Ing. Quím. Pablo Tosar
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Materiales usados en Envases flexibles
para alimentos
Temario
Introducción Materiales - Resinas plásticas: características, aditivación. - Films bi-orientados: BOPP, BOPET - Propiedades de los films
Adhesivos para envases flexibles Seguridad alimentaria
Envases laminados (ejemplos) Tendencias y nuevos productos
Envases
¿Qué se busca en un envase de alimento? - Contención y Protección
del producto
- Resistente (comercialización, pasteurización,etc)
- Cerrado hermético
- Que cumpla con la
expectativa de vida útil
El envase debe ser: - Resistente (materiales
adecuados)
- Inerte
- Barrera a gases; aceites y
grasas; luz o UV.
- Resistente a altas o bajas temperaturas cuando se requiera
Envases de alimentos ¿Qué pasa si no se usa el envase adecuado? - Contaminación proveniente del exterior
- Pérdida del valor nutritivo
- Alteraciones del alimento: - por ganancia o pérdida de humedad (barrera vapor de
agua) - por oxidación, hidrólisis, etc (barrera O2)
- Interacción alimento/envase (cuando no se busca): sabores inadecuados, contaminación, etc.
- Pérdida o incorporación de aromas …
Materiales para Envases – cronología
Año Material Dónde
100 Vidrio Fenicios
105 Papel China
300 Popularización del vidrio
Roma
950 Popularización del papel
España
1810 Latas esterilizadas Francia
1886 Aluminio puro EEUU/Francia
1911 Celofán Francia
1927 PVC EEUU
1928 Poliéster Inglaterra
1930 Polietileno Inglaterra
1954 Polipropileno Italia
¿Por qué los plásticos han desplazado a materiales tradicionales en el envasado de alimentos?
- Menor costo
- Muy buena Resistencia mecánica
- Mas livianos (< costo comercialización)
- Inercia química
- Versatilidad de las formas
Tipos de Envases plásticos
- Monocapa
- Multicapa Coextrudado
BOPP cristal
BOPP met
ahdesivo
- Laminados
MULTIFILM
MONOFILM
Usuario Final
Productor
de alimento
C
on
vert
ido
r
R
efin
ería
/ P
etro
qu
ímic
a
Pro
du
cto
r D
e
Film
PETROLEO/GAS
CAÑA AZUCAR
RESINAS PE/PP/PET FILMS
BOPP / BOPET
FILMS LAMINADO
Materiales plásticos para envases flexibles
ENVASE
Resinas Plásticas
usadas en envases flexibles para alimentos
Termoplásticos PE / PP / PET
PA / PS / PVC
Plásticos - polímeros
En este caso: Monómero = Etileno Polímero = Polietileno
Lineal / ramificado:
Homopolímeros / Copolímeros
Homopolímeros
PET – Polietilen Tereftalato
PE - polietileno
PP - Polipropileno
Copolímeros
Termoplásticos - aditivación
Los termoplástcos se aditivan para facilitar el procesado, modificar propiedades y/o modificar aspecto Algunos aditivos ya están incorporados en la resina virgen mientras otros se agregan al procesar la resina plástica.
Aditivos relevantes en prod. films
1- Antioxidante: evitan la degradación del polímero
Capa de aire
2- Antiblocking:
15
Proceso de migración del deslizante
CoF
Rendimiento máximo
Tiempo
Nota: Algunas moléculas Amida todavía se quedan dispersas en la matriz de la película.
3- Deslizante : migra a la superficie de la película modificando el COF
4- Antiestático: los plásticos son aislantes por naturaleza y por ende
se cargan de estática.
Procesos de obtención del film
Resina Proceso/Film Films mas usados
en Empaque Flexible
Polietileno
Blow
PE blow Cast
Polipropileno
Blow BOPP
CPP Cast - CPP
Biorentado
Poliester Biorientado
BOPET
Blow film
Film Cast
La unidad cast consiste en:
- Una caja formadora de película cast
- Sistema de enfriamiento de la película compuesto por Chill Roll y batea de
cristalización (enfriamiento)
- Cuchillo de aire y cilindros secadores
Films biorientados (BOPP/BOPET) En los film biorientados se mejora la barrera y rendimiento
BOPP Estructura 3 capas:
Copolímero PP – Aditivación No Migratoria (antiblocking, etc) - Termosellabilidad
Homopolímero PP – Aditivación Migratoria / Aspecto (cavitación, pingmentos, etc)
Copolímero PP – Posibilidad de Metalizado – Aditivación No Migratoria
OPCIONES de tipo s de film
• Transparente termosellables
• Alto COF (anti-slip)
• Bajo COF
• Metalizado
• Blancos / Mate / Perlados
PROPIEDADES GENERALES:
• Alta transparencia y brillo
• Buenas propiedades mecánicas
• Excelente renidimento (bja densidad)
• Excelente barrera a vapor de agua
• Alta relación costo/performance
• Fácil procesamiento
• Excelente estabilidad dimensional
FAMILIAS DE BOPP - VITOPEL
TRANSPARENTES
MSE_ TE_ TSE_ MATSE_
d =0,91 g/cm3 d =0,91 g/cm3 d =0,89 g/cm3 d =0,91 g/cm3
Gramaje = Espesor * Densidad
Espesor = Gramaje / Densidad
FAMILIAS DE BOPP - VITOPEL
OPACOS
WSE_G OPE_ OWSE_ SPD_G
d =0,93-0,95 g/cm3 d =0,66-0,70 g/cm3 d =0,70-0,75 g/cm3 d =0,70-0,75 g/cm3
MODIFICACION DE PROPIEDADES
Conceptos Generales de Modificación de Propiedades
Antiblocking Deslizante Antiestático
Alto COF o
Bajo COF
BOPET
PROPIEDADES GENERALES:
• Excelente estabilidad dimensional
• Alta resistencia mecánica
• Resistencia a altas y bajas temperaturas
• Resistencia a productos químicos
• Barrera a O2 y gases
• Barrera a grasas y aromas
• Excelente transparencia y brillo
OPCIONES de tipo s de film
• Plano
• Tratamiento COEX
• Tratamiento químico
• Tratamiento corona
• Alto COF (anti-slip)
• Bajo COF
• Metalizado
• Barrera UV
• Blancos / Mate
• PVDC coating
• Sellable por temperatura
• Pelable (easy-open)
BOPET – Codificación Terphane Codigo Tipo Aplicación
TRANSPARENTES
10.21 coex Film Cristal para envasado en
caliente a 95°C *
10.41 y 10.55 doble tratado trilaminas, impresión en 2
caras, impresión externa, etc
10.48 Barrera UV (λ<400nm) Filtran el 90% de UV
Estabilidad UV de 9 a 12 meses
10.49 Barrera UV y Alto cof Palletizado de bolsas de
fertilizante
10.91 Alto cof (cof≥1) Bolsas para comida de
mascotas y palletizado sin film
METALIZADOS
MAX vH2O=1,0
MHB / MH Alta barrera:
( O2=0,8; vH2O=0,8) Envase en
caliente / choque térnico
Salsa de tomate:
bag in box
M2BR Altísima barrera Reemplazo Foil Al
BOPET – Productos Terphane
BOPET – Productos Terphane
Codigo Tipo Aplicación
Con PVDC
22.00 PVDC = barrera al 02 aceitunas, kétchup, mayonesa
y queso rallado.
22.10 PVDC pasteurización (100°C - 1
hora)
Panchos, pasta fresca, frijoles.
Después de la pasteurización
no pierde transparencia
22.80 Isotrópico Tapa termoformada de pasta
fresca
Tapa queso
OTROS
RMAT Mate con tratamiento corona Tambien hay mate-metalizado
SMAT Mate termosellable
Sealphane 10.93 y 10.94 Soldable Tapa comidas preparadas, etc.
Sealphane 10.63 y 10.64 Pelable Tapa comidas preparadas, etc.
Usos de los principales films • Envases con bajo requerimiento de barrera • Envases multicapas (coextrudados: ejm: PE/EVOH/PE) • Como capa interna sellante en materiales laminados (PEBD
o mezcla de PEBD y PEAD)
PE
BOPP
• Alta relación costo/performance • Envases con alto brillo • Envases con necesidad de barrera a la humedad • Puede sustituir al PE como sellante interno en materiales
laminados
BOPET
• Envases con alto brillo • Envases con necesidad de barrera a aromas, O2, etc. • Envases con necesidad de barrera a grasas y aceites. • Resistencia a temperaturas altas o bajas.
Propiedades físicas de los films mas usados en envases flexibles
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Comparativo productos BOPP y BOPET
BOPP BOPET
TSE20 TSE20PA MATSE20 MSE20 OWSE22 WSE19G 10.21/12 22.00 MAX/12 M2BR
ASTM D Transp > COF Mate Met Perlado Blanco Transp C/PVDC Met Met
Espesor (um) 20 20 20 20 30 20 12 11,5 12 12
Rendimiento (m2/kg) 54,9 54,9 58,1 54,9 45,5 52,6 59,5 62,5 59,5 59,5
Brillo 2457 88 87 13 50
Tension Sup 2578 ≥ 38 ≥ 38 ≥ 38 ≥ 38 ≥ 38 > 42 > 42 56
COF 1894 0,25 0,32 0,20 0,30 0,25 0,25 0,50 0,50
Permab. v..H2O (g/m2/dia)
1249 6,7 6,2 6,7 0,4 6.4 6,0 40,0 8,0 1,0 0,5
Permeab. O2 (cm3/m2/dia)
3985 80 110 8,0 1,0 0,5
Barrera
La Tasa de permeabilidad depende de:
1. Naturaleza del film (PE, BOPP, BOPET)
2. Espesor del film
3. Recubrimiento del film
TP Vapor Agua g/ cm2/día ASTM F1249 (38°C /90%UR)
TP oxigeno cm3/m2/día ASTM D 3985 (25°C, seco)
La barrera se expresa mediante la tasa de permeabilidad
Barrera
PEBD CPP BOPP PET PET-PVDC
BOPP met
PET met PET HBM Aluminio
Bar
rera
Oxígeno malo malo malo bueno muy
bueno muy
bueno excelente excelente excelente
Nitrógeno malo malo malo bueno muy
bueno muy
bueno excelente excelente excelente
Aromas malo malo malo muy
bueno excelente bueno excelente excelente excelente
Aceites y Grasas
malo bueno muy
bueno excelente excelente
muy bueno
excelente excelente excelente
Humedad bueno bueno muy
bueno regular bueno excelente excelente excelente excelente
Luz malo malo malo malo malo muy
bueno muy
bueno muy
bueno excelente
Resistencia al Flex Cracking
NE NE NE NE NE regular excelente excelente malo
NE = no evaluado www.companiaazul.com
1- Naturaleza del film
Barrera
1- Naturaleza del film – impacto del flex cracking
Estructura N° Flexiones
0 50 100
PEBD/Al/PEBD 0,3 6014 -
BOPP met/PEBD 52 307 -
PET met/PEBD 1,4 - 4,3
Impacto del N° flexiones en la TP O2
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2- Espesor del film
Permeabilidad al vapor de agua
g/m2/24h
TSE20 TSE30 TSE40 TSE50
6,7 4,3 3,2 2,9
Barrera
3- Recubrimiento del film
Ejemplos: BOPET transp. / con PVDC / Metalizado / Metalizado alta barrera
Permeabilidad al O2 (film 12 micras)
cm3/m2.dia
Terphane 10.21
Terphane 22.00
Terphane MAX
Terphane MHB
110 8 1 0,5
Barrera
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Barrera en un laminado
1
𝑇𝑃𝐿=
1
𝑇𝑃1+
1
𝑇𝑃2+⋯
La Tasa de permeabilidad de una estructura laminada se calcula como:
16700
11000
562
6600
544
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
PEBD BOPP PET BOPP/PEBD PET/PEBD
TP CO2 (25°C, 0%HR, cm3/m2.dia)
TP al vapor de agua
9 7,9
40
8
1,1 1
4,2
1
7,3
0,9 1,1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
TP VA (38°C, 90%HR, g/m2.dia)
TP al Oxigeno
110 8 20 1
1500
20 106
1 17 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
3000 3000
TP O2 (25°C, 0%HR,
cm3/m2.dia)
Estructura
Aroma
Naranja Vainilla Soja Curry Mostaza
BOPP-PVdC/PEBD 7 días 14 días 28 días 28 días 28 días
BOPP/PEBD 4 días 7 días 4 días 1 día 1 día
PET/PEBD X X X 28 días X
PET-PVdC/PEBD X X X X X
X = no detectado
Barrera a aromas
-50 -60
-180
90
135
220
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
PEBD BOPP BOPET
Resistencia a la temperatura
Adhesivos de laminación
Adhesivos hot-melt
Tecnologías de laminación
• Laminación según el adhesivo a usar
– Adhesivos Base Solvente (PUR)
– Adhesivos Solvent-less (PUR)
– Adhesivos Base agua
– Adhesivos UV
Adhesivos PUR Reacción química del Isocianato con el Poliol (polieter y/o polyester)
• El reactante puede ser bi o tri funcional, para construir largas cadenas o redes (crosslinked networks)
– Di-functional
– Tri-funcitonal
R 1 N
C
O
O H R 2 + R
2 R 1 N H
C O
O
+ O H R 2
O H
O H
R 2
R 1
N H
C O
O
R 1
N H C
O
O
R 1 N H
C
O
O
R 1 N C O
2 R 1 N C O + O H R 2 R 2 R 1 N H C
O
O O H R 1 N H C
O
O
R1 = aromático en adh genéricos Alifatico para pasteurización o resistencia a UV
R- NCO + H-0-H R-NH2 1 + C02
Isocianato agua amina dióxido de carbono
R- NH2 + R’ NCO RNH – C – NHR’
O
amina isocianato urea
Reacciones secundarias
Sistema de dosificación de adhesivo SL
Laminadora Solvent-less
Film 1 Film 2 Laminado
Corona Corona
Aplicación de adhesivo
Factores a controlar en laminación
1. Temperaturas del sistema - Consecuencias en humectabilidad
2. Carga de adhesivo (g/m2)
- Ancho de aplicación
3. Nivel de adhesivo en rodillos aplicadores
4. Alineación de cilindros (presión uniforme)
5. Tensiones de los films
6. Tratamiento corona
7. Tiempo de curado del adhesivo
Nota: Contamos con una presentación específica de adhesivos de laminación donde se analizan cada uno de estos puntos
Adhesivos HOT-MELT
• Adhesivos termoplásticos 100% sólidos.
• Se aplican fundidos a la temperatura recomendada .
• Distintos tipos según Polímero: EVA, PP ; SBS, SIS.
• Tipos según aplicación: - Ceras de laminación
- Ceras de coating
- HM sellables por temperatura
- HM sensibles a la presión (re-sealable products)
SEGURIDAD ALIMENTARIA
1- FILMS : - BOPP y BOPET: deben contar con certificados de aptitud para contacto de alimentos - PE: baja migración de deslizante y otros aditivos (norma Mercosur)
2- ADHESIVOS: - Debe cumplir con limite de paA (Primary aromatic amine) según reglamentación europea.
Reacción del isocianato con agua
Si R- es aromatico, la amina resultante es tambien
aromática.
R – NCO + H2O R – NH2 + CO2
+ CO2
C H 2
NH2 N C
O
C H 2
N
C
O
N C
O + H2O =
4,4 MDI
– Migración:
1. A través de la capa
sellante
(generalmente
LDPE)
2. Dentro del
alimento
Adhesive
Inner layer
Liquid filling good
El laminado debe reposar varios días previo al envasado.
Formación de paA
Formación de Amina Aromática (paA)
La migración de isocianato lleva a la formación de amina aromática. Esto es grave en productos líquidos con agua, por lo que
es muy importante dejar reposar el laminado varios días previo al envasado. • En la mayoría de los adhesivos se ha visto que la amina aromática tarda de 10 a 20 días
en caer a niveles menores a 10 ppb (partes por billón) que es el límite puesto por la Unión Europea.
• En el caso de adhesivos SL FLEXTRA de H.B.Fuller la caída se da en 3 o 4 días. - Primary aromatic amine in Europe a regulated according to Commission Regulation (EU) 10/2011 - Actual DL is 0,01mg/kg food or food simulant (10ppb) excluding analytical tolerance.
Envases laminados
ejemplos
Triplex: BOPET / Alu /PE BOPET/ink/adh/Al/adh/PE
• BOPET: capa externa impresa en reverso
• Foil Aluminio: barrera
• PE: capa interna sellante
Duplex: BOPP / BOPP BOPP/ink/adh/BOPP
• BOPP: capa externa impresa en reverso
• BOPP: capa interna como sellante
Laminados: Duplex, Triplex, ...
Outer layer (printed web)
Printing ink
Adhesive
Sealing layer
Ejemplos de Envase Flexibles
Aplicación Envase Estructura Productos Características
Galletitas / Panificados
fp BOPP/BOPP TSE/TSE
MATSE/WSE Barrera H20, impresión protegida
Snacks fp BOPP/BOPP-Met TSE/MSE Barrera vH2O, O2, impresión protegida
leche en polvo p PET/PET-Met/PE 10.21/MAX/PE
café s,p,sp PET/PET-MHB/PE 10.21/M2BR/PE reemplazo de Al x PET-Met-HB
aceitunas sp PET-PVDC/PE 22.00/PE Barrera al O2
mayonesa s,sp PET-PVDC/PE 22.00/PE Barrera al O2
pasta fresca t,p PET-PVDC/PE 22.10/PE Pasterurizable + barrera O2
Ejemplos de Envase Flexibles
Aplicación Envase Estructura Productos Características
Salsa Tomate s,sp PET/PET-MHB/BOPP 10.21/M2BR/TSE Envasado en caliente
Jugos, Vino, etc b.in.b PE/PET-Met/PE PE/MHB/PE Barrera sin impresión
embutidos p PET-PVDC/PE 22.10/PE PET-PVDC sustituye al coex PA-PE
deshidratados p BOPP/BOPP-MET/PE TSE/MSE/PE
yogurth t PET/PET-Met/HM 10.21/MAXLID/HM
Esterilizables sp BOPET-
RT/Al/BOPA/PP Terphane-
RT/Al/BOPA/PP Reemplazo de enlatados
Las estructuras citados son solo ejemplos, pudiéndose combinar otros materiales que cumplan las mismas características
Tendencias y
Nuevos productos
- Aditivos de aspecto - Envases activos
Aditivos de aspecto
Papermatch® “Looks like Paper, Performs like Plastic”
Performance: Se pliega como papel con la barrera de un plastico
Apariencia: Se ve y se siente como papel.
Procesamiento: 50% PEAD + 50% PaperMatch + 1% AMF707
En multicapa puede darse propiedades de sellabilidad
Envases activos
Envases que interaccionan con el alimento Algunos ejemplos:
1. Anti-fog 2. Captador de gases de maduración 3. Modificación de superficie (envases salsas) 4. Films para calentar o cocinar 5. Anti-microbial
1. Anti-fog 2. Captador gas maduración
Envases de frutas y verduras frescas
Polybatch AF 1088
Sealpane 10.64 HTAF
3. Aditivo modificador de superficie
4. Films para calentar o cocinar
Sealphane
10.93 y 10.94 – soldables 10.63 y 10.64 - pelables
4. Films para calentar o cocinar
Tapa: Terphane 10.21 / ink / adh / Sealphane 10.63 Bandeja: cartón + coating de PET
Producto : Lasagna pronta
5. Anti-microbial No migratorio La aplicación de iones plata como anti-bacterial no es nueva, sin
embargo no se podía usar en alimentos por problemas de migración y
contaminación
A.Schulman desarrollo una familia de anti-bacteriales no migratorios que
permite alargar la vida útil de los alimentos.
64
5. Anti-microbial No migratorio
• Usos actuales:
» Envases flexible:
• Leche fluida en sachet
• Pan
» Envases rígidos
• Leche fluida en botellas de PEAD
65
5. Anti-microbial No migratorio Aumento de vida útil de la leche fluida en sachet
92% PEBD 3% MB Blanco 5% ABACT PNOVA
NMP = numero mas probable de coliformes
Conclusiones: ¿Qué tener en cuenta para elegir el envase adecuado?
1. Resistencia física y química del empaque
2. Barrera adecuada que permita cumplir con la vida útil del producto
3. COF adecuado para maquina envasadora y estiba
4. Aspecto visual (mate, brillo, simil-papel)
5. Que cumpla con normas de seguridad alimentaria.
6. Envase inerte o activo
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¿Preguntas?
Compañía Azul
Films plásticos (BOPP, POLIESTER, PVC)
Adhesivos industriales (HOT-MELT, PVA, PUR)
Masterbatches y aditivos
Láminas plásticas (SPECTAR)
Foils de aluminio
Resinas plásticas (PE, PP, PETG, ABS, )
Dir: Br. Artigas 54, Of. 908. Montevideo, Uruguay. Tel: (598) 2711 0888
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