à des exigences très variées. Pour ce thème, nous nous limiterons aux emballages papier et carton. Les encres formulées pour ce type d'emballage sont des produits de haute technicité, répondant à des normes très sévères. En effet, les encres relatives à l'impression d'emballage ne doivent pas être en contact permanent avec l'aliment, et ne doivent surtout pas en altérer le goût ou l'odeur. Dans le cadre de notre étude, nous proposons d'établir les différentes contraintes organoleptiques dues aux encres végétales (encre offset) dans les emballages alimentaires.
I-2 Encres offset classiques
   
Pigments 15 à 25 %
Huile minérale 30 à 40 %
Résines siccatives 10 à 20 %
Résines dures 15 à 30 %
Cires et plastifiants 0,5 à 2 %
Composants secs 0,2 à 2 %

La composition générale des encres offset figure dans le tableau ci-joint.
 
Le pigment coloré ne transmet généralement aucune odeur, mais parfois il peut tout de même jouer un rôle important.
 
Le liant, dont le rôle principal est de fixer les pigments sur le support d'impression, a une grande importance dans la propagation de l'odeur. Les composants du liant sont les suivants :

    Les résines dures : souvent d'origine synthétique, elles permettent un bon mouillage du pigment et donnent à l'impression du brillant ;
  Les huiles minérales : elles règlent la viscosité ;
  Les résines siccatives : telles que l'huile de lin, de soja, de tournesol mais aussi des alkydes obtenus par estérification de ces huiles.
Nous nous intéresserons particulièrement à l'effet de ces résines sur les problèmes organoleptiques, du fait de leur phase volatile. La question principale de cet exposé devient alors : comment choisir les composants du liant, afin de minimiser les problèmes d'odeur et/ou de goût ?
 
II - Les encres végétales
Sommaire
II-1 Les huiles végétales
L'encre végétale constitue une alternative intéressante aux encres offset traditionnelles (du fait de la toxicité de ces dernières due à leur teneur en huiles minérales), particulièrement dans le domaine de l'emballage alimentaire. Cependant, les produits d'origine naturelle qu'elle contient posent de gros problèmes d'odeur. Nous étudierons alors les incidences des encres végétales sur les caractéristiques olfactives et gustatives de l'aliment conditionné.
2-1-1 Composition des encres végétales
La composition d'une encre végétale est sensiblement la même que celle d'une encre traditionnelle, excepté le fait que les huiles minérales sont en partie remplacées par des huiles végétales. Nous nous proposons, donc, d'exposer les différentes huiles rentrant dans la composition d'une encre végétale.
Les huiles sont, habituellement, classées selon leur siccativité, c'est-à-dire leur aptitude à sécher en présence d'oxygène de l'air. Cet effet est d'autant plus marqué que le nombre d'insaturations présentes dans la structure de l'huile est élevé. Leur contenu en insaturations se mesure par l'indice d'iode.
En fonction de leur siccativité, trois classes d'huiles sont définies :
    les huiles siccatives : indice d'iode supérieur à 150
  les huiles semi-siccatives : indice d'iode compris entre 90 et 150
  les huiles non-siccatives : indice d'iode inférieur à 90
II-2 Les huiles végétales siccatives
2-2-1 L'huile de lin
   
Acide linolénique 45 à 70 %
Acide linoléique 12 à 24 %
Acide oléique 10 à 21 %
Acide gras saturés 6 à 18 %

C'est l'huile siccative la plus employée. Elle est légèrement modifiée (raffinée, partiellement polymérisée) du fait des impuretés (acides gras libres, tanins, cires) qu'elle contient à l'état brut.
 
La composition en acide gras des triglycérides de l'huile de lin est donnée dans le tableau ci-contre.

Le principal acide gras présent dans l'huile de lin est l'acide linolénique qui porte trois insaturations. Combiné à l'acide linoléique, il confère à l'huile sa forte siccativité (indice d'iode de 170-204).
2-2-2 L'huile de tung
Acide élaéostéarique 77 à 86 %
Acide linoléique 8 à 10 %
Acide oléique 4 à 9 %
Acide linolénique 3 %
   

Cette huile est particulièrement appréciée pour les compositions d'encre et de vernis à séchage très rapide. Par ailleurs, elle forme un film très brillant et assez dur en séchant, ce qui donnera des vernis de très bonne qualité.
 
Cette huile est à éviter dans les encres pour emballage alimentaire, à cause de son odeur désagréable, mais elle n'est pas toxique.

La forte teneur en triglycérides de l'acide élaéostéarique lui donne une grande siccativité car cet acide gras comporte trois double liaisons conjuguées. Ce qui lui confère un indice d'iode de 160 à 180.
II-3 Les huiles végétales semi-siccatives
2-3-1 L'huile de soja
   
Acide linolénique 4 à10 %
Acide linoléique 50 à 62 %
Acide oléique 17 à 26 %
Acide gras saturés 10 à 20 %

C'est l'huile semi-siccative la plus importante et la plus utilisée dans la composition des encres végétales aux états-Unis.
 
Ses principaux constituants sont des triglycérides d'acides linoléiques et oléiques (indice d'iode de 125-128), comme le montre le tableau ci-contre.

2-3-2 L'huile de tournesol
Acide linolénique < 0,2 %
Acide linoléique 62 à 70 %
Acide oléique 15 à 25 %
Acide gras saturés 9 à 13 %
   

L'huile de tournesol est très utilisée en Europe, ce qui explique les tentatives d'emploi de cette huile dans la fabrication d'encres végétales dans nos pays. Son indice d'iode varie de 120 à 134.
 
Sa composition est donnée dans le tableau ci-contre.

2-3-3 L'huile de colza
   
Acide linolénique 10 %
Acide linoléique 22 %
Acide oléique 61 %
Acide gras saturés 7 %

Cette huile, abondante en Europe, contient principalement des triglycérides de l'acide oléique, qui ne porte qu'une seule insaturation, ce qui lui confère un indice d'iode modeste de 112 à 117.
 
Sa composition figure dans le tableau ci-contre.
 
Remarque : le colza cité ne contient pas d'acide érucique, néfaste pour la santé.

 
III - Les contraintes organoleptiques
Sommaire
III-1 La dégradation d'un aliment
Le processus de dégradation d'un aliment intervient par la naissance d'un climat d'échange avec l'emballage. Cet échange est réalisé :
    par des gaz (air...) ou des liquides (eau, alcool, huiles grasses...) ;
  par l'absorption de groupements actifs sur l'aliment ;
  par la migration de ces mêmes groupements à l'intérieur de l'aliment, avec éventuellement réaction chimique.
L'odeur est créée dans les produits extraits par l'air de l'emballage et la modification gustative dans les produits fixés par l'aliment. Ces produits proviennent essentiellement de l'encre imprimée. Il est alors nécessaire de considérer le séchage de ces encres afin de comprendre les transferts possibles.
III-2 La source d'odeurs
La principale source d'odeur se situe dans la phase volatile des produits naturels considérés (huile de lin, alkydes de lin, de soja et de ricin). Ces encres sèchent par infiltration et oxydo-polymérisation (séchage quick-set), ce qui nécessite l'ajout de catalyseurs qui accélèrent le processus de séchage : ce sont les siccatifs.
Il nous a paru logique de porter notre attention tout d'abord sur les siccatifs (sels métalliques de cobalt, manganèse, zirconium...). En effet, les études chromatographiques montrent que ces siccatifs ont une phase volatile très riche (probablement due à leur mode de fabrication). Des mélanges de siccatifs se sont révélés moins riches en chromatographie, ils restent néanmoins des sources potentielles d'odeurs. Il ne faut donc pas négliger la contribution des siccatifs dans les problèmes d'odeurs.
Si on revient au cas des huiles siccatives, les analyses chromatographiques montrent qu'en général, les différentes huiles siccatives (huile de lin et les différentes alkydes) ne présentent pas en l'état de phase volatile importante. Mais au séchage, elles présentent une phase volatile riche. Des tests ont été réalisés afin de mettre en évidence l'influence de l'atmosphère ambiante sur la création de phase volatile (pour l'huile de lin et l'alkyde de soja). Les résultats montrent que quelles que soient les atmosphères, la présence de siccatifs est indispensable et que même sous atmosphère d'oxygène, il est impossible de noter un séchage des huiles. Par contre, sous atmosphère d'azote, les huiles sèchent en produisant des composés volatils.
Ces produits volatils sont certainement des sous-produits d'oxydation correspondant à des réactions de fin de chaîne ou à une oxydation de produits plus légers contenus dans les huiles. L'une des explications serait la formation de peroxydes instables puis, par formation d'hydroperoxydes stables, enchaînement de deux molécules initiales ainsi polymérisées et apparition de molécules aldéhydiques ou cétoniques par rupture de la chaîne carbonée. Ces derniers produits sont sources d'odeur et de modification organoleptique. En effet, ces produits prennent naissance dans la pile imprimée et se déposent également au verso de l'imprimé (côté aliment).
Il semble que la formation de ces produits soit inhérente au procédé de séchage et de ce fait, il paraît difficile de les faire disparaître.
III-3 Le test Robinson
Pour contrôler si l'odeur de l'emballage se communique au contenu, peu de tests existent et le plus communément utilisé est le test Robinson de norme DIN 10955. C'est le goût humain qui permet de déceler les différences de perceptions sensorielles. Généralement, la gustation s'effectue avec du chocolat. On établit un nombre d'échantillons tests de différents chocolats accompagnés de leur imprimé servant d'emballage. Le jury déguste alors les différents échantillons et leur attribue une note selon l'échelle suivante :
    0 = pas de différence de goût
  1 = différence à peine perceptible
  2 = faible arrière-goût
  3 = net arrière-goût prononcé
Une note moyenne est alors fixée par l'ensemble du jury. On précise que le règlement du test Robinson définit la note 2,5 comme étant la limite d'utilisation d'emballage.
Pour les industriels, ce test ne semble pas assez poussé pour évaluer les intensités globales de goût trouvé à l'aliment. De plus en plus soucieux, les industriels veulent approfondir les tests pour des raisons de distribution saisonnière et de compétitivité. En outre, ils réfléchissent au contrôle des modifications de goût éventuelles susceptibles de se produire ou des odeurs désagréables pouvant se former lorsque l'emballage est hermétique. On peut citer par exemple le test Rostagno qui évalue par étude spectrophotométrique UV la présence de fractions d'hydrocarbures aromatiques ou d'aldéhydes contenus dans les encres.
Par conséquent, on peut dire que pour ces types de tests, il ne faut pas oublier que le support possède sa propre odeur et présente une composition chimique en composés volatils caractéristiques. De plus l'encre apporte d'autres composés volatils odorants, ce qui, en considérant le tout, apporte des goûts et des odeurs spécifiques qui peuvent être transmis aux aliments.
 
IV - Conclusion
Sommaire
L'utilisation des encres végétales dans les emballages alimentaires nécessite de la prudence. En effet, ces encres sont les principales causes d'odeurs et d'altérations de goût de l'aliment emballé, du fait des composés volatils qui se dégagent lors du séchage. Il serait alors préférable d'éviter les formulations d'encres à base d'huiles végétales et de siccatifs.
Une alternative intéressante serait d'utiliser des encres à l'eau, ou plus chères, des encres spéciales "à faibles niveau d'odeur", mais qui nécessitent un choix de matières premières pures, des conditions de mise en oeuvre plus précises et des contrôles de fabrication et analyses plus conséquents.
 
V - Bibliographie
Sommaire
Documents imprimés
    Vegetable oil-based vehicules, news ink formulations and their properties ERHAN Z., BABBY O. 1992 proceedings of the Technical Association of the Graphic Arts. Taga Office : Rochester, 1992. p  409-423.
  L'impression d'emballage sans arrière-goût ANONYME Fachhefte Grafische Industrie, n°2, 1991. p 25-26.
  Les encres végétales EMERIAU L. Caractère, n°266, Septembre 1989. p 52-54.
  L'emballage alimentaire au microscope SIROST J.C. Nouvelles Graphiques, Vol 41, n°9, mai 1991. p 17-18,20,22,24.
  Trenal qui protège l'environnement est en fête WILLAERT J. Média & Communication Graphic, n°11, août 1997, p 16-19.
  Les encres alimentaires MORILLON F. Caractère, n°485, Octobre 1998, p 60-69.
  Odeur, drôle d'impression LETURNEUR F., SIROST J.C. Nouvelles Graphiques, vol 43, n°18, Octobre 1993, p 16-17,19-20.
  Nouvelles formulations d'encres pour l'offset sans mouillage contenant des diluants d'origine végétale : élaboration et caractérisation LANET V. Thèse de Doct. Ing. Sciences et Génie de matériaux : Institut National Polytechnique de Grenoble, 1997, 234 pages
  étude du séchage des huiles siccatives GORET A. Projet de fin d'études de l'EFPG, Institut National Polytechnique de Grenoble, 1986.
  élaboration d'encres d'imprimerie contenant des composés d'origine végétale LANET V. DEA Sciences et Génie de matériaux : Institut National Polytechnique de Grenoble, 1994. 57 pages.
Sommaire
Mémoire précédent Liste des mémoires Page technique Mémoire suivant
Mémoire précédent Liste des mémoires Thèmes techniques Mémoire suivant
 
 
Retour à la page de la technique (consommables)
 
 
  Accueil | Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base  
 
Copyright © CERIG/EFPG 1996-2002
Mise en page : J.C. Sohm