Emballage aseptique en carton : une analyse en profondeur

Le marché de l'emballage aseptique en carton

Le marché des emballages aseptiques devrait croître à un TCAC de 10,89%, passant de 39,6 milliards de dollars en 2017 à 66,5 milliards de dollars d'ici 2022. La croissance est principalement due à l'expansion rapide des industries utilisatrices finales dans le domaine de l'alimentation et en particulier des boissons et des produits pharmaceutiques dans les pays qui ont à leur tour une croissance économique importante comme la Chine, l’Inde, le Brésil et l’Afrique du Sud. Les principaux éléments qui contribuent à la hausse du domaine sont la demande croissante de commodités de qualité, un changement du mode de vie des consommateurs, la croissance du marché des boissons laitières et, enfin et surtout, une augmentation constante du pouvoir d'achat dans la région Asie-Pacifique, qui en 2019 représentait la plus grande part de marché (53,61%) . En effet, les progrès réalisés dans les pays en voie de développement soutiennent la demande d'aliments et de boissons conditionnés ainsi que de produits naturels tels que le lait aromatisé et les jus.

À ce jour, le segment principal est celui des produits alimentaires et laitiers, avec une part de marché de 57%. En termes de consommation, les briques en carton sont l'emballage le plus répandu sur le marché des boissons aseptiques (51%) ainsi que dans l'ensemble du secteur des produits conditionnés aseptiquement (72%).

Principes de fonctionnement et historique

Le conditionnement aseptique consiste en un traitement de produits alimentaires, de boissons ou de produits pharmaceutiques juste après la stérilisation, effectuée par un procédé UHT (Ultra High Temperature). Il est différent du traitement standard, où la stérilisation est effectuée après l'emballage plutôt qu'avant. En plus de la stérilisation, l’emballage utilisé est un autre facteur qui a un impact significatif sur la durée de conservation. À cet égard, le plus courant est le poly-laminé, également appelé emballage aseptique multicouche. Le poly-laminé est crucial, car il diminue l'échange d'oxygène avec l'environnement tout en agissant comme une barrière contre la lumière - deux éléments qui, s'ils entraient tous les deux en contact avec le produit, pourraient le modifier négativement.
L'emballage aseptique a été inventé à la fin des années 1920[1], mais rapidement mis de côté en raison des coûts élevés et de son manque de flexibilité. La technologie, tout simplement, n'était pas assez mûre. Cependant, au cours des décennies suivantes, le développement a été énorme et a conduit à l'omniprésence des emballages aseptiques pour le grand public dans les années 1960 spécialement dans l'industrie laitière en Europe. En fait, l'Europe n'avait pas la capacité de réfrigération commerciale pour transporter le lait des laiteries rurales vers les centres urbains. La solution est venue sous forme de briques en carton, ainsi nommées en raison de la forme particulière ressemblant à une brique de construction.
Les briques en carton garantissent plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de conditionnement du lait. Tout d’abord, elles n'ont pas besoin de réfrigération, car le processus de conditionnement aseptique garantit une longue durée de conservation à température ambiante. De plus, leur forme caractéristique en forme de brique les rend faciles à empiler et peu encombrantes. Ces facteurs, parmi tant d'autres, ont déterminé une popularité de plus en plus grandissante des emballages aseptiques en carton, qui, à ce jour, détiennent une partie importante des parts de marché du lait UHT.
Dans ce livre blanc, nous allons fournir une analyse à 360 degrés des emballages aseptiques en mettant l’accent en particulier sur les briques aseptiques en carton multicouche pour les produits alimentaires et les boissons.

Qu'est-ce que l’emballage aseptique multicouche et comment est-il produit ?

La structure du carton aseptique multicouche pour le lait et les boissons

Dans l'emballage, le carton aseptique multicouche fait référence à des structures multicouches minces fabriquées en combinant des couches de carton, de plastique et d'aluminium. Le carton aseptique multicouche pour le lait et les boissons peut être à portion unique et de grand format. En fonction de la durée de conservation prévue, il peut avoir deux structures différentes :

• Poly-laminé à 3 couches pour une courte durée de conservation, les couches étant dans l’ordre du polyéthylène, du carton et encore du polyéthylène ;
• Poly-laminé 7 couches pour une durée de conservation plus longue (c'est-à-dire jusqu’à 12 mois - veuillez noter que la durée effective de la durée de conservation dépend entièrement du produit liquide). Les 7 couches susmentionnées sont le polyéthylène, l'impression, le carton, une autre couche de polyéthylène, l'aluminium, la résine adhésive et le encore une couche de polyéthylène. La longue durée de conservation est obtenue grâce à la couche d'aluminium supplémentaire, qui a de nos jours une épaisseur de quelques microns , qui est positionnée entre le carton et la couche interne de polyéthylène.

Le polyéthylène, utilisé en trois couches différentes, mérite un examen plus approfondi.
Le polyéthylène est utilisé pour la protection contre l'humidité, la soudure et comme coadjuvant. Chaque couche de polyéthylène est fabriquée avec un type de résine différent :
- La couche externe en polyéthylène basse densité (LDPE) protège la seconde couche (impression), fournit l'humidité et assure la stabilité fonctionnelle des « cornes » de la brique. Dans cette couche, une pratique innovante et non standard utilisée par quelques fournisseurs, dont IPI, consiste à utiliser des biopolymères dérivés de la canne à sucre, dont l'utilisation augmente la composante végétale et renouvelable de la solution d'emballage.
- La couche intermédiaire est constituée d'une résine adhésive qui fait adhérer la feuille d'aluminium au carton.
- La couche interne en polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE) offre une étanchéité ainsi que des propriétés mécaniques.

Comment produit-on le carton aseptique multicouche ?

La première phase consiste à imprimer le carton, qui dans certains cas est également rainuré et/ou perforé. Le processus peut avoir lieu par flexographie, en utilisant des encres à base d'eau. Ensuite, le poly-laminé est produit en unissant les différentes couches. L'adhésion est obtenue en combinant trois méthodes :

• Roulage, c'est-à-dire en reliant deux couches différentes à travers un adhésif.

• Revêtement, qui consiste à appliquer une ou plusieurs couches minces simultanément (coextrusion) sur une seule couche afin d'améliorer les caractéristiques physico-mécaniques ou en apporter de nouvelles.

Parmi celles-ci, l'extrusion est la technique la plus courante pour la production de films polymères. La bobine mère, une fois imprimée et extrudée avec les polymères et l’aluminium, est successivement découpée pour obtenir des bobines «filles». Dans cette phase, tous les défauts trouvés suite à l'impression ou l'extrusion sont supprimés. Ensuite, les bobines «filles» sont palettisées et successivement expédiées aux clients.

Les avantages de l’emballage aseptique en carton multicouche

L’emballage aseptique multicouche en carton offre de nombreux avantages d'un point de vue commercial, consommateur et marketing.

Côté commercial :

• Il garantit une longue durée de conservation à température ambiante.

• Contrairement à la stérilisation quand le produit est déjà conditionné, elle maintient les propriétés nutritionnelles et sensorielles des aliments.

• Il est peu encombrant et donc plus rentable en termes d'espace de stockage.

• La production est plus économique en termes de consommation d’énergie.

• L'emballage peut être formé en même temps que le remplissage grâce à un seul processus form-fill-seal.

• Il protège le produit de la contamination.

Côté consommateur :

• Il offre le plus haut niveau de protection.

• Il est léger, facile à transporter et sûr.

• Il est facile à ranger et à empiler.

• L'élimination n'est pas un problème, car un emballage aseptique multicouche est pliable.

• Il fournit une vaste zone qui peut être exploitée par l’impression pour les informations marketing et l'image de marque.

• Dernier point et pas des moindres, il donne une sensation «écologique» bien précis.

Sur le plan marketing :

• Il fournit une large zone pour les graphismes qui peuvent être exploités pour la marque.

• La forme de la brique peut être irrégulière, de manière à correspondre parfaitement à l’identité de la marque.

• Il est éco-durable et le développement durable est un concept qui se vend.

Le processus de stérilisation et d'emballage aseptique pour les aliments et les boissons

Aseptic packaging is accomplished by following these steps:

Le conditionnement aseptique est réalisé en suivant ces étapes :

1. Le produit alimentaire liquide passe par un traitement thermique de stérilisation, qui donne un produit commercialement stérile.

2. L'emballage est stérilisé dans une zone spécifique à l'intérieur de la conditionneuse.

3. Au début de chaque cycle de production, la conditionneuse elle-même est stérilisée et maintenue dans des conditions stériles tout au long de la production, garantissant que l'environnement soit complètement stérile pendant tout le processus de conditionnement. De cette façon, le produit stérilisé et l'emballage stérilisé se rencontrent dans un environnement stérile. Le résultat est un produit conditionné de longue durée et soudé hermétiquement.

Stérilisation thermique

La stérilisation thermique est utilisée pour éliminer ou réduire l'activité microbiologique ainsi que pour inactiver ou ralentir les changements chimiques provoqués par les activités enzymatiques dans le produit alimentaire.

Il est obtenu par choc thermique, c'est-à-dire par une réchauffement et un refroidissement successif jusqu’à température ambiante. La température et le temps d'exposition dépendent du type de produit à conditionner et entraînent une durée de conservation différente. Les principales méthodes de stérilisation des aliments liquides sont :

• Durée de conservation prolongée (ESL) : ce traitement du lait est à moitié chemin entre la pasteurisation et le système UHT. Il peut être réalisé en combinant deux méthodologies, la pasteurisation et la microfiltration.

• Stérilisation à ultra haute température (UHT): cette méthode garantit une durée de conservation allant jusqu'à 12 mois selon le produit liquide soumis au traitement. Elle varie en fonction de l'acidité du produit à stériliser :

  • Pour les produits à haute acidité, c'est-à-dire les produits dont le pH est inférieur à 4,6, comme les fruits, le vin et la tomate, la méthode utilisée est HTST (High Temperature, Short Time), c'est-à-dire à haute température pendant une courte période. Cette méthode consiste en un temps d'exposition entre 10 et 13 secondes à haute température (90 à 105 ° C).

  • Pour les produits à faible acidité, c'est-à-dire les produits dont le pH est égal ou supérieur à 4,6, tels que le lait et les produits laitiers, la méthode utilisée est l'UHT. Ce processus implique un flux continu de chaleur à haute température pendant une courte durée, c'est-à-dire pas moins de 135 ° C en combinaison avec un temps de chambrage entre 2 et 8 secondes.

L'UHT est suffisant pour garantir que les produits restent microbiologiquement stables après une incubation de 15 jours à 30 ° C dans des emballages fermés, ou pendant 7 jours à 55 ° C en étuve dans des emballages fermés.
Le traitement UHT peut être indirect ou direct.

Le traitement UHT indirect a lieu à travers des échangeurs de chaleur similaires à ceux utilisés dans la pasteurisation. Il est réalisé par des échangeurs de chaleur à plaques ou tubulaires. Le transfert de chaleur se produit par contact du lait avec la surface métallique, qui est chauffée de l'autre côté par de la vapeur ou de l'eau surchauffée.

Dans le système direct, le liquide est traité par contact direct avec un fluide chauffant ou de la vapeur. La vapeur condensée est ensuite éliminée par évaporation lors du passage du produit dans des chambres à vide. Dans les systèmes directs, de la vapeur surchauffée est soit «injectée» dans un flux de lait ou du lait est pulvérisé dans, ou laissé tomber sous la forme d'un film mince ou d'un fin flux à travers la vapeur surchauffée dans une chambre d'infusion. Les deux systèmes sont connus sous le nom d'injection de vapeur et d'infusion de vapeur.

Conservation d'un environnement stérile à l'intérieur de la conditionneuse et stérilisation de l’emballage

La conditionneuse aseptique est stérilisée avant la production et maintenue stérile pendant tout le processus grâce à une surpression d'air stérile.

Stérilisation des emballages multicouche

L'emballage est stérilisé à l'intérieur de la conditionneuse aseptique par contact avec du peroxyde d'hydrogène qui est ensuite éliminé lors d’une phase de séchage successive. La brique est hermétiquement soudée à l'intérieur de la conditionneuse – qui est désormais devenu un environnement complètement stérile. Il est important de noter qu'après le séchage du peroxyde d'hydrogène, la brique est hermétiquement soudée à l'intérieur du même environnement stérile, à savoir la conditionneuse.

Le résultat final est un poly-laminé, c'est-à-dire un carton aseptique multicouche avec la forme caractéristique de la brique aseptique.

En conclusion, le carton aseptique multicouche présente plusieurs avantages par rapport aux autres types de solutions d'emballage. Étant donné que chaque élément - produit, emballage et conditionneuse - est stérilisé et que la stérilisation est maintenue tout au long du processus de conditionnement, le carton aseptique multicouche garantit un long délai de péremption au plus haut degré de protection à température ambiante. De plus, en raison de sa forme particulière en forme de brique, il est peu encombrant et facile à ranger, à transporter et à éliminer. Enfin, il est plus rentable et, enfin et surtout, vraiment éco-durable.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les avantages de l'emballage aseptique et comment il peut servir à votre entreprise, vous n’avez qu’à nous le dire. Nous serons heureux de trouver, avec vous, la solution qui vous convient le mieux.

[1] Source:North Carolina State University