Progettazione, realizzazione e caratterizzazione funzionale di sorgenti di plasma atmosferico di non equilibrio a supporto di processi industriali di inattivazione microbica

Abstract

Il lavoro presentato verte sullo sviluppo, la caratterizzazione e l’ottimizzazione di sistemi plasma per verificare la possibilità dell’impiego della tecnologia dei plasmi freddi a pressione atmosferica nei trattamenti d’inattivazione microbica di packaging alimentare. Le sorgenti plasma investigate sono state due: sorgente corona multipin per il trattamento di capsule in polipropilene (PP), sorgente DBD (Dielectric Barrier Discharge) per il trattamento di film di alluminio. I test di decontaminazione sono stati svolti con le seguenti specie microbiche target: E. coli, S. aureus, C. albicans. Si sono ottenuti riscontri positivi (livelli di abbattimento prossimi o superiori a LogR=2) per entrambe le sorgenti con tempi compatibili a quelli della produzione industriale. A valle di questi risultati si è proceduto alla caratterizzazione superficiale dei substrati trattati per verificare possibili alterazioni degli stessi a seguito dei trattamenti. Le prove condotte in questa fase hanno riguardato la misura dell’angolo di contatto (WCA) al fine di investigare possibili modifiche della bagnabilità del materiale indotte dal plasma ed analisi ATR-FTIR per indagare possibili variazioni della composizione chimica delle superfici trattate. Inoltre si è investigato come il trattamento plasma su PP e su alluminio possa inficiare sul processo di saldatura previsto durante la sigillatura delle capsule. Infine per ogni tipologia di sorgente ed alle varie condizioni operative si è svolta una caratterizzazione elettrica allo scopo di acquisire le forme d’onda specifiche di ogni trattamento con cui calcolare l’energia e la potenza medie trasferite dalle sorgenti ai substrati oltre che verificare la ripetibilità e affidabilità della generazione di plasma. Il lavoro si è concluso con lo scale up della sorgente multipin ovvero la progettazione e la realizzazione di una sorgente in grado di essere inserita all’interno di macchine automatiche per la produzione di capsule