Le projet ANR « Safe Food Pack Design » a pour objectif d’identifier et de prévenir les défauts de conception des systèmes d’emballage et de leurs usages, à tous les stades de leur cycle de vie. Il a également pour objectif de mettre au point un outil de calcul open-source simulant la migration des substances des matériaux vers les aliments en s’appuyant sur une base de données de propriétés des substances. Ce système expert permettra d’évaluer à terme la sécurité sanitaire d’un grand nombre d’emballages au contact des aliments.

Contexte, enjeux et objectifs

Approches préventives du risque de contamination des aliments par les matériaux d’emballage

Les emballages alimentaires sont gérés dans l’Union Européenne par des règles encore peu harmonisées, qui varient en fonction des matériaux utilisés (plastiques, adhésifs, encres d’impression, papiers et cartons, vernis, etc.). Elles suivent, par ailleurs, très indirectement les pratiques industrielles de la filière emballage-alimentaire et les évolutions des usages (augmentation du nombre de composants, des matériaux et des surfaces de contact avec l’aliment, usages multiples, préparation domestique, etc.). Les origines et les causes de contamination ne sont aujourd’hui étudiées qu’après l’apparition des crises sanitaires. Les pratiques actuelles tendent à produire une situation doublement paradoxale :

  • les consommateurs perdent confiance dans la sécurité des matériaux qui sont nécessaires à la bonne conservation des aliments et aux fonctions d’usage voulues par le consommateur (ouverture facile/refermable, micro-ondable) ;
  • les industriels agroalimentaires peuvent difficilement assurer la gestion maîtrise de la sécurité des matériaux ou des systèmes d’emballage, qu’ils ne fabriquent pas eux-mêmes. Le projet SFPD propose un cadre général pour identifier, prévenir les défauts de conception de systèmes d’emballage et de leurs usages à tous les stades de leur cycle de vie.

 

La modélisation et la simulation numérique : des outils centraux dans la prévention

Il n’est pas possible d’aborder de front une problématique mettant en jeu approximativement 8 000 substances, des centaines de matériaux, des milliers de composants d’emballage et des pratiques industrielles variées. Le projet s’appuie sur un cadre formel robuste offert par la modélisation des transferts de matière entre les composants de l’emballage pour construire une approche préventive du risque de contamination tout au long de la chaîne d’approvisionnement. La modélisation mathématique est une démarche introduite dès 2002 dans la règlementation européenne, d’abord sur des principes de surestimation, puis progressivement complexifiée pour prendre en compte des scénarios réalistes ou probabilisés. Le projet contribue à passer d’une modélisation « bas-débit », pour évaluer le risque de contamination d’une substance, à une modélisation très « haut-débit » capable d’identifier une étape, un composant ou une substance critique parmi des centaines ou des milliers de références ou de situations. Plusieurs innovations seront introduites : utilisation de la modélisation moléculaire pour estimer les propriétés de diffusion des contaminants à partir leur structure chimique, mise en place de systèmes-experts, intégration des diagrammes d’approvisionnement et de fabrication dans des outils de simulation chaînée, formation des acteurs de la filière.

Retombées scientifiques et industrielles

Avec l’appui de l’industrie agro-alimentaire, une image réaliste des principaux contaminants issus des matériaux d’emballage sur le marché français a été établie. Elle a été rendue possible grâce au développement de techniques spectroscopiques de déformulation rapide et aveugle. Par ailleurs, l’effort cognitif, engagé via trois thèses de doctorat et des stages postdoctoraux, a permis d’améliorer fortement nos connaissances des comportements thermodynamiques des contaminants dans de nombreuses situations. Les risques de contamination associés au transport des contaminants par voie gazeuse et à l’utilisation des traitements thermiques à haute température (cuisson, pasteurisation, stérilisation) ont été caractérisés. Ces risques sont peu ou ne sont pas pris en compte dans les règlementations actuelles. De nouvelles théories et techniques de calcul moléculaire ont été proposées pour étendre les comportements ou les prédictions à des contaminants arbitraires. L’ensemble des résultats connus avant le démarrage projet et les nouveaux ont été synthétisés par une approche unifiée des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) pour la sécurité finale de l’aliment. Les bases de données, les outils de simulation et les systèmes-experts ont été intégrés dans un projet opensource.

Le projet a permis de diffuser ces connaissances aux cadres de l’industrie agroalimentaire et de l’emballage via des actions de formation. À l’issue du projet, des recommandations ont été établies par les partenaires en vue d’une application dans le cadre du règlement 2023/2006/CE sur les bonnes pratiques de fabrication des matériaux et objets destinés au contact des aliments.

Méthodologie et plan de travail associé

Tâche 1 (T1) : Déformulation de matériaux d’emballages de denrées alimentaires prélevés sur le marché

Tâche 2 (T2) : Application des principes de  l’AMDEC à la conception d’emballages surs

Tâche 3 (T3) : Inférence des règles d'experts lorsque les décisions sont prises en charge par la migration

Tâche 4 (T4) : Mise à l'échelle des coefficients de diffusion et leur activation

Tâche 5 (T5) : Constitution d'une base de données de coefficients de partage en utilisant la modélisation moléculaire

Tâche 6 (T6) : Compilation des propriétés de perméation des gaz des matériaux d'emballage

Tâche 7 (T7) : Développement de l’application serveur et des interfaces client de l’outil SafeFoodPack Design

Tâche 8 (T8) : Application à des études de cas et diffusion

méthodologie et plan de travail SafefoodPack Desgin

Chiffres clés

2,75

C'est le montant global du projet en millions d'€ financé à hauteur de 790 k€ par l'ANR

Réseau

RMT ProPack Food

Partenaires

  • Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
  • Université de Bourgogne / Research unit EA 581
  • Université de Lyon / Research unit EA 3733 LRGIA
  • Laboratoire national d’essais (LNE)
  • Service Commun des Laboratoires DGCCRF et DGDDI (SCL33)
  • Pôle technologique CASIMIR
  • Association Nationale des Industries Alimentaires (ANIA)
  • France Emballage
  • Jeune Chambre Economique de la Plasturgie (JCEP)
  • STORSACK France
  • Decernis (Washington, USA)

Site web

SafeFoodPack Design 

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