Endive : performances des emballages innovants

Les emballages existants

Entre 2021 et 2024, 30 films sont évalués sur leurs caractéristiques techniques (soudabilité, résistance) et sur le maintien de la qualité des endives emballées au format 650 g. Ce sont des films proposés par les fabricants ou les revendeurs d'emballage. Ils sont comparés au sachet fraîcheur classique en plastique souple BOPP (polypropylène bi-orienté) avec microperforation, dénommé TEM pour témoin, et au colis vrac en carton avec couvercle fermé et housse en polyéthylène interne ouverte et film paraffiné.

Les endives sont produites par l'APEF, l'Association des Producteurs d'Endives de France. Elles sont récoltées, mises en sachet puis stockées en simulant les trois étapes du parcours commercial : 3 jours en conditions d'obscurité totale à une température de 4 °C suivis de 3 jours à 11-12 °C dans les mêmes conditions d'obscurité totale et enfin 4 jours à 20 °C avec une alternance de périodes de lumière et d'obscurité de 12 heures. L'hygrométrie n'est pas contrôlée au cours des différents essais.

Dans ces conditions d'essai, les résultats de la scellabilité thermique et de la tenue mécanique des emballages sont satisfaisants sauf pour le film SIR3 sur lequel des déformations et des déchirures sont apparues, fragilisant fortement le sachet. Seuls les films NK, NE et NVS sont transparents comme le sachet fraîcheur classique TEM.

L'évolution physiologique de l'endive est également évaluée grâce à des mesures de perte de poids et de teneur en gaz mais aussi à des notations visuelles de verdissement du produit, de bordurage et de développement de l'axe. Seuls les résultats différenciants sont présentés dans cet article.

Verdissement et atmosphère modifiée naturelle

L'endive est produite à l'obscurité pour obtenir un produit jaune/blanc. Son verdissement est principalement dû à son exposition à la lumière. L'oxygène joue un rôle crucial dans son métabolisme : l'endive est un bourgeon en pleine croissance qui a une intensité respiratoire élevée. Pour allonger la durée de vie des endives, il est nécessaire d'adapter la composition gazeuse à l'intérieur du sachet. Le niveau d'oxygène doit atteindre 2 à 4 % et celui de dioxyde de carbone 16 à 18 %. Si la teneur en oxygène dans l'emballage est trop élevée, cela peut stimuler le processus de respiration des endives et provoquer la production de chlorophylle. À l'inverse, si la teneur en oxygène est trop basse, cela peut également perturber le métabolisme des endives et provoquer le brunissement du limbe des feuilles, signe de fermentation. Les mesures de verdissement et de concentration en oxygène et en dioxyde de carbone sont effectuées le dernier jour de l'essai.

Le verdissement et la concentration en oxygène sont identifiés pour chaque emballage étudié. Les emballages sont classés par ordre croissant de couleur de l'endive : index allant de 0 pour une endive jaune à 4 pour une endive très verte (Figure 1). Les huit emballages GUY, SIR4, SIR3, ARG50, SIR2, GASF, GAS50 et SIG obtiennent la note maximale de verdissement, identique à celle du colis vrac en carton. Ces emballages ne permettent pas de limiter le verdissement de l'endive. Les films non microperforés en cellulose régénérée transparents (NVS et NK) et translucide GAS0µ forment une barrière trop étanche à l'oxygène (97,5 µm de diamètre), assurent un ajustement gazeux à l'intérieur du sachet. Les résultats du film GAS4µ sont très proches de ceux du sachet fraîcheur TEM pour ces deux critères.

Pertes de poids des endives

Après récolte, les endives continuent de respirer et de transpirer, ce qui engendre une perte de turgescence générale et une perte de poids plus ou moins conséquente selon les conditions de conservation. À terme, cela engendre un phénomène de brunissement et de nécrose sèche des extrémités des limbes des feuilles extérieures appelé bordurage.

La figure 2 compare les pertes de masses mesurées pour les différents emballages le dernier jour de l'essai, soit au bout de 11 jours. Ces pertes sont classées par ordre croissant. Le sachet fraîcheur classique en plastique TEM est le plus performant : il conserve une atmosphère saturée en humidité. La perte de masse est quasi nulle. Les films GAS80 et GAS_µ (0 à 8 microperforations) ont une perte moyenne de 0,39 %, proche de la référence TEM. De l'eau à l'état liquide sur la face intérieure de ces sachets est observée.

La propriété barrière à la vapeur d'eau de 13 films est moins performante que celle du colis carton fermé avec une perte de masse pouvant aller jusqu'à 11 % pour le film GAS50.

Certains emballages translucides testés en laboratoire comme GAS4µ montrent des résultats intéressants concernant la limitation de la perte de masse et le ralentissement du verdissement des endives. Comme pour le sachet fraîcheur classique, les emballages trop imperméables à l'oxygène doivent être microperforés afin d'adapter leur composition gazeuse et préserver la qualité du produit. Ces résultats prometteurs devront être validés par des tests in situ, pour vérifier si ces emballages maintiennent leurs performances pour une conservation optimale des endives.

Développement d'un sachet d'endives avec des performances adaptées

Méthodologie

L'objectif est de développer deux papiers : un papier résistant mécaniquement pour le sachet et un papier translucide, voire idéalement transparent, pour la fenêtre. Ces deux types de papier doivent avoir des propriétés barrière à l'eau, à la vapeur d'eau et aux gaz. Ils doivent être recyclables et, si possible, compostables à domicile. L'agent de scellage pétrosourcé est accepté en tant qu'adhésif, car il est hors champ de la définition du plastique (Directive (UE) 2019/904 - Single Use Plastic). Le critère recherché est d'obtenir, à l'intérieur des sachets, une atmosphère contrôlée entre 2 et 4 % d'oxygène et entre 16 et 18 % de dioxyde de carbone.

Recherche de solutions barrière à l'eau et aux gaz

En parallèle du benchmark sur les films, le CTP a enduit, avec une technologie de dépose identique à celle utilisée pour les fraises (matériel labo type Elcometer + barre filetée), des papiers avec différents agents d'enduction biosourcée apportant une fonction barrière à l'oxygène. Les différentes combinaisons sont détaillées ci-après.

Pour les endives, une première combinaison de solutions est testée. Elle se compose d'amidon (5 g/m2) et de cire végétale de soja (5 g/m2 de EurikaCoat SW166 - performance préalablement validée sur fraise1). Elle est appliquée en laboratoire sur un papier kraft de Gascogne Paper Terrana 60 g/m2. Les premiers essais montrent que la barrière au gaz apportée par l'amidon n'est pas suffisante. D'autres produits sont évalués afin d'en trouver un performant pour assurer cette barrière.

Au préalable, la valeur cible de la barrière à l'oxygène des sachets d'endives est recherchée. Elle se base sur les sachets fraîcheur classiques en plastique BOPP pour lesquels la valeur de barrière à l'oxygène ou OTR pour Oxygen Transmission Rate est de 5 250 cm3/(m2.d.bar) pour les sachets de 500 g d'endives et de 8 000 cm3/(m2.d.bar) pour les sachets de 1 000 g.

Un papier kraft de Gascogne Paper Terrana 85 g/m2 est enduit de différents produits biosourcés. Le grammage de l'enduction utilisé est de 8 g/m2, un grammage plus favorable pour réaliser des comparaisons. Les enductions évaluées se composent de quatre différents amidons (premières lignes du tableau de la figure 3), d'Esacote BIO BC 100 de Lamberti issu de la cutine de la tomate, de polysaccharides CHT Biolay 100, d'alginate Polybridge, de cire végétale de soja EurikaCoat SW166 et d'un amidon soluble à froid Soljet P500 (Figure 3). Les meilleurs résultats de valeur de barrière à l'oxygène OTR sont obtenus avec les enductions Soljet P500, Esacote BIO BC 100 et l'alginate Polybridge. L'Esacote BIO BC 100 est le meilleur candidat car il apporte une barrière complémentaire à l'eau, ce qui n'est pas le cas de Soljet P500 et de l'alginate Polybridge.

Le critère de scellabilité est une autre propriété recherchée. Des essais de caractérisation de scellabilité sont réalisés au laboratoire du CTP avec les différents produits retenus. Comme le montre la figure 4, c'est le produit Esacote BIO BC 100 qui donne les meilleurs résultats, avec une adhésion cohésive. Ce produit sera privilégié pour assurer la scellabilité des prototypes innovants. D'autres références de produits scellants pourront être évaluées au fil de l'eau en fonction de leur pertinence.

Une combinaison des fonctions barrières et de scellage

Six prototypes innovants sont testés en conditions réelles : un papier Terrana 85 g/m2 enduit de 6 g/m2 d'Esacote Bio BC 100 et de 8 g/m2 d'Eurikacoat 166W HS dénommé T+B+E ; un papier Terrana 60 g/m2 enduit de 8 g/m2 de PVOH par simple greffage dénommé T+PVOH+G ; un papier Sylvicta 62 g/m2 enduit de 8 g/m2 d'Esacote BIO BC 100 dénommé S+E ; un papier Sylvicta 62 g/m2 enduit par impression de PHA Paramelt X2386 dénommé S+PHA et un papier Sylvicta 62 g/m2 enduit par impression de PLA Paramelt X2383 dénommé S+PLA.

Le prototype T+PVOH+G proposé par le CTP a reçu en juillet 2024 une validation pour le contact alimentaire par l'Institut fédéral allemand pour l'évaluation des risques (BfR) dans le domaine de la protection de la santé des consommateurs. Il faut noter que ce prototype nécessite un scellage exclusivement par ultrasons. Le papier Sylvicta d'Arjo-Wiggins est un papier ultra-raffiné de 62 g/m2 qui a l'avantage d'être translucide.

Aucun de ces six prototypes d'emballage ne se soude thermiquement. L'utilisation d'un agent scellant (colle) est nécessaire pour souder les zones périphériques des sachets. Ils sont testés à l'APEF, en reproduisant l'itinéraire commercial des endives. Cet itinéraire inclut les différentes phases de stockage à 4 °C, 11-12 °C et 20 °C, avec les alternances des périodes d'obscurité et de lumière. Ces prototypes sont comparés aux deux modalités témoins, le sachet fraîcheur classique TEM et le colis plat en carton (Colis).

L'enduction PVOH associée au greffage par chromatogénie T+PVOH+G est le seul prototype qui apporte une certaine limitation des pertes de poids d'endive et est plus intéressante que la modalité colis avec housse polyéthylène (Figure 5). Viennent ensuite les prototypes T+B+E et S+E. Le prototype T+B+E est écarté du fait de son odeur persistante et étrangère plutôt négative issue de l'enduction Esacote BIO BC 100.

La meilleure enduction pour limiter le verdissement est le prototype avec l'EurikaCoat SW166 sur papier translucide Sylvicta S+E, suivi par les prototypes S+PHA et T+PVOH+G.

Analyse technico-économique des alternatives au plastique dans le conditionnement des endives

L'analyse technico-économique vise à évaluer les surcoûts associés à la conversion entre les solutions d'emballage actuelles et les alternatives sans plastique adaptées aux spécificités des endives. Entre 2020 et 2023, les données technico-économiques sont collectées auprès de 10 conditionneurs afin d'établir la structure de charges de conditionnement. Ces informations sont complétées par des données issues de 11 fournisseurs de matériels d'emballage pour connaître les prix des films (sortie usine), sur la base d'une quantité fixe de 200 000 unités de vente consommateur ou UVC. L'endive nécessite des conditions d'emballage spécifiques pour préserver sa qualité. Cela a orienté l'analyse économique sur deux films susceptibles de correspondre à des alternatives au plastique : les films transparents et semi-transparents.

L'analyse des données des conditionneurs a permis d'estimer un coût de conditionnement de référence d'environ 94 € pour 1 000 sachets en plastique de 500 g d'endives. Le poste de charge le plus important est la main-d'oeuvre (67 %) avec en moyenne 5,5 opérateurs par ligne, suivi par les achats d'emballage (17 %) et l'amortissement du matériel (6 %). Ces charges sont calculées en fonction des cadences réelles qui varient selon les types de machine et d'emballage.

Grâce à ces données, une analyse comparative est réalisée pour évaluer les coûts de conditionnement selon différents scénarios d'investissement (Figure 6). Le premier scénario évalue le surcoût de la transition vers un sachet flowpack transparent, en conservant les équipements existants ou ne nécessitant que de légères modifications. Pour ce faire, le surcoût estimé est de 72 € les 1 000 unités, soit une augmentation de 76 %, principalement due au coût du film qui est 5,5 fois plus cher que la référence plastique. Le second scénario évalue le surcoût de la transition vers un film semi-transparent, cette fois avec un investissement d'une machine pour flowpack adaptée. Pour ce second scénario, le surcoût est estimé à 63 € les 1 000 unités (+67 %), en grande partie à cause du coût de l'emballage, 4,7 fois plus cher que la référence plastique.

Ces résultats mettent en évidence les défis économiques majeurs associés à la transition vers des emballages sans plastique. Cette transition impliquerait notamment une restructuration significative des coûts de conditionnement pour les endiviers. Une analyse plus détaillée de ces données sera présentée dans un prochain article d'INFOS CTIFL.

Perception des consommateurs des sachets d'endives

Une expérimentation sur l'acceptation par le consommateur des nouveaux sachets d'endive est réalisée dans la zone expérimentale de vente (ZEV) du CTIFL. Ce laboratoire reproduit l'univers d'un point de vente dans lequel des panélistes représentatifs de la population française sont invités à réaliser leurs achats. Quatre sachets d'endive sont proposés aux 110 consommateurs reçus en mai 2023 dans la zone expérimentale de vente. Chacun doit choisir un sachet. Outre les motivations liées au choix du sachet d'endives, les panélistes sont interrogés, via un questionnaire, sur leur consentement à payer. Le caractère vertueux des emballages leur est présenté juste avant l'expérimentation immersive. Aucun prix n'est affiché, le choix des panélistes s'effectue sur l'appréciation visuelle, la prise en main, etc., des sachets. Parmi les quatre sachets d'endives proposés en rayon, le film flowpack transparent est le préféré : il est choisi par presque la moitié de l'échantillon (45 %) (Figure 7). La « ressemblance avec les sachets habituels et la transparence » sont les principales motivations liées à ce choix. Les autres sachets sont moins choisis dont une très faible proportion (8 %) pour le sachet avec le film flowpack opaque (Figure 8).

Un emballage de type barquette en carton avec fenêtre est également présenté aux panélistes. Cet emballage innovant n'est pas disponible à l'étal. Cependant, quand les panélistes sont questionnés sur leur intérêt pour cet emballage, les deux tiers le plébiscitent (Figure 9).

Une question a permis de recueillir les données sur le coût supplémentaire acceptable pour ces sachets, également appelé consentement à payer. Pour un sachet écoresponsable de 4 endives sans matière plastique, l'augmentation moyenne consentie atteint 0,54 € par sachet. L'effort consenti pour le sachet le plus séduisant (film flowpack transparent) est le plus faible et atteint 0,45 €.

Après leurs achats, les panélistes sont invités à repartir à leur domicile avec les endives. Un questionnaire post-test aborde les sujets de conservation et de consommation. Les endives sont conservées au réfrigérateur par 88 % des sondés avant d'être consommées. Le temps de consommation est variable : 25 % des panélistes consomment le jour même, 32 % le lendemain, 21 % le surlendemain et 21 % après plus de trois jours au réfrigérateur. Enfin aucun déceptif qualitatif n'est enregistré : 47 % de l'échantillon trouve la qualité « excellente » et 49 % la trouvent « bonne ».

Outre le choix des sachets, l'expérimentation s'est également intéressée aux attentes des consommateurs en matière d'écoresponsabilité. À l'évocation du terme écoresponsable, deux orientations majeures sont attendues. En effet, la réduction du gaspillage alimentaire et la limitation de l'utilisation des pesticides sont jugées primordiales par la moitié des panélistes interrogés. L'intérêt pour des produits plus respectueux de l'environnement a fortement augmenté depuis 2018 pour la moitié des interviewés.

Étude de l'impact environnemental

La méthodologie utilisée pour calculer l'impact environnemental des produits étudiés est l'analyse de cycle de vie (ACV), un outil d'aide à la décision sur les impacts potentiels des produits et services. Elle est encadrée par les normes ISO 14040 et 14044. C'est une analyse multi-étapes, multisystèmes et multi-indicateurs (Figure 10). Au niveau européen, la méthode de référence PEF (Product Environnemental Footprint) utilise un jeu de 16 indicateurs (changement climatique, usage des terres, épuisement des ressources en eau, etc.). Ces indicateurs permettent de prendre en compte l'ensemble des impacts environnementaux significatifs générés par le produit. Dans le cadre du projet INoPack, l'indicateur changement climatique qui représente les émissions de CO2 émis tout au long du cycle de vie de l'emballage d'endives a été étudié. Son unité est le gramme équivalent CO2, ou « g éq.CO2 », par kilogramme de produit étudié.

Des choix méthodologiques sont faits pour les données manquantes ou inconnues. Le système étudié peut être affiné au fur et à mesure que les données sont collectées. Plus celui-ci est précis plus les résultats sont complets et facile à analyser.

- Production : les données de production sont issues du projet InCyVie2 qui vise à mettre à jour la base de données Agribalyse. Ces données datent de 2023.

- Conditionnement : après le forçage qui permet d'obtenir les endives, elles sont conditionnées soit manuellement dans des colis carton recouverts d'un film plastique bleu soit dans des sachets grâce à une flowpackeuse. Une donnée d'énergie est utilisée pour simuler la flowpackeuse. Il est à noter que la modélisation du sachet est simplifiée par manque d'information sur sa fabrication.

- Logistique et transport : les endives sont envoyées par camion réfrigéré à une plateforme logistique. Cette plateforme achemine les endives conditionnées vers les lieux de distribution un peu partout en France.

- Traitement des déchets : à chaque étape du cycle de vie, il y a des pertes. Au champ lors de la production des racines d'endives et après la production d'endives, les pertes s'élèvent entre 10 et 30 %. Lors du conditionnement, les pertes proviennent du choix des calibres et de la qualité des endives pour les différentes typologies de conditionnement ; elles sont de 10 à 30 %. À l'étal, les pertes sont de 15 % pour les endives vendues en vrac car plus fragiles et plus sujettes au verdissement en comparaison des 5 à 8 % de pertes pour celles vendues en sachet. Cette étude prend également en compte l'acheminement de ces pertes au compostage et celui de l'emballage au centre de tri.

Les résultats sont présentés dans la figure 11. La production représente 60 % de l'impact environnemental total du cycle de vie de l'endive. Dans cet exemple, la distance T2 de 75 km représente environ 6 % du total et la distance T3 de 400 km représente 30 % de l'impact total. Les émissions liées au conditionnement sont très négligeables. Cependant en se focalisant sur la mise en sachet d'endives dans un sachet de 650 g, les émissions sont de 2,83 g éq.CO2 et pour le colis de 5 kg de 0,00095 g éq.CO2. Dans le cas du sachet, c'est l'électricité utilisée par la flowpackeuse qui représente plus de 90 % de son impact. Pour le colis, c'est le carton qui représente la majorité de l'impact. L'impact de l'empreinte carbone entre les deux emballages est comparé en faisant varier les distances de transport et les pertes. L'impact environnemental des pertes est également étudié. Les résultats seront présentés dans un prochain article. En conclusion, le colis semble une meilleure alternative que le sachet même si les pertes engendrées par ce conditionnement sont trois fois plus élevées à la distribution. La solution serait peut-être une meilleure conservation des endives à l'étal.