Recommandation du professeur Abbott pour la protection du café vert.

Les cellules ne sont pas de simples sacs d’eau ; ce sont des solutions concentrées très complexes contenant des molécules conçu pour conserver les protéines et les nucléotides sous une forme et une taille contrôlées. Si vous les déshydratez négligemment, cela peut faire des ravages. Mais les cellules des graines, tout comme celles des tardigrades (à un extrême) ou (à un extrême) des animaux en hibernation, sont conçues pour s'arrêter de manière contrôlée, de sorte qu'elles soient soit en très faible activité (hibernation), soit totalement éteintes. (tardigrades). Une façon de le faire en laboratoire consiste à ajouter un sucre appelé tréhalose. Il ne cristallise jamais (contrairement au saccharose) et n’endommage donc jamais les cellules. Il forme simplement un verre résistant qui gèle le tout dans son état stable, prêt à reprendre son action lorsque de l'eau est doucement ajoutée.

Les graines se situent donc entre zéro et une activité très faible. Pour les transporter, il faut garder O2 parce que cela peut généralement réagir avec des éléments biologiques. Dans une cellule active, les dommages oxydatifs sont automatiquement nettoyés, mais ce n’est pas une option lorsque les choses sont éteintes. De même, vous ne voulez pas que l'eau arrive lorsque le reste du système n'est pas préparé à l'action (par exemple, il n'y a pas assez d'O2 ou CO2 pour la survie) car les protéines, etc., peuvent commencer à bouger, mais sans le flux des produits chimiques nécessaires à leur bon fonctionnement.

Un sac avec un faible O2 et là où l'eau ne peut pas s'échapper (nous ne voulons pas se déshydrater au-delà de ce que la cellule a fait pour la graine) ni entrer, tout va bien, essentiellement pour toujours.

Garder l'oxygène et l'eau hors d'un sac de café 

Voici une tâche apparemment simple : vous avez du café dans un sac et devez vous assurer que pendant le stockage et l'expédition, aucun oxygène ou eau ne s'infiltre dans le contenu, ce qui pourrait endommager la saveur et la texture. Parce que vous voulez être écologique, vous devez le faire avec le minimum de matériaux, de préférence entièrement recyclables – ce qui signifie communément « un seul matériau ».

Il s’avère qu’un seul matériau pratique peut faire cela : le papier d’aluminium. Tant que vous pouvez sceller les bords du film et garantir que le film ne se déchire pas, la barrière à la fois à l'eau et à l'O2 est essentiellement parfait. Et l'aluminium est entièrement recyclable. Mais pour de nombreuses raisons, cette solution n’est pas acceptable pour la plupart des gens.

Un polymère chloré tel que le PVDC constitue en soi un matériau barrière d’une efficacité impressionnante, mais le polymère n’est pas adapté à l’emballage général et, de toute façon, les polymères chlorés sont à juste titre interdits à une utilisation occasionnelle par les consommateurs en raison de leur impact désastreux sur le recyclage.

Le PET, comme dans les bouteilles de boissons gazeuses, est presque suffisant à lui seul, mais il n'est pas tout à fait suffisant en tant que matériau de sac fin et il est relativement cher.

Certains polymères constituent une bonne barrière pour l’eau mais pas pour l’oxygène, et d’autres font l’inverse. Beaucoup sont intermédiaires. En général, nous voulons de bonnes barrières pour les deux, et aucun polymère ne peut y parvenir à lui seul. (Si c'était possible, nous l'utiliserions tous).

Que diriez-vous de créer une meilleure barrière via un film plus épais ? Supposons que nous ayons besoin d’une barrière 2 fois meilleure. D'accord, on peut imaginer utiliser deux fois l'épaisseur. Mais pour l’emballage, il faut généralement 100 fois mieux, et on ne peut pas utiliser 100 fois plus d’épaisseur !

Nous devons donc adopter une barrière à plusieurs niveaux, et notre décision est alors une décision équilibre de priorités.

Sacs multipolymères

Voici pourquoi nous avons besoin de plusieurs couches. Pour de nombreuses raisons, le polyéthylène, PE, est un excellent matériau de sac pratique. Il est résistant, léger et fabriqué efficacement à partir de matières premières courantes à grande échelle.1 Il est totalement résistant à l'eau et constitue donc une excellente solution pratique lorsque les sacs peuvent être exposés, par exemple, à un peu de pluie, et constitue une excellente barrière contre la vapeur d'eau. Voici le problème : c’est une très mauvaise barrière pour l’oxygène. Même le film d'emballage le plus humble utilisé dans les supermarchés ne peut pas être fabriqué de manière réaliste à partir de PE en raison de la vitesse à laquelle O2 passe est inacceptablement élevé.

Il se trouve qu’un autre polymère courant appelé EVOH (polyéthylène-alcool vinylique) est une sorte de mélange de PE et du PVOH, l’alcool polyvinylique, couramment utilisé. Il possède exactement les propriétés opposées du PE. C'est un merveilleux O2 barrière, mais il est facilement endommagé par l’eau et constitue une mauvaise barrière contre la vapeur d’eau.

Ainsi, les films d’emballage alimentaire les plus courants sont un sandwich PE:EVOH:PE. Il arrive que l'EVOH soit assez cher, et en même temps, même une couche ultra fine (2 µm) constitue une excellente barrière, donc si le PE externe et interne ont chacun une épaisseur de 25 µm, alors l'EVOH est d'environ 4% de le total. (Nous reviendrons prochainement sur ce chiffre.)

Une couche EVOH de 1 µm serait toujours, en théorie, une excellente couche, et son utilisation réduirait de moitié le coût de la partie EVOH et le réduirait à 2% du total. Mais dans la pratique, il est très difficile de déposer une couche aussi fine de manière fiable et on se retrouve avec des trous d’épingle. Comme nous le verrons, les trous d’épingle constituent un énorme problème lorsque l’on souhaite une bonne barrière.

Je crois comprendre que les sacs tels que ceux utilisés par GrainPro doivent être de ce type multicouche pour offrir des propriétés barrières pratiques. Le nombre exact, le type et l’épaisseur des couches sont moins importants pour nous que le principe général de plusieurs couches qui résolvent chacune un problème qui ne peut être résolu par les autres couches. Si un matériau monocouche pouvait faire l’affaire et être peu coûteux, recyclable, etc., vous pouvez être sûr que tout le monde l’utiliserait, car l’ajout de couches supplémentaires nécessite un équipement coûteux et complexe.

Couches Al, AlOx et SiOx

Comme mentionné ci-dessus, l’aluminium (Al) est un matériau barrière parfait. Si le papier d’aluminium n’est pas acceptable, une fine couche d’aluminium constitue l’alternative. À quel point est-il mince ? Disons, 20 nm, soit 100 fois moins de matière que dans un sac polymère multicouche. En termes d’efficacité d’utilisation des matériaux, il est difficile de la battre, et en termes de production de masse, l’industrie de l’aluminium est étonnamment efficace.

Parce que les gens n'aiment pas l'aspect brillant de l'aluminium et parce que nous avons souvent de bonnes raisons de préférer les emballages transparents, une alternative consiste à déposer des couches d'oxyde d'aluminium (AlOx) ou d'oxyde de silicium (SiOx). Ce ne sont pas des matériaux simples. Si elles sont posées correctement, ce sont de merveilleuses barrières. Mais il y a un problème : si elles sont trop fines, elles ne constituent pas une bonne barrière. Rendez-les trop épais et ils le seront aussi fragile et se fissure au fur et à mesure de la manipulation du film. Il s'avère que pour obtenir ça équilibre et le faire à un coût attractif est difficile, c'est pourquoi au moment de la rédaction de cet article, l'EVOH est toujours la technologie dominante, même si l'AlOx et le SiOx sont attrayants car très peu de matériaux sont nécessaires.

Le problème auquel tout le monde est confronté est le même que celui des barrières EVOH : les trous d’épingle. Nous devons donc expliquer pourquoi les piqûres constituent un si gros problème.

Le problème du sténopé

La science est plus complexe que ce simple exemple ne l’illustre, mais nous pouvons toujours en comprendre le principe. Prenons un film avec une barrière EVOH, Al, AlOx ou SiOx sans défaut qui laisse passer 1 molécule d'O2 par cm² sur une durée donnée, et ce tarif est tout juste acceptable pour le colis. Maintenant, fais un trou d'épingle dans la barrière pour que O2 peut passer à 1 million molécules par cm² de trou d'épingle. Si ce trou d'épingle n'a que 20 µm de diamètre, alors la surface est d'environ 3 millionièmes de cm², il laissera donc 3 molécules à travers. Donc un seul petit trou d'épingle a augmenté notre oxygène la diffusion taux de 1 à 4, ce qui le rend inacceptable.

Pour l'EVOH, un simple revêtement plus épais a tendance à réduire les trous d'épingle, d'où l'épaisseur supplémentaire « inutile » utilisée dans la plupart des emballages. Pour l'aluminium, la situation est plus compliquée, mais en général, une couche plus épaisse que celle théoriquement requise est nécessaire. Si vous pouviez fabriquer un aluminium sans trou d'épingle pour l'emballage, la finesse de la couche lui donnerait un aspect sombre plutôt que brillant. Et pour AlOx et SiOx, l’augmentation de l’épaisseur pose le problème de la fragilité.

Le problème de l'étanchéité

Un calcul similaire peut être effectué avec les scellés de sacs. Un problème apparemment insignifiant dans l'étanchéité peut permettre à plus d'O2 à travers que l'ensemble du sac lui-même. Ce n’est pas une simple théorie. J'ai été impliqué dans des problèmes de détérioration des aliments où tout le monde reprochait au matériau d'emballage d'être insuffisamment bon, lorsqu'il s'est avéré que le mauvais entretien d'une humble unité de thermoscellage était la cause première de l'entrée d'oxygène.

Retirer l’air d’un sac puis le sceller efficacement est une tâche bien plus difficile que la plupart des gens ne l’imaginent. Ce n'est peut-être pas si difficile à faire avec un seul sac. Mais pour y parvenir jour après jour, année après année, il faut un système intelligent et fiable, ce qui n’est en aucun cas une chose facile à mettre en place.

Recyclage

Supposons que nous ayons un moyen d'obtenir tous nos Plastique sacs à une déchetterie. Dans la plupart des pays, cela n’est tout simplement pas réalisable et les débats sur la recyclabilité intrinsèque des sacs ne sont donc pas pertinents. Le seul débat est de savoir s'ils vont à la décharge ou au recyclage thermique.2 – avec de fortes passions exprimées pour et contre chaque camp. Ce débat est très différent de celui du recyclage de l'essentiel des Plastique les emballages, que sont les bouteilles PE et PET, pour lesquels le choix du recyclage s'impose.

Les applications industrielles n'ont aucun problème à renvoyer de grandes quantités du même matériau à partir duquel les sacs GrainPro sont fabriqués pour être recyclés. Par conséquent, un torréfacteur recevant des milliers de sacs n’aura pas de chance s’il n’existe pas de filière de recyclage pour ce matériau simple et relativement propre.

Les agences de régulation doivent prendre des décisions difficiles. S'ils disent : « Seuls les polymères purs 100% peuvent être recyclés », alors pratiquement aucun ne sera recyclé car le matériau contiendra toujours certains contaminants tels que l'impression nécessaire sur l'emballage ou des résidus mineurs à l'intérieur. S'ils disent : « Nous autoriserons que 5% de déchets soient inclus dans le recyclage », alors ils seront attaqués par les puristes et accueillis par les réalistes. Dans la pratique, les plus réalistes ont été pris en compte et les faibles niveaux d'EVOH dans les emballages multicouches sont considérés comme acceptables pour les polymères recyclés. Personne ne remarquerait jamais de faibles niveaux d'AlOx ou de SiOx, et on ne sait pas exactement quoi faire avec les 20 nm d'aluminium - ils pourraient devenir invisibles grâce à leur diffusion rapide. oxydation à AlOx.

Les déchets sont généralement pires que de ne pas recycler

On peut soutenir qu'un sac de grains de café qui doit être jeté parce que l'oxygène s'est infiltré à travers l'emballage via un trou d'épingle ou une mauvaise fermeture constitue une perte plus grande pour la planète qu'un peu d'excès de multicouche. Plastique. Et étant donné que dans de nombreuses régions du monde, le recyclage Plastique les sacs ne sont, de toute façon, ni pratiques ni écologiques, soyez un peu plus gentils avec ceux qui fabriquent et utilisent les sacs.

Nous devons toujours être prudents dans nos accusations sur les questions environnementales. Lorsqu'il s'agit de préparer une tasse de café, la partie de la chaîne d'approvisionnement émet le plus de CO2 le dommage causé à la planète, c’est nous – de l’énergie nécessaire pour chauffer l’eau pour préparer le café. Cela va à l’encontre de tous nos instincts verts — C'est sûrement la faute des engrais ou du transport ou des torréfacteurs ou… Non, c'est en grande majorité nous.

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À propos du professeur Steven Abbott

Le professeur Steven Abbott ressources en ligne gratuites d'applications et de livres électroniques sont incontournables pour quiconque s'intéresse sérieusement à la science de l'extraction. Son extraordinaire carrière l'a amené à parcourir le monde entier, notamment auprès de producteurs de bananes aux Philippines, d'imprimeries en Colombie et d'une entreprise de valves pour sacs de café aux États-Unis.

Abbott est un expert mondial en science du séchage et la diffusion. Il a travaillé pendant de nombreuses années dans l'industrie du revêtement et de l'impression, spécialisé dans les nanorevêtements et les nanostructures. Il travaille désormais comme consultant indépendant et partage son temps entre l'écriture d'applications gratuites pour les formulateurs, le conseil pour l'industrie et la gestion de son entreprise de logiciels techniques. Il gère tout cela tout en possédant une passion pour le bon café, en particulier la méthode de brassage Ibrik.