Development of new bio-based plastics for the food packaging sector

In this PhD thesis several strategies were explored to industrially manufacture new bio-plastic blends based on PLA-PHB with improved sustainability performance, obtained with PHB from potato peels, cellulose, and chitin nano-additives from by-products (e.g., wheat straw and shrimp shells). The blends were used to produce films for the food sector that have been tested for compatibility with foodstuffs resulting compliant with EU Regulation 10/2011 for some target food applications. Based on the current innovations in the field of food packaging, active materials have also been produced on an industrial scale by adding commercial extracts, specifically of orange peels and olive leaves, either by extrusion or through the technique of surface coating. The activity of the films produced was evaluated using food simulants and through direct application on fresh pork burgers to assess a possible extension of meat shelf-life. In general, the results obtained are promising and represent a good starting point for future work, which should aim at testing if an increase in the concentration of the extracts in the formulations could further improve the activity of the films produced.

In questa tesi di dottorato sono state esplorate diverse strategie per produrre industrialmente nuove miscele di bio-plastiche a base di PLA-PHB con migliori caratteristiche di sostenibilità, con l’impiego di PHB derivato da bucce di patate e nano-additivi di cellulosa e chitina derivati da sottoprodotti (quali paglia di grano e gusci di gamberi). Da queste miscele sono stati ottenuti dei film che sono stati testati anche per la compatibilità al contatto con alimenti e sono risultati in linea con il regolamento EU 10/2011 per alcune specifiche applicazioni alimentari. Seguendo le attuali innovazioni nel settore del packaging alimentare, sono stati realizzati su scala industriale anche materiali attivi aggiungendo estratti commerciali d’arancia e di foglie d’olivo sia per estrusione, sia attraverso la tecnica di coating. L’attività dei film prodotti è stata valutata utilizzando simulanti alimentari e attraverso l’applicazione diretta su burger di carne fresca di maiale per valutare una possibile estensione della durata di conservazione. In generale, i risultati ottenuti sono promettenti e rappresentano un buon punto di partenza per lavori futuri che dovranno testare se un aumento della concentrazione degli estratti nelle formulazioni possa migliorare ulteriormente l’attività dei film realizzati.