fai.29e - Tesis Electrónicas UACh

1
UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
Facultad de Ciencias Agrarias
Escuela de Ingeniería en Alimentos
Envases flexibles plásticos : Uso y aplicación en la
industria alimentaría
Tesis presentada como parte de los requisitos para optar al grado de
Licenciado en Ingeniería en Alimentos.
Profesor Patrocinante: Sr. Emilio Teixidó - Químico - Instituto de Ciencia
y Tecnología de los Alimentos.
Julio Fernando Illanes Esparza
Valdivia Chile 2004
Profesor Informante
Sr. Fernando Figuerola - Ingeniero Agrónomo - M. Sc. - Instituto de Ciencia y
Tecnología de los Alimentos.
Profesor Co-Patrocinante
Srta. Catherine Kinast - Ingeniero en Alimentos - Embalajes Puerto Montt S.A.
2
RESUMEN
En la actualidad los consumidores están exigiendo más al envase, este ya no sirve como
un elemento externo al producto, se le pide al envase que sea capaz de prolongar la vida
útil del producto alimenticio e incorporar mayor valor agregado al producto que
contiene.
En este contexto surgen los envases de barrera (alta, media y baja) y envases
inteligentes, dentro de estos conceptos se agrupan a todas aquellas tecnologías que
favorecen la interacción envase / alimento, de manera tal que no modifiquen las
características del producto alimenticio o, si lo hacen supongan una modificación
beneficiosa del mismo.
Estas tecnologías incorporan empaques multicapa coextruído, multicapa laminada,
empaque para vacío, empaque bajo atmósfera modificada, absorbedores de oxígeno y
etileno.
En este sentido hay alianzas entre las industrias convertidoras, fabricantes de materias
primas y procesadores de alimentos, para obtener envases que cumplan con las
exigencias de los consumidores.
SUMMARY
At the present time, consumers are demanding more from the packaging, so that it no
longer serves as an external element to the product, but it is required the packaging be
able to raise the shelf life of food product and to incorporate greater added value to the
product it contains.
In this context, to arise the barrier packaging (high, medium and low) and intelligent
packaging, within concept we group all those technologies that favor the interaction
3
between the packaging / food, in such a way that the characteristics of the product are
not modified, or if they are, they are supposed to represent a beneficial modification of
it.
This technologies to incorporate multilayer package, laminate multilayer, vacuum
packaging, modified atmosphere packaging, oxygen and ethilene scavengers.
In this sense there are alliances between converting industry, raw material manufacturer
and food processor, for to obtain packaging that carry out with demandig of consumers.
4
1. INTRODUCCION
El enfoque hoy en día en el mercado de los envases flexibles apunta a envases
estructurados técnicamente, muy visuales, de fácil manipulación, funcionales, aptos para
maquinaria automática y de formas creativas.
Por esta razón es que la industria convertidora está orientada a probar nuevas resinas
plásticas o combinaciones de éstas para lograr el éxito de un envase, ya que los
requerimientos actuales de los productores de alimentos son más altos. En el mundo
actual, es prioritario competir con envases que cumplan funciones como las siguientes:
Inerte con el alimento, que al alimento no sean transferidos elementos tóxicos del
material de envase.
Contener, vale decir que presente propiedades mecánicas adecuadas, resistencia tensil /
elongación, resistencia al impacto, resistencia al rasgado, hermeticidad en los sellos e
integridad del envase.
Proteger, que sea hermético y le confiera propiedades de barrera a agentes tales cómo:
luz, gases, vapor de agua, sabores y aromas.
Procesable, se cuentan las propiedades térmicas de sellado (HOT-TACK) y envasado
automático.
Amigable con el medio ambiente, que se pueda reciclar, según normas nacionales e
internacionales.
Presentación del producto, que le confiera propiedades ópticas (brillo, transparencia).
5
La tendencia y el futuro de los envases plásticos flexibles para alimentos está muy
relacionada con el desarrollo de las tecnologías de alta, mediana, baja y barrera, además
de la barrera modulada.
Las Funciones de barrera o la respiración hoy día se pueden concebir de dos maneras
tecnológicamente diferentes:
Controlando el ingreso o salida de compuestos hacia y desde el empaque: Gases, aroma
o vapor de agua: Sistemas Pasivos de Envase.
Controlando el contenido de gases, aromas o vapor de agua dentro del empaque:
Sistemas activos de envase
Sistemas Pasivos de Envase.
En este sistema de envases se controla la permeación de los gases, aromas, volátiles o
vapores en base al diseño de la estructura plástica y, por lo tanto, las multicapas,
recubrimientos y demás estructuras, tendrán sentido para lograr el nivel de barrera o
respirabilidad deseado para determinado alimento o bebida.
En esta categoría de sistemas pasivos de envase se consideran las siguientes tecnologías
para películas:
Monocapa
Multicapa coextruída
Multicapa laminada
Recubrimientos con metales o con cerámica (“barrera transparente”): Sílice, alúmina,
etc.
Películas modificadas con nanocompuestos
Sistemas activos de envase.
6
Los envases utilizados generalmente son de multicapa coextruída. En este sistema de
envases se adicionan o se extraen los contenidos de gases, aromas o vapores que se
encuentran dentro del envase, para lo cual se recurre a determinados procesos, como las
atmósferas protectoras o válvulas para gases, además de una gran variedad de aditivos
juegan un papel preponderante en el control del contenido de gases, aromas, volátiles o
vapores dentro del envase. En este campo las novedades están en compuestos orgánicos
de bajo peso molecular como acrilatos y ascorbatos, absorbedores en base a hierro
finamente pulverizado, cojines absorbentes de humedad, controladores de humedad
relativa, zeolitas naturales pare remover etileno, etc (NORIEGA, 2003).
En esta categoría de sistemas activos de envases se consideran las siguientes tecnologías,
entre otras:
Envasado a vacío
Envasado con atmósfera modificada (EAM / MAP)
Envasado con atmósfera controlada (EAC / CAP)
Válvulas para el intercambio gaseoso
Desecantes
Absorbedores de oxígeno
Absorbedores de etileno
Geles removedores de microorganismos
Zeolitas naturales
Estas dos tendencias tecnológicas poseen proyecciones de crecimiento muy interesantes,
que es importante de analizar de cara a nuevas ideas de inversión en tecnología o a
modificaciones y mejoramientos de instalaciones actuales.
7
Objetivos
Dar a conocer los envases flexibles plásticos para alimentos y nuevas tendencias.
Evaluar la estructuración técnica y sus funciones en un envase flexible para alimentos.
Determinar la capacidad de éstos envases para su utilización en los sistemas actuales de
envasado.
8
2. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1. Antecedentes generales
Actualmente la tendencia clave en los envases para alimentos, implica pasar de
estructuras rígidas (latas, botellas, cajas) a sustratos flexibles (pouches, bolsas y
películas).
Los últimos años han sido de grandes cambios. Existen nuevos avances en tecnología,
tanto en procesos como en desarrollos de diseños y materiales (HOOVER, 2002).
El envase en general, y específicamente para alimentos provee varias funciones claves:
protección del producto (barrera contra la humedad, gases, protección contra sabor / olor
o luz); conveniencia y facilidad de transporte (gráficos, forma y diseño, para darle la
imagen que se persigue). Como regla general, sólo existen dos razones por las cuales un
productor de alimentos cambia su envase: para reducir costos o incrementar su mercado.
En general, el envase flexible ofrece una reducción de materiales y ahorro de peso sobre
el empaque rígido. También ofrece una diferencia marcada en el estante para productos
como bolsas autosoportantes o “stand-up pouch”. Además de brindar facilidad a través
de innovaciones como “zippers” o cierres especiales (NORIEGA, 2002).
La reducción de costos es también un factor clave en los mercados de envases para
alimentos. Nuevos procesos de producción son:
Reducción de calibre, es decir, disminuir los espesores de las láminas obteniendo iguales
resultados que con láminas más gruesas, ya que cada día hay más investigación en
materia de resinas, lo que conduce a obtener iguales o mayores propiedades que con los
polímeros convencionales.
9
Simplificación de banda para envases flexibles, está referido al reemplazo de complejas
combinaciones de aluminio-papel-película, por combinaciones de sellado, película
metalizada y una impresión por el reverso; y nuevas ideas en los procesos de envasado
(formado, llenado y/o sellado).
Esta combinación de procesos ha proporcionado a los convertidores recursos para
adaptar composiciones y alcanzar el mejor desempeño al menor costo posible
(HOOVER, 2002).
2.2. Envases flexibles: sus funciones y objetivos
Los envases flexibles son cuerpos tridimensionales hechos de materiales complejos que
se dejan enrollar, doblar, formar y fraccionar. A estos materiales de envase compuestos
se les denomina genéricamente “laminados flexibles” como, por ejemplo una bobina de
laminado para leche en polvo. A los cuerpos tridimensionales hechos con ellos, se les
denomina envase flexible, tal como una bolsa de leche en polvo (MARQUEZ, 1997).
Los envases flexibles deben cumplir varias misiones, tales como:
Contener, proteger, ser procesable / maquinable, ser amigable con el medio ambiente,
presentar al producto, generar ahorro.
Estas funciones pueden ser cumplidas gracias a las propiedades las resinas
termoplásticas utilizadas en el diseño de envases (DONALDSON, 2003).
2.2.1. Contención. Debe proveer de resistencia mecánica, entre otros aspectos como los
que se citan a continuación:
Resistencia tensil y elongación
Esta propiedad frecuentemente determina la cantidad de material plástico que se necesita
para formar la pared de un envase, es decir constituye la capa estructural del envase.
Resistencia a la perforación y al rasgado
10
Muchos productos envasados presentan geometrías irregulares. Pueden presentar aristas
cortantes o puntas agudas, por lo tanto el material de envase debe ser resistente al daño
mecánico de estas formas características en ciertos alimentos envasados, cediendo
elásticamente ante el efecto de perforación, sin romperse ni deformarse.
Resistencia a bajas temperaturas
Una gran parte de los alimentos envasados tienen que mantenerse ya sea refrigerados o
congelados, para estar en óptimas condiciones de preservación al consumidor.
2.2.2. Protección. En cuanto a protección se incluyen aspectos tales como hermeticidad
de sellos y funciones de barrera:
Todos los envases flexibles deben ser cerrados de alguna manera, y la gran mayoría lo
son por termosellado. Este es un proceso en el cual una de las capas o láminas que
forman el envase, se funde con la otra capa para producir la unión de sellado (HOOVER,
2002).
En cuanto a protección se incluyen aspectos sobre la hermeticidad de los sellos y las
funciones de barrera:
Hermeticidad del sello: se debe presentar una integridad del termosellado.
Esto se logra conociendo el material de envase y las condiciones de sellado, es decir,
temperatura de sellado (termocuplas en buen estado), presión de sellado (que se aplique
una presión uniforme de las mordazas), tiempo de residencia del material en las
mordazas, tipos de materiales a envasar (monocapa, multicapa), tensión del film y
espesores de las películas. Cuando existe control sobre estos parámetros se evitarán
inconvenientes tales como que:
que el material de envase no presente fugas capilares (sellos con contaminantes o
arrugas), desuniformidad en los sellos, delaminaciones, residuos de material quemado,
degradación de la adhesión, baja resistencia del sello en caliente.
11
Funciones de barrera: la industria convertidora provee de envases a los distintos
envasadores de alimentos con bajas permeabilidades tanto a gases y vapores, como
también al oxígeno, luz y aromas, por lo que las barreras más empleados en la actualidad
se ilustran en el CUADRO 1. Además de otros gases como nitrógeno y dióxido de
carbono, utilizados en tecnologías para el envasado en atmósfera modificada (EAM /
MAP) y atmósfera controlada (EAC / CAP), la mezcla idónea de estos gases dependerá
del tipo de producto a envasar, del efecto buscado y de las propiedades de cada gas
(BALD et al, 2002)
CUADRO 1. Barreras más empleadas en la actualidad.
Monómero residual
Oxígeno, O2
Vapor de agua, H2O
Nitrógeno, N2 (para sistemas MAP / CAP)
Dióxido de carbono, CO2
Aromas
Olores
FUENTE: ENVAPACK (2000).
Hoy en día, como se observa en el CUADRO 2 la industria convertidora está en
condiciones de diseñar envases flexibles que cumplan con necesidades muy concretas,
sean estos de alta, media o baja barrera o bien una barrera modulado para el caso del
empaque de vegetales (NORIEGA, 2003).
Para estos fines es que debe existir una interacción muy estrecha entre productores de
materias primas (resinas), convertidores o fabricantes de envases flexibles, fabricantes
de las líneas automáticas de envasado y los productores o procesadores de alimentos
quienes serán los usuarios de estos envases.
CUADRO 2. Ejemplos típicos que requieren de barrera.
Aplicación
Conservación de vitaminas
Preservación de bebidas
Barrera requerida
Oxígeno
Dióxido de carbono
Respirabilidad
12
Soda
Preservación de carnes
Nitrógeno
frescas por MAP (atmósfera
modificada)
Empaque de carnes frescas
rojas y conservación de su
color (Mioglobina)
Empaque de frutas y
verduras
Conservación de salsa de
Oxígeno
tomates y su color
Preservación de crocantes y Vapor de agua
snacks
FUENTE: GREENGRAS (1995).
Oxígeno
Oxígeno, Vapor de agua
2.2.3. Capacidad de procesamiento. Es importante considerar los siguientes aspectos:
Propiedades térmicas del envase, es decir, si es capaz de ser horneable, esterilizable u
otro método de aplicación directa de calor, además de ser congelable.
Resistencia del sello en caliente (hot-tack), sobre todo para productos
pesados, alimentos con puntas agudas (snacks).
Propiedades mecánicas del envase, que pueda ser utilizado en una máquina
formadora-envasadora automática, por lo que el material flexible debe presentar ciertas
características tales como:
Buena capacidad de elongación (orientación) y estabilidad dimensional para un
termoformado adecuado.
Coeficiente de fricción (COF) adecuado, para su óptimo deslizamiento y velocidad de
trabajo en la máquina formadora-envasadora.
13
2.2.4. Respeto al Medio ambiente. El uso de materiales poliméricos para la fabricación
de envases flexibles en alimentos se mantiene en aumento desde hace ya varios años,
por lo cual es importante indagar en aspectos que relacionan la interacción entre los
envases plásticos y la protección del medio ambiente.
El Polietileno como material plástico es uno de los polímeros de mayor aplicación a
nivel industrial, por este motivo es imprescindible conocer su comportamiento e impacto
sobre el medio ambiente desde el punto de vista de su reciclado. Tanto en sus
presentaciones de alta densidad así como de baja densidad (PEAD y PEBD
respectivamente) presenta variadas alternativas de reciclaje, tales como:
Reciclado mecánico: el Polietileno es reciclable porque se vuelve a fundir y transformar
en producto final. Este material reciclado es utilizado para la fabricación de bolsas de
residuos, madera plástica para postes, marcos, film para agricultura, etc .
Fuente energética: constituye una buena alternativa como combustible, proporcionando
energía eléctrica y calor, puesto que los residuos de polietileno contienen una energía
comparable con la de los combustibles fósiles.
Reciclado Químico: son cada vez más las complejas técnicas que permitirán reciclar
químicamente a variados materiales plásticos, con el fin de recuperar los componentes
iniciales para su reutilización como materia prima, optimizando al mismo tiempo la
disponibilidad de recursos.
Rellenos sanitarios: si las alternativas anteriores no son viables, está la posibilidad de
enterrar los residuos en rellenos sanitarios, los cuales son inocuos para el medio
ambiente. Debido a su naturaleza poseen gran inercia química, lo que garantiza que los
residuos no generen lixiviados de productos de degradación que se puedan transferir al
suelo, aire o a aguas subterráneas.
Si bien existen más de cien tipos de plásticos, los más comunes son sólo seis, y se los
identifica con un número dentro de un triángulo para los efectos de facilitar su
14
clasificación para el reciclado como se observa en el CUADRO 3, ya que las diferentes
características de los plásticos exigen generalmente un reciclaje por separado.
Existe una denominación siete que es para materiales plásticos conformados por más de
un polímero, esto incluye a los materiales coextruídos, es decir aquellos conformados
por Polietilenos de baja densidad (PEBD) y Poliamidas (PA) u otro material de barrera,
además de los coextruídos laminados, que son aquellos que se les incorpora una capa de
Poliéster (PET).
En las legislaciones internacionales como Comunidad Económica Europea, Estados
Unidos y Japón, los envases plásticos deben declarar su composición por medio de un
logo de reciclaje, que corresponde a un triangulo y el numero en su interior.
CUADRO 3. Simbología de reciclaje.
TIPO / NOMBRE
TIPO 1, POLIETILENO
TEREFTALATO (PET)
CARACTERISTICAS
PRODUCIDO A PARTIR
DE ACIDO TERFTALICO
Y ETILENGLICOL POR
POLICONDENSACIO
TIPO 2, POLIETILENO
TERMOPLASTICO
DE ALTA DENSIDAD
OBTENIDO DEL
(PEAD)
ETILENO
TIPO 3, CLORURO DE
43 % GAS y 57 % SAL
POLIVINILO (PVC)
COMUN CON ADITIVOS
PARA RESISTENCIA
MECANICA
TIPO 4, POLIETILENO
TERMOPLASTICO
DE BAJA DENSIDAD
OBTENIDO DEL
(PEBD)
ETILENO
TIPO 5, POLIPROPILENO TERMOPLASTICO
(PP)
OBTENIDO POR
POLIMERIZACION DEL
PROPILENO
TIPO 6, POLIESTIRENO
POLIMERO DE
(PS)
ESTIRENO MONOMERO
TIPO 7, MATERIALES
COEXTRUIDOS O
MATERIALES
COMPUESTOS
USOS / APLICACIONES
LAMINACIONES Y
ENVASES PARA
BEBIDAS, ENVASES AL
VACIO
ENVASES PARA
LACTEOS Y BOLSAS DE
SUPERMERCADO
PELICULAS FLEXIBLES
PARA ENVASADO DE
CARNES, FIAMBRES Y
VERDURAS
BOLSA DE TODO TIPO Y
PARA ENVASADORAS
AUTOMATICAS
PELICULA / FILM PARA
ALIMENTOS, SNACKS Y
GOLOSINAS
ENVASES PARA
YOGHURT, HELADOS,
DULCES, ADEMAS DE
BANDEJAS Y VASOS
ENVASES PARA
SISTEMAS AL VACIO Y
15
LAMINADOS
FABRICADOS CON
DISTINTAS RESINAS
FUENTE: GREENPEACE (2004).
2.2.5.
ATMOSFERAS
PROTECTORAS
Presentación del producto. El envase es un elemento muy importante de
atracción para el potencial cliente. Por ello el envase flexible debe presentar propiedades
ópticas adecuadas tales como: brillo, transparencia u opacidad.
Además de soportar una impresión con un diseño atractivo, colorido, además de proveer
toda la información necesaria para el consumidor (declaración de ingredientes, aporte
nutricional, fecha de elaboración y fecha de vencimiento, país de origen, etc).
Debe ser de fácil manipulación y apertura, de manera que se adapte a todo tipo de
público.
2.2.6. Costos. Por último y no menos importante, se debe considerar el costo, que en
muchos casos es el factor decisivo entre un tipo de envase y otro.
Con el avance en el campo de las resinas plásticas, hoy día se pueden obtener películas
mucho más delgadas que antaño, incluso con mejores propiedades mecánicas y de
barrera, lo que reduce el peso del envase (SIGDOPACK, 2002).
Tienen la posibilidad de ser utilizados en máquinas automáticas, lo que conlleva a un
aumento de la productividad, por mayor velocidad de procesamiento, reducción de
desperdicios y de tiempos muertos.
Sin embargo, cuando se utilizan envases más estructurados como lo son los envases de
barrera, su costo pude aumentar relativamente dependiendo del número de capas que
contenga el envase, si es laminado o no, además se de be considerar si es de alta, media
o baja barrera. Esto debido a que las resinas utilizadas conforme mayores sus
prestaciones más alto es su costo (SERRAT, 2003).
16
Como se ilustra en la FIGURA 1 los precios de las resinas de consumo masivo siguieron
muy de cerca el comportamiento del precio del petróleo, y a excepción del PET
(Poliéster o Tereftalato de polietileno) sufrieron un aumento significativo durante el
2003. El sobreabastecimiento de comienzo de año como medida preventiva frente al
conflicto en Medio Oriente fue uno de los factores responsables de este fenómeno.
FIGURA 1. Relación precio resinas con precio petróleo.
FUENTE: REVISTA TECNOLOGIA DEL PLASTICO (2004).
17
Las resinas con mayor incremento de acuerdo a la CUADRO 4 fueron el Polietileno de
alta densidad (PEAD) y el Polietileno de baja densidad lineal (PEBDL), y la demanda de
Poliestireno (PS) se redujo porque sigue cediéndole terreno al Polipropileno (PP) en
envases para alimentos (SERRANO, 2004).
CUADRO 4. Precios de las resinas de consumo masivo durante 2003.
RESINA
ENERO
US$/Kg
1,19
JUNIO
US$Kg
1,36
DICIEMBRE VARIACION
US$Kg
ANUAL %
1,43
20,2
LDPE, extrusión de
propósito general
LLDPE, buteno
0,86
1,06
1,14
HDPE, uso general
0,88
1,09
1,17
PP, homopolímero uso 0,90
1,10
1,10
general
PP, copolímero
1,23
1,43
1,44
mediano impacto
PET, grado botella
1,43
1,65
1,49
GPS, uso general
0,97
1,17
1,11
HIPS
1,05
1,16
1,17
PVC, homopolímero
0,72
0,83
0,83
uso general
FUENTE: REVISTA TECNOLOGIA DEL PLASTICO (2004).
32,6
33,0
22,2
17,1
4,2
14,4
11,4
15,3
2.2.7. Relación envase contenido. La migración de componentes y residuos de los
materiales de envase a los alimentos, es un fenómeno de gran relevancia práctica, al
originar la incorporación de sustancias no deseadas que, en ocasiones se traducen en
alteraciones de las características sensoriales y nutritivas de los alimentos, o la
incorporación de sustancias tóxicas que generan el rechazo del producto por parte del
consumidor. Además podrían afectar las características físico-químicas y mecánicas del
envase (GALOTTO y GUARDA, 2002).
Los fenómenos de interacción envase / alimento podrían desatar cambios graduales con
el tiempo, en la calidad del alimento por efecto de migración de componentes desde la
matriz polimérica, o bien pérdida de sustancias y/o componentes por fenómenos de
18
permeación y sorción. Por tanto, los componentes que conforman un material de envase,
deben presentar listas positivas de utilización de resinas para contacto directo con
alimentos y cumplir los límites en cuanto a fenómenos de migración total y específica.
Todo esto de acuerdo a la legislación nacional (RSA), Legislación estadounidense
(FDA), Comunidad Económica Europea (CEE) y Mercado Común del Sur
(MERCOSUR).
2.2.7.1.
Legislación nacional. En Chile la legislación recogida en el reglamento
sanitario de los alimentos, se define lo que es envase y establece límites de migración
potencial para el estireno.
Nuevo Reglamento Sanitario de los Alimentos. Artículo 122 letra c
Envase: cualquier recipiente que contenga alimentos como producto único, que los cubre
total o parcialmente y que incluye embalajes y envolturas. Un envase puede contener
varias unidades o tipos de alimentos envasados (CHILE, 1998).
Nuevo Reglamento Sanitario de los Alimentos. Artículo 126
Todos los utensilios, recipientes, envases, embalajes, envolturas, laminados, películas,
barnices, partes de aparatos, cañerías y accesorios de material plástico que se hallen en
contacto con alimentos y sus materias primas, no deben contener como monómeros
residuales más de 0,25% de Estireno, 1ppm de Cloruro de vinilo y 11 ppm de
Acrilonitrilo. Asimismo todos los objetos de materias plásticas no deben ceder a los
alimentos más de 0,05 ppm de Cloruro de vinilo o de Acrilonitrilo, y ninguna sustancia
utilizada en la fabricación de materias plásticas que puedan ser nocivas para la salud
(CHILE, 1998).
Definiciones.
Permeabilidad: Proceso de transferencia de masa a través del material de envase por
gradiente de concentración con el entorno exterior, presión y es sensible a la
temperatura. Donde las moléculas deben disolverse en la estructura de la película,
19
segundo las moléculas se difunden a través de las capas de la estructura y tercero las
moléculas se recomponen en el lado opuesto de la pared de la estructura.
Adsorción: Es un proceso de transferencia de masa del alimento al interior de la matriz
polimérica. Esta adsorción puede ir asociada a otros fenómenos conocidos como
migraciones.
Migración: Corresponde a un proceso de transferencia de masa desde el material de
envase al alimento, debido a efectos de naturaleza físico-química.
Migración Global: Cantidad total de los componentes del material de envase que son
transferidos al alimento sean estos conocidos o no.
Migración Específica: Cantidad de una sustancia concreta e identificable que es
transferida al alimento y presenta un interés particular por sus características
toxicológicas, o por problemas de alteraciones organolépticas.
Migración Potencial: Cantidad máxima de una sustancia presente en un material de
envase, que potencialmente pudiese ser transferida al producto alimenticio envasado.
Legislación internacional.
a. Comunidad Económica Europea (CEE)
La directiva marco 89/109/CEE, tiene como objetivo la normalización de la legislación
de los estados miembros sobre los materiales y objetos en contacto con alimentos.
En su artículo 1, esta directiva define como campo de aplicación, todos los materiales
que están destinados a entrar en contacto con productos alimenticios, con las exclusiones
de las envolturas, los recubrimientos, las instalaciones fijas de agua potable. En el
articulo se establecen los principios básicos de la directiva:
Un material no debe producir defectos organolépticos inaceptables del alimento con el
que entra en contacto.
20
No deben migrar productos provenientes de los mismos, en cantidad que signifique un
riesgo para la salud.
El artículo 3 determina la estructura de las regulaciones y las directivas específicas,
siendo los objetivos fundamentales las definiciones y regulaciones de las migraciones
global y específica, así como la incorporación de las sustancias autorizadas para la
fabricación de materiales que van a estar en contacto directo con alimentos.
La medida de la migración es una medida intrínseca de la inercia del material de envase
frente a los diferentes alimentos, pero también es una medida indirecta para conocer la
resistencia del material a la agresión del alimento, evitando su deterioro que haría en su
caso inadecuado el envase, como es el caso de los polietilenos de baja densidad capaces
de adsorber en su estructura aceites que provocan una modificación de su matriz
polimérica favoreciendo la cesión de oligomeros.
Las migraciones específicas, sin embargo, son las más importantes a tener presente para
la seguridad del consumidor. A través de la determinación de estas migraciones, se
puede determinar la exposición a diferentes monómeros y aditivos de toxicidad
conocida, por lo que se establecen limitaciones más estrictas de migración.
Siendo estos: límite de migración global 60 mg/ Kg o 10 mg/ cm².
Entre los monómeros de interés toxicológico se encuentran: Cloruro de vinilo, Estireno,
Butadieno, Acrilonitrilo y Acido Terftálico, los cuales son componentes de polímeros
tan comunes como PVC (Cloruro de Polivinilo), PS (Poliestireno), ABS (AcrilonitriloButadieno-Estireno) y PET (Polietileno Tereftalato).
b. Mercado Común del Sur (MERCOSUR)
El objetivo de la legislación Mercosur es proteger la salud del consumidor, estableciendo
requisitos para controlar la contaminación de los alimentos como resultado del paso de
componentes desde los materiales en contacto con aquellos. En la actualidad
MERCOSUR tiene un organismo ejecutivo que es el Grupo Mercado Común (GMC),
21
quien orienta y coordina las tareas de los subgrupos técnicos. En este caso la
problemática de los envases alimenticios le corresponde al Subgrupo Técnico 3.
Un envase alimentario definido por la resolución GMC 3/92, es como sigue:
“Todo artículo en contacto directo con alimentos que se usa durante la elaboración,
fraccionamiento, almacenamiento, comercialización y consumo de alimentos”. (Se
incluye en la denominación: recipientes, maquinas, cintas transportadoras, cañerías,
aparatos, accesorios, utensilios, válvulas y similares)
Resolución GMC 3/92
Sólo se permite el uso de sustancias que estén incluidas en listas positivas. Listas
positivas son enumeraciones taxativas de las sustancias que han probado ser
fisiológicamente inocuas en ensayos con animales, y cuyo uso está autorizado para la
fabricación de materiales en contacto con alimentos (ARIOSTI, 2000).
Listas Positivas, incluyen: materiales básicos, aditivos y componentes menores.
Restricciones:
límites
de
composición,
límites
de
migración
específica,
prohibiciones/autorizaciones de utilizar sustancias específicas en contacto directo con
ciertos alimentos.
RESOLUCION 32/97: Clasificación de Alimentos
TIPO 1: Acuosos no ácidos
TIPO 2: Acuosos ácidos
TIPO 3a: Acuosos no ácidos y grasos
TIPO 3b: Acuosos ácidos y grasos
TIPO 4: Grasos
22
TIPO 5: Alcohólicos
TIPO 6: Sólidos secos o de acción extractiva poco significativa
RESOLUCION 32/97: Simulantes
Agua Destilada: Alimentos acuosos no ácidos
Solución de ácido acético 3% p/v: Alimentos acuosos ácidos
Solución de Etanol 15% v/v: Alimentos alcohólicos
n-Heptano y Aceite de oliva: Alimentos grasos
Límite de Migración Global: 50 mg / Kg o 8 mg / dm2
c. Estados Unidos
El organismo rector en los Estados Unidos es la FDA (FOOD AND DRUG
ADMINISTRATION), quien regula las resinas usadas en contacto directo con alimentos
y que estos cumplirán su fin y las hace efectiva a través de los Códigos Federales de
Regulaciones (CFR) Capítulo 21 secciones 170 a 199 y que dentro de los monómeros de
interés toxicológico se encuentran: Cloruro de Vinilo, Estireno, Butadieno, Acrilonitrilo
y Acido Terftálico, los cuales son componentes de polímeros tan comunes como PVC
(Cloruro de Polivinilo), PS (Poliestireno), ABS (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno) y
PET (Polietileno Tereftalato), de igual forma como lo informan las listas de la
Comunidad económica Europea (CEE) y Mercado Común del Sur (MERCOSUR).
2.2.7.4. Deterioro en alimentos. Según FENNEMA (1993) los envases flexibles deben
ser capaces de evitar y/o minimizar los efectos causados por reacciones que conducen a
deterioro en la calidad de los alimentos o que afecten su seguridad, entre estos se
cuentan:
Pardeamiento no enzimático
23
Hidrólisis de lípidos
Oxidación de lípidos, denaturación de las proteínas
Entrecruzamiento molecular de proteínas
Hidrólisis de oligo y polisacáridos
Hidrólisis de proteínas
Síntesis de polisacáridos
Degradación de pigmentos naturales
Cambios glicolíticos
Efectos del oxígeno
Oxidación de proteínas (degradación del valor nutritivo)
Oxidación de vitaminas C, E
Cambio de sabor por oxidación de los lípidos (muy susceptibles en ácidos grasos
poliinsaturados y fosfolípidos)
Cambio de sabor por oxidación de grasas y aceites esenciales: generación de aldehídos y
cetonas
Degradación de pigmentos naturales: clorofilas, mioglobinas, antocianinas y
carotenoides
Efectos de la luz
Inicia y/o acelera los cambios que deterioran la calidad del alimento. Tiene un efecto
catalítico
Genera cambios en el color y en el sabor de los productos alimenticios
24
Los efectos catalíticos son mayores en el rango de menores longitudes de onda y UV
Efectos del agua (aw)
Influye en la reactividad química. Puede actuar como reactante o como solvente
El valor aw determina reacciones químicas y enzimáticas que reducen la vida del
alimento
La velocidad de cambio de las propiedades de los alimentos se puede retardar o acelerar
según el valor de aw
Genera cambios en la textura de los alimentos (alimentos conteniendo azúcares y
almidones)
Determina el crecimiento de microorganismos
2.3. Materiales empleados en el diseño de envases flexibles y
sus funciones
2.3.1.
Envases pasivos. La inmensa variedad y disponibilidad de materiales con
diversas propiedades permite al fabricante de envolturas flexibles “confeccionar a
medida” un tipo de material de envase para cada aplicación, por lo que no existe un
envase universal.
Un envase flexible se constituye de cuatro capas fundamentales, las cuales comprenden
una capa estructural, capa de barrera, capa de sello y capa adhesiva. A estas capas se les
puede incorporar aditivos y concentrados para la modificación de los materiales
plásticos. Estos aditivos y concentrados son premezclados en un proceso fuera de línea o
bien en línea durante la extrusión o coextrusión
con la(s) resina (s) base para
comunicarle nuevas propiedades u otra apariencia al producto final, permitiendo así
obtener un producto diferenciado. Vale decir, se puede obtener un envase flexible activo
o pasivo y de mayor valor agregado.
25
Se pueden utilizar agentes antibloqueo, aditivo que se agrega a las películas plásticas
para evitar que se adhieran entre sí. Los aditivos antiestáticos son importantes, para
disipar la carga estática durante el envasado, sobre todo en productos en polvo (leche,
café).
Otros aditivos contienen filtro UV y concentrados para darle color a las películas,
además hoy en día se cuenta con nanocompuestos basados en un tipo de arcilla que se
dispersa en la matriz polimérica entregando propiedades de barrera mejorada, rigidez y
alta claridad, ya que los envases de barrera generados por coextrusión presentan
importantes índices de nubosidad (haze), (ZALAMEA, 2003).
Componentes de cada capa.
Capa Estructural: El de uso más difundido es el Polietileno de baja densidad
su sigla es (LDPE), polímero convencional. También el Polietileno de baja densidad
lineal (LLDPE), Polietileno de ultra baja densidad (ULDPE), Polietilenos Metalocenos y
Polipropileno (PP), (GALLOTTO y GUARDA, 2002) .
Con estos se puede obtener un film monocapa. La lámina hecha de este material es
suave al tacto, flexible y fácilmente estirable, tiene buena claridad, provee una barrera al
vapor de agua pero presenta una baja barrera al oxígeno. No tiene olor o sabor que pueda
afectar al producto empacado, y es fácilmente sellable por calor.
Capa de Barrera: en general los polímeros de barrera son aquellos que protegen al
producto envasado durante su tiempo de vida en anaquel (shelf life) y tienen diferentes
permeabilidades al oxígeno O2TR (Oxigen transmisión rate) dependiendo de su grado de
barrera como se señala a continuación (ROBERTSON, 1993). Los polímeros y las
combinaciones de estos entregan diferentes grados de barrera al conformar un envase
flexible, dentro de las cuales están los envases de: alta barrera, mediana barrera, baja
barrera y barrera modulada.
26
Dependiendo del grado de protección que ofrezca el envase, este permitirá permear
mayor o menor cantidad de oxígeno en el tiempo, que incidirá en la vida útil del
alimento, así como se muestra en el CUADRO 5, ya que los cambios químicos
(oxidación lipídica) o microbiológicos (crecimiento bacteriano) se ven acelerados con la
presencia de oxígeno. Controlar entonces la tasa de ingreso de oxígeno al interior del
envase es un atributo crítico del envase de barrera.
CUADRO 5. Requerimientos de barrera a oxígeno
PRODUCTO
MAXIMA O2TR
(cm³ / m² * 24h)
0,2
0,8
1,5
0,8
0,8
0,8
2
KETCHUP
CAFE SOLUBLE
ACEITE COMESTIBLE
MOSTAZA
MAYONESA
NUECES
MANTEQUILLA DE
MANI
ENCURTIDOS
15
MERMELADAS
2
FUENTE: ROBERTSON (1993).
VIDA UTIL ESPERADA
(años)
1-1,5
1
1
1
1
1
1
1-1,5
1-1,5
Polímeros de alta barrera son aquellos que protegen al producto envasado durante su
tiempo de vida en anaquel (shelf life) y tienen una permeabilidad al oxígeno (O2TR)
menor a 2 cm3 * mil / 100 pg2 * día * atm, a 23°C y 0% HR; (*) 1 mil= 25 µm, entre los
polímeros de alta barrera se cuentan el cloruro de polivinilideno (PVDC), alcohol etil
vinílico (EVOH) o combinaciones de estos con poliamidas (PA).
Polímeros de mediana barrera son aquellos que presentan una permeabilidad al oxígeno
(O2TR) menor a 50 cm3 * mil / 100 pg2 * día * atm, a 23°C y 0% HR; (*) 1 mil= 25 µm,
bajo esta clasificación se cuentan poliamidas (PA) laminadas con polietileno tereftalato
(PET).
27
Polímeros de baja barrera son aquellos que presentan una permeabilidad al oxígeno
(O2TR) menor a 200 cm3 * mil / 100 pg2 * día * atm, a 23°C y 0% HR; (*) 1 mil= 25
µm, bajo esta clasificación se cuentan polietilenos de alta densidad (PEAD) más
poliamidas (PA) delgadas.
Polímeros de barrera modulada presentan una transmisión de oxígeno menor a 1000 cm3
* mil / 100 pg2 * día * atm, a 23°C y 0% HR; (*) 1 mil= 25 µm, son usualmente films
perforados o de alta permeabilidad, presentándose dentro de estos films se encuentran
los copolímeros de etil vinil acetato (EVA) y polietilenos de ultra baja densidad
(PEUBD).
CUADRO 6. Propiedades de barrera.
NOMBRE
RESINA
COMERCIAL
PVDC(CLORURO DE POLIVINILIDENO) SARAN 515
PVDC(CLORURO DE POLIVINILIDENO) SARAN 416
EVOH (ALCOHOL ETIL VINILICO)
EVAL F
PA 6 AMORFA (POLIAMIDA)
GRILON G21
PA 6 AMORFA (POLIAMIDA)
SELAR PA 3426
PET (POLIETILIENO TEREFTALATO)
MYLAR M 30
PP (POLIPROPILENO)
GENERICO
PEAD(POLIETILIENO ALTA DENSIDAD) GENERICO
PEBD(POLIETILIENO BAJA DENSIDAD) GENERICO
(1) O2TR cm3 * mil / 100 pg2 * día * atm, 23°C y 0 % HR
O2TR (1)
0,01
0,08
0,013
1
1,2
6,9
150
150
550
WVTR(2)
0,13
0,05
3,8
22
24
1,2
0,4
0,38
1,14
WVTR g * mil / 100 pg2 * día * atm 100°F y 90 % HR
FUENTE: NORIEGA (2001).
En el CUADRO 6 se listan los polímeros con sus respectivas permeabilidades tanto a
oxígeno como a vapor de agua, pero estos también presentan permeabilidades a otros
gases. Por esta razón los fabricantes de resinas para envases flexibles entregan
aproximaciones para otros gases como CO2 y N2, a partir de las permeabilidades a
oxígeno y estas relaciones son las siguientes (EXXON MOBILE CHEMICALS, 2004):
28
CO2 puede ser 3 a 5 veces la O2TR, 23°C y 0% HR
N2 puede ser 0,2 a 0,4 veces la O2TR, 23°C y 0% HR
Comportamiento de los Materiales Plásticos de Barrera: las tendencias y los desarrollos
actuales del mercado de los materiales plásticos de barrera son la sustitución de los
polímeros que contienen cloro y el uso racional de estos, es decir, se desea obtener el
mismo nivel de barrera con menor espesor de material plástico, tanto en los envases
laminados como coextruidos.
Los materiales plásticos de barrera en el sector de envases tiene como función alargar la
vida en el anaquel de los alimentos y de las bebidas, ya que estos impiden o disminuyen
considerablemente el paso de los gases y volátiles desde o hacia el interior del empaque
(ARIOSTI, 2000).
La permeabilidad de los gases en los materiales de envase es un proceso de transporte de
gases que tiene lugar en varias etapas: adsorción en la superficie del material plástico,
posteriormente, la difusión a través del mismo y finalmente, la desorción ya sea en el
producto o en el entorno (GALOTTO y GUARDA, 2003). Entonces, la permeabilidad
de un polímero puede ser determinada considerando la ecuación de transporte de un gas
como lo muestra la siguiente ecuación.
29
La permeabilidad en materiales multicapa se puede calcular con la ecuación 2
conociendo las permeabilidades para cada componente del envase, de la siguiente forma
(GREENGRAS, 1995):
Según ARIOSTI (2000) los factores que influyen en la permeabilidad a gases se
cuentan:
Naturaleza del polímero:
Estructura química, grado de cristalinidad, grado de entrecruzamiento, densidad, aditivos
y humedad relativa.
Naturaleza del gas
Volatilidad, tamaño molecular y naturaleza química.
Espesor
En la FIGURA 2 se representa la dependencia de la permeabilidad en función del
espesor de la película a distintos gases.
FIGURA 2. Permeabilidad en función del espesor.
30
Temperatura
Propiedades mecánicas
Tensión, orientación
Existen materiales tales como el Alcohol Etil Vinílico (EVOH), Poliamidas (PA),
Cloruro de Polivinilideno (PVDC), Polietileno Tereftalato (PET). Todos para ser usados
en estructuras multicapas. Estos materiales se presentan como films flexibles. El Alcohol
Etil Vinílico (EVOH), va siempre laminado con otros films que presentan características
de sello, semirigidez y termoformabilidad. Sus principales características son su alto
brillo, muy transparente y excelente barrera a los gases y aromas, resiste temperaturas de
esterilización de hasta 125 °C (VAS, 1999).
En tanto el Cloruro de Polivinilideno (PVDC), así como el EVOH se presenta como
film flexible siempre asociado a otros films que le otorgan semirigidez,
termoformabilidad y posibilidad de ser esterilizable, se presenta como un film de alta
31
barrera en especial a oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno, además del vapor de agua
(VAS, 1999).
La Poliamida (PA) es utilizada en coextrusión para la obtención de film, ya que presenta
buen comportamiento como barrera a gases, aromas y vapor de agua. Además es muy
resistente frente a la perforación y rasgado, aún a altas temperaturas.
El Poliéster (PE) es utilizado para conformar envases de barrera, especialmente frente a
dióxido de carbono y aromas. Va siempre laminado con otros materiales y utilizado
frecuentemente para estampar impresiones, debido a su alta cristalinidad y transparencia,
además este material presenta excepcionales características mecánicas y dimensionales a
altas temperaturas (DUPONT COMPANY. INC, 2003).
NORIEGA (2003), señala que se ha desarrollado una nueva familia de polímeros dentro
de la categoría de polímeros de cristal líquido, LCP, (liquid-crystal polymers), diseñados
específicamente para la coextrusión de películas y láminas plásticas. Este tipo de
polímeros posee una muy alta barrera a gases, tales como, oxígeno y dióxido de carbono,
así como a vapor de agua. Los LCP presentan una combinación única de alta barrera a
gases y aromas.
Adicionalmente tienen una excelente resistencia química, superior a resinas de barrera
convencionales como EVOH o PVDC. De otro lado la barrera al oxígeno no se debilita
con la presencia de humedad como es el caso del EVOH, haciéndolo ideal para
empaques que requieren esterilización aún a altas temperaturas, hasta 250 ° F. El costo
actual de este tipo de polímeros es del orden de 10 dólares/libra, sin embargo no se
considera alto ya que se utilizan espesores entre 2 y 5 micras para la capa de alta barrera
en la coextrusión de películas y láminas.
Multicapas con LCPs
Algunas de las estructuras de las películas multicapa de LCPs de alta barrera
desarrolladas para la coextrusión son las siguientes:
32
LDPE / Adhesivo / LCP / Adhesivo / LDPE
Se trata entonces de una película de 5 capas, simétrica, flexible, suave y cuya capa de
alta barrera está conformada por un LCP de 5 micras de espesor.
Otra estructura de película multicapa de alta barrera con LCP sería:
PP / Adhesivo / LCP / Adhesivo / PP
Esta última es una lámina de 5 capas, simétrica, semirígida y cuya capa de alta barrera
está conformada por un LCP entre 5 y 10 micras de espesor.
Capa de Sello: Esta capa es de suma importancia, ya que será la que va estar en contacto
directo con el alimento, por lo que los materiales utilizados en esta capa son inocuos
evitándose cualquier tipo de reactividad.
Permite obtener un sellado hermético del envase, logrando altas resistencias del sello
tanto en frío como en caliente. Además debe permitir el sellado cuando hay
contaminantes, ya que durante el envasado se pueden adherir partículas de polvo, grasa.
También será la capa que dará la estructura al envase. Existen alternativas de resinas
para la capa de sello, tales como: Polietileno de baja densidad (PEBD), Polietileno de
baja densidad lineal (PEBDL), además de otros de última generación de buen
desempeño, tales como copolímeros de Etil Vinil Acetato (EVA), Inómeros y
Plastómeros, este último basado en catalizadores metalocénicos (DOW CHEMICAL,
2004).
Capa Adhesiva: una razón importante detrás de los envases multicapa es su
funcionalidad como barrera protectora contra contaminantes o gases. Para esto, las
estructuras multicapa barrera contienen resinas que ofrecen tasas diferenciales de
transmisión de gases. Por ejemplo, en muchos envases se requiere de una barrera total o
parcial al oxígeno para proteger al producto de la oxidación o bien se requiere una
barrera a la transmisión de vapor de agua a fin de evitar que el producto envasado pierda
humedad.
33
Estructuras de este tipo contienen resinas que no son generalmente afines o compatibles
por lo que la coextrusión de múltiples polímeros requiere que las capas adyacentes
retengan su adhesión durante el envasado, distribución y almacenamiento del producto
envasado a lo largo de su vida útil. Cuando dos polímeros en una coextrusión son
disímiles hasta el punto de que no hay suficiente fuerza de adhesión entre ambos bajo
condiciones de extrusión normales, entonces, se necesita de un polímero adhesivo para
unir a los mismos en la película, un ejemplo es el caso de la coextrusión con EVOH
unido por adhesivo de coextrusión a PEBD (SERRAT, 2003).
La función de los polímeros adhesivos, que constituyen las llamadas capas adhesivas,
que están en contacto por un lado con la resina barrera y por el otro con el polietileno, es
evitar la delaminación de la estructura por falta de compatibilidad de los componentes
integrantes (SERRAT, 2003).
La adhesión, en términos generales, es descrita como función de la compatibilidad
reológica, tensión superficial, condiciones de proceso, contacto interfacial y reacciones
químicas de superficie. El adhesivo esta basado en polietileno o un copolímero de
etileno, los cuales son modificados con anhídrido maleíco. Estos contienen grupos
reactivos para promover la reacción química entre las interfases Polietileno (PE) /
Adhesivo, Adhesivo / Poliamida (PA), Adhesivo / Alcohol etilivinílico (EVOH). Estas
estructuras pueden variar dependiendo de los requerimientos del envase, por lo que
puede ser múltiples las alternativas como se lista en el CUADRO 7.
De aquí pueden resultar estructuras tales como:
CUADRO 7. Estructuras posibles para un envase flexible.
PEBD o PEBD+PEBDL
ADHESIVOS DE COEXTRUSION
PA o EVOH
ADHESIVOS DE COEXTRUSION
PEBD, EVA o PA
FUENTE: DOW CHEMICAL COMPANY (2004).
34
2.3.2. Envases activos. En la actualidad la tecnología de envases activos es un área
dinámica de investigación en la que el producto desarrollado, además de presentar las
funciones tradicionales de un envase flexible pasivo (contención, protección, y
conservación), incluye aditivos que contribuyen a solucionar problemas específicos del
producto a envasar (GALOTTO y GUARDA, 2002) y se asocian a tecnologías de
envasado como la atmósferas protectoras y envasado a vacío.
El envasado en atmósfera protectora tiene dos variantes:
Envasado en atmósfera modificada (EAM / MAP) : se sustituye simplemente
la atmósfera normal por una mezcla de gases determinada, la composición inicial no se
mantiene constante.
Envasado en atmósfera controlada (EAC / CAP) : se fija una composición o
mezcla de gases y se mantiene constante durante todo el período de almacenamiento
(BALD et. al, 2002).
Los equipos de envasado en atmósfera protectora se pueden clasificar en dos tipos:
Sistema de purga o barrido de gas (gas flushing): en estos, el aire se desplaza por el gas
de la mezcla de protección. Las máquinas de este tipo trabajan a partir de una única
bobina de film que forma una bolsa con tres soldaduras. El gas se introduce por un
inyector que se prolonga hasta un poco antes de la zona de sellado. Las envasadoras
pueden ser:
Verticales: se emplean para el envasado de productos granulares y de fácil
desplazamiento como frutos secos, cafés, pastas, cereales para desayuno y snacks. En
ellas, la bolsa, que en definitiva es el envase se forma por el paso del film por el
conformador tubular vertical (el tubo inyector es concéntrico con aquel), el producto se
dosifica con una cantidad determinada de producto, para luego ser sellado el envase y
cortado, la FIGURA 3 muestra una isométrica de una envasadora vertical, en donde se
35
puede apreciar el rollo de película en forma de film continuo y la boquilla formadora del
envase.
FIGURA 3. Isométrica de Envasadora horizontal.
Líneas folw-pack: el principio de funcionamiento es similar al anterior, pero
esta trabaja en forma horizontal. Igualmente trabaja en forma continua y son de alto
rendimiento, FIGURA 4.
FIGURA 4. Isométrica Envasadora horizontal.
36
Líneas envasadoras BDF (retráctiles) : se utilizan las mismas envasadoras
que para el envasado flow-pack pero con el túnel de retractilado a continuación. El BDF
es un film de alta barrera con elevada contractibilidad que se emplea rodeando a una
barqueta preformada.
Sistema de llenado por método de vacío compensado: en estos sistemas, el gas o mezcla
de gases se introduce favorecido por la creación de un vacío previo en el interior del
envase. Este principio garantiza la sustitución total de la atmósfera original:
Cerradoras de barquetas : son semiautomáticas. El llenado se realiza en el
interior de una cámara o molde en donde se hace el vacío y la inyección posterior de gas.
El rendimiento es bajo.
Envasadoras de campana: el principio es parecido al anterior, pero trabajan
sólo con bolsa prefabricadas con tres soldaduras y el cuarto lado abierto para la
introducción del producto y la inyección de gas.
37
Líneas termoformadoras: en ellas se termoforman las barquetas a la vez que
una bobina superior de film se suelda sobre ellas formando la tapa. En el momento de
sellado se realiza el vacío y los envases acabados se separan en una cortadora.
Los films para este tipo de envasado deben cumplir con requisitos de resistencia
mecánica (abrasión, perforación), impermeabilidad al oxígeno e inercia química (no
deben transmitir al alimento olores ni componentes indeseables). Los polímeros más
utilizados son: polietileno, poliamida, polipropileno, cloruro de polivinilo, cloruro de
polivinilideno, poliéster y combinaciones multicapa para aprovechar las cualidades
individuales y reducir costos (BALD et al, 2002).
Este concepto de envases comprenden a aquellos que absorben oxígeno, humedad,
etileno, dióxido de carbono, envases que liberan agentes antimicrobianos, antioxidantes
e incluso aromas.
Existen alternativas como el uso de zeolitas (PEREZ y SOTO, 2000), estos son
minerales con gran área superficial y estructura porosa cuyo principio se basa en el
fenómeno de adsorción. Este mineral puede ser incorporado a la matriz polimérica
durante el proceso de extrusión. Una aplicación directa de estos envases es en frutas,
donde actúan como secuestradores de etileno, retardando entonces la maduración.
Los secuestradores de oxígeno FIGURA 5 suelen utilizarse como complemento a la
tecnología de envasado en atmósfera modificada y envasado al vacío, ya que es
imposible pretender eliminar todo el oxígeno pues siempre quedan atrapadas trazas en el
alimento, por lo que los métodos que combinan el uso de atmósferas protectoras,
atmósfera modificada y envasado al vacío con secuestradores de oxígeno pueden ser
tanto o más efectivos.
FIGURA 5. Envase con absorbedor de oxígeno.
38
Este mecanismo se basa en uno o más de los siguientes sistemas: oxidación de polvo de
hierro, de ácido ascórbico o pigmento fotosensible, oxidación enzimática, ácidos grasos
insaturados y levaduras inmovilizadas en un material de película. En los sistemas activos
contra la humedad se encuentran los films compuestos de dos capas de polivinil alcohol,
permeables al vapor de agua, entre las que hay una capa de propilenglicol, como agente
humectante.
2.3.3.
Envases de última generación. Este concepto de envase surge por las
necesidades de los consumidores, quienes día a día exigen más al envase. Este ya no es
sólo un elemento externo al producto, se le pide que sea capaz de incorporar mayor valor
agregado al contenido.
Aunque se está en el inicio, estos envases ya están salvando vidas (temor de la población
al bioterrorismo), previniendo enfermedades, reduciendo costos y dando nuevos bríos a
las marcas comerciales (HARROP, 2004).
Estos incluyen los siguientes:
Indicadores tiempo – temperatura
Estos indicadores son cintas autoadhesivas que se incorporan en el propio envase y que
contienen una solución enzimática en contacto con un sustrato. Como esta reacción se ve
39
favorecida o acelerada por un incremento de la temperatura produciendo un cambio de
color, lo que permite identificar cuando el producto ha sufrido cambios en la cadena de
frío durante su transporte y almacenamiento, resultando de gran utilidad para productos
que deben viajar grandes distancias hasta su destino.
Films o películas antimicrobianos
Ya existen en el mercado envases que indican la presencia de ciertos agentes patógenos,
inclusive bacterias específicas y de manera experimental virus.
Esto consiste en incorporar agentes antimicrobianos en el interior de la matriz
polimérica, estos agentes deben difundirse a través del polímero, ser capaces de
disolverse y actuar sobre el alimento, inactivando microorganismos causantes de
enfermedades o del deterioro del alimento envasado (HARROP, 2004).
Films que evidencian adulteración
En este sentido se están desarrollando películas capaces de producir un cambio de color
cuando han sido pinchados por cualquier agente, permitiendo así identificar los envases
que han sufrido manipulación. Además se estudia la posibilidad de que los envases se
tornen opacos ante cualquier pequeña hendidura o daño que se les haya provocado,
como materiales que se delaminen a consecuencia de una adulteración.
Envases Retort
Estos corresponden a envases en los cuales los alimentos son cocinados en el envase
mismo durante la cocción, presentándose tres tipos:
Semi Retort: utiliza tempertauras menores a 120 °C.
Retort Normal: el envase se llena, sella, calienta a 121 °C durante 30 min. y luego se
enfría.
40
Alto Retort: el envase se llena, sella, calienta a 135 °C durante 2-10 min. y luego se
enfría.
2.4. Procesos de fabricación de envases flexibles
La fabricación de envases flexibles consta de varias etapas de conversión que
corresponden a:
2.4.1. Extrusión es un proceso mediante el cual se da forma a una lámina, en donde la
resina termoplástica es sometida a alta temperatura y presión, forzándola a salir por una
abertura especialmente dispuesta. El equipo extrusor, es donde se lleva a cabo la
transformación, FIGURA 6.
FIGURA 6. Vista frontal de un equipo extrusor.
El equipo extrusor es básicamente una bomba de tornillo con bandas de calentamiento.
A través de la combinación proveniente del calentamiento eléctrico y de la energía
41
mecánica del tornillo que corta el material conforme va dando vueltas, la resina se funde
y simultáneamente abandona la extrusora, como ilustra la FIGURA 7.
El polímero fundido sigue un paso de alimentación de donde finalmente es forzado a
través del dado (cabezal). Conforme el extrudado tubular sale del dado, se enfría
mediante un anillo de aire, el cual cumple las funciones de bajar la temperatura de la
masa fundida y estabilizar la burbuja, luego sigue camino hacia los diferentes rodillos
que comprende el circuito, los que darán la forma plana, para finalmente llegar a las
bobinadoras y así poder obtener films monocapa (ROBERTSON, 1993).
FIGURA 7. Secuencia de operación extrusora.
2.4.2. Coextrusión Proceso en el cual varias capas de resinas plásticas son extruídas
simultáneamente formando una sola lámina.
Generalmente es utilizada para la fabricación de films multicapa, con propiedades de
barrera. Este proceso es realizado en una coextrusora, este equipo consta de varios
módulos de extrusión (tres, cinco o siete), en las cuales se bombean distintos materiales
42
(PE, PA, EVOH, etc.), los cuales convergen en un barril común dando lugar a
estructuras multicapas (NARANJO, 1995).
El proceso es más complejo que una extrusión normal, ya que existen distintos
materiales que se están fundiendo a la vez, los cuales presentan temperaturas de fusión,
reologías y flujos muy distintos para poder lograr una buena estructura multicapa. La
FIGURA 8 ilustra una microfotografía de lo que es una estructura multicapa.
FIGURA 8. Microfotografía de una lamina coextruída.
2.4.3. Laminación Adición de un sustrato (impreso o no) a una matriz polimérica, que
por la acción de un adhesivo se unen, con el objeto de mejorar aún más sus propiedades
de barrera
a aromas, como se muestra en el Cuadro 8. Y además se presenta la
posibilidad de tener una impresión encapsulada. Aquí básicamente se laminan en
matrices multicapa materiales como PET cristalino o bien PET metalizado (HARROP,
2004).
43
El proceso se realiza en cámaras de laminación, en donde se instalan las bobinas que
deben ser laminadas, estas bobinas se hacen circular por rodillos para que uno de estos
pase por una tina en donde hay un rodillo que aplica el adhesivo, una vez aplicado el
adhesivo se junta con la otra bobina para pasar por una zona de secado, al salir de esta
zona nuevamente son bobinadas las láminas adhesivadas. Estas bobinas siguen un paso
posterior que se denomina fraguado, el cual se realiza en una cámara estanca a 37 ºC por
24 horas.
CUADRO 8. Propiedades de retención de aromas en films laminados.
AROMAS
ESTRUCTURA
NARANJA VAINILLA SOYA
PET/PEBD
******
******
******
BOPP/PEBD
**
***
**
PET-PVDC/PEBD ******
******
******
BOPP-PVDC/PEBD ***
*****
******
CURRY
*****
*
******
*****
MOSTAZA
******
*
******
******
Aromas detectados en el lado externo del embalaje por panel sensorial a 23° C
* = 1día
** = 4 días
*** = 1 semana
**** = 2 semanas
***** = 4 semanas
****** = No detectado en 4 semanas
FUENTE: HERNANDEZ (1986).
CUADRO 9. Permeabilidades a distintos gases y vapor de agua en films laminados.
MATERIAL
O2TR
PERMEABILIDADES
WVTR
N2TR
CO2TR
44
PET/OPP
PET/PEBD
BOPP/PEBD
104
106
1500
4,8
7,3
4,2
19
19,7
575
514
544
6600
O2TR en cm3 * mil / m2 * día * atm
WVTR en g * mil / m2 * día * atm
N2TR en cm3 * mil / m2 * día * atm
CO2TR en cm3 * mil / m2 * día * atm
FUENTE: NORIEGA (2000).
La laminación sin duda que incrementa la impermeabilidad de los films, ya que los
materiales comúnmente utilizados son el Polietileno tereftalato (PET) y Polipropileno
biorientado (BOPP), como se ilustra en el CUADRO 9.
Una disminución considerable en sus propiedades de barrera sufre el Polipropileno
biorientado (BOPP), tanto al vapor de agua de agua como al oxígeno, referente a
permeabilidad a oxígeno como film desnudo el Polipropileno biorientado (BOPP)
presenta una permeabilidad de 3000 cm3 * mil / m2 * día * atm y una vez laminado
disminuye a 1500 cm3 * mil / m2 * día * atm.
2.4.4. Metalización: la metalización comenzó a ser usada en envases para alimentos en
la década de los años sesenta, inicialmente con un rol meramente decorativo. Desde
entonces, el crecimiento de este producto en el mercado ha sido posible gracias al mejor
entendimiento de sus propiedades protectoras, por lo que hoy en día es un importante
material de barrera, pudiendo realizarse metalizaciones a sustratos tales como: Poliéster,
Polipropileno, Cloruro de polivinilideno o Polietileno de baja densidad.
45
La FIGURA 9 muestra un diagrama de las barreras de la película metalizada
relacionadas con las propiedades de barrera a ala humedad y al oxígeno, en donde se
grafican los log de la transferencia de vapor de agua versus log de la transferencia de
oxígeno para diferentes películas de barrera, aquí con este gráfico se pueden apreciar las
excelentes propiedades de barrera del EVOH metalizado sobre OPP tanto para oxígeno
como para vapor de agua, esta combinación de materiales hace que sea un muy buen de
empaque de alta barrera.
FIGURA 9. Diagrama de las películas metalizadas.
El proceso de deposición más frecuentemente usado para producir películas para
material de envases es el de recubrimiento en vacío, en donde el aluminio se deposita
sobre el material de respaldo en forma de polvo de aluminio, proceso que debe ser
rigurosamente bien controlada para lograr homogeneidad en la deposición.
46
Un film metalizado es una película, normalmente plástica o celulósica sobre la cual se ha
aplicado un delgado recubrimiento metálico, ver FIGURA 10. El término metalización
es genérico, puesto que es posible realizar aplicaciones de diversos metales, sin
embargo, cuando se trata de envases flexibles, al decir metalización se refiere a la
aplicación de un recubrimiento de aluminio (ROBERTSON, 1993).
FIGURA 10. Fotografía de films metalizados.
El proceso de metalización consiste básicamente en vaporizar aluminio por medio de
aplicación de calor y de alto vacío, el cual es posteriormente condensado sobre una
película base enfriada en un cilindro.
47
La cantidad de metal depositada se controla cuidadosamente, puesto que de ella
dependen las propiedades de la película. La densidad óptica es una de las propiedades,
que se determina aumentando a medida que el espesor de la capa de aluminio se
incrementa. Valores de D.O de 2 y 3 son típicos en el mercado de los envases.
Una de las primeras aplicaciones fue el envasado de café. Los envasadores descubrieron
que las propiedades de disipación de la estática del poliester metalizado reducían la
contaminación por polvo en los sellos de los envases y por lo mismo el número de fugas
se redujo.
Hoy en día, las películas metalizadas de poliéster se usan en muchas aplicaciones de
envases como en las bolsas que van dentro de cajas, microondas, café, almendras,
galletería, alimentos de perros, dulces y frutas secas. Cuando se metaliza el poliéster o
polipropileno, sus propiedades de barrera se mejoran.
Una película de una milésima de espesor obtiene una reducción de la difusividad de
oxígeno, O2TR , desde 9 a 0,04-0,08 cm3 / 100 pg2 * 24 h (139,5 a 0,62-1,24 cm3 / m2 *
24 h) y la difusividad del vapor de agua, WVTR, disminuye de 3 a 0,04-0,10 g / 100 pg2
* 24 h (46,5 a 0,62-1,55 g / m2 * 24 h ). En el CUADRO 10 se aprecian las mejoras en
cuanto a barrera en films metalizados.
Las películas de poliéster son durables. Una medida de la durabilidad es la resistencia a
la flexión Gelbo (DUPONT, 1996).
ALVES y BORDIN (1998), reportan en su trabajo de estimación de vida útil del café
soluble, que los períodos de vida útil del café soluble a 38° C y 80 % humedad relativa
son mayores si el café es envasado utilizando envases de Poliéster metalizado laminado
con Polietileno de baja densidad, versus Polietileno de baja densidad puro o
Polipropileno laminado. Estos períodos de vida útil van desde los 16 días con polietileno
de baja densidad puro hasta 119 días con envases de poliéster metalizado laminado con
polietileno de baja densidad.
48
CUADRO 10. Comparación de permeabilidades a oxígeno y vapor de agua entre films
desnudos y metalizados.
MATERIAL
PET
BOPP
FILM DEDSNUDO
O2TR
WVTR
110
40
3000
7,9
FILM METALIZADO
O2TR
WVTR
1
1
20
1,1
O2TR en cm3 * mil / m2 * día * atm
WVTR en g * mil / m2 * día * atm
FUENTE: MOUNT III (2003).
2.4.5. Impresión: en este proceso, se aplican las tintas al material de envase, de una
manera controlada y conforme a un patrón o clisé, el cual es definido por el cliente y es
de suma importancia para dar la mejor presentación al producto. Este tratamiento se
lleva a cabo mediante técnica flexográfica, que corresponde a un proceso tipográfico
rotativo alimentado por rodillos de sustratos flexibles, emplea planchas enrollables de
caucho de fotopolímero, y utiliza para la impresión tintas de base agua con disolvente de
secado rápido.
2.5. Tipos de envases flexibles
Existen diversos tipos de envases flexibles, los que están relacionados con la máquina
envasadora a utilizar, dentro de los cuales se encuentran:
Envases de tres sellos tipo almohada o “pillow pack”
Envases de cuatro sellos sobre sachets
49
Envases estables, de tres sellos y fondo plano
Envases de cuatro sellos “doy pack”, ya sea con válvula o zippers
Films continuos tapa y fondo para máquinas automáticas
2.6. Aplicaciones a la industria alimentaria
2.6.1.
Lácteos. La leche en polvo requiere de un material de envase con buenas
propiedades de barrera a los gases, por lo general materiales coextruidos más una
laminación con Poliéster metalizado (PETmet). La leche líquida debe tener un envase
económico y a la vez protector; se emplea usualmente una coextrusión de Polietileno de
baja densidad (PEBD) pigmentado de negro para la cara interna en contacto con el
producto (protección a la luz) con Polietileno de baja densidad (PEBD) pigmentado de
blanco como cara externa e impresa (EDELPA, 2004).
Los quesos enteros o trozados molde se envasan en láminas con alta barrera de oxígeno;
normalmente coextrusiones de cinco capas en base a Poliamidas (PA) con Polietilenos
(PE) y/o láminas especiales de barrera: Cloruro de polivinilideno (PVDC), Etil vinil
alcohol (EVOH). Los quesos procesados usan una gran variedad de materiales: Poliéster
(PET), Polipropileno biorientado (BOPP), ya sea recubiertos con Cloruro de
polivinilideno (PVDC), o sustratos metalizados laminados a Polietileno (PE) simple o
coextruído.
En el caso de los quesos duros y semiduros se utilizan materiales termocontráctiles,
mezclas de Polietileno de baja densidad (PEBD) más Polietileno de alta densidad
(PEAD) de fácil soldabilidad.
El yoghurt, se envasa como la leche: Polietileno de baja densidad (PEBD) monocapa o
coextruído, siempre pigmentado (blanco, normalmente) para dar opacidad a la lámina,
50
por lo que son de alta barrera a la luz y resistencia al impacto, con impresión resistente
al peróxido.
2.6.2. Carnes y pescados. Se envasa en coextrusiones y laminaciones de alta barrera al
oxígeno; por ejemplo, Poliéster (PET)/Cloruro de polivinilideno (PVDC)/Polietileno de
baja densidad (PEBD). El Cloruro de polivinilideno (PVDC) es también sustituido por
Etil vinil alcohol (EVOH). Usualmente los envases son termoformados y se utilizan
bandejas de resinas plásticas expandidas, como el Poliestireno expandido (EPS).
En las carnes procesadas incluyen las salchichas, embutidos, carnes curadas y carnes
ahumadas, la barrera al oxígeno debe ser la suficiente para garantizar la vida útil
deseada. Los embutidos son productos de rápida salida que rara vez requieren de vidas
útiles de más de 60 días. Se utiliza de manera muy extendida el envasado al vacío o con
atmósfera modificada y con láminas de alta barrera al oxígeno. Siempre hay
innovaciones y en el caso de embutidos y carnes frías hoy día se cuenta con un envase
activo cuya barrera a los gases previene que el oxígeno penetre al envase, ya que posee
una capa consumidora de oxígeno.
Los pescados como el salmón y otros son envasados en coextruídos de Polietileno de
baja densidad (PEBD)+Polietileno de baja densidad lineal (PEBDL)/Poliamida (PA)
como barrera, aptos para envasado a vacío o bien en bolsas o pouches coextruídos y
laminado para ser envasados en atmósfera modificada con materiales como el
Polietileno de baja densidad (PEBD)+Polietileno de baja densidad lineal (PEBDL)/Etil
vinil alcohol (EVOH)/Poliamida (PA), el Etil vinil alcohol (EVOH) actúa como film de
barrera y la Poliamida (PA) para resistencia mecánica, más una laminación con Poliéster
(PET) como barrera a olores, logrando un envase de excelente tenacidad y resistencia ala
rasgado y punzonamiento (EMPACK, 2000).
2.6.3. Verduras y frutas. Dependiendo del grado de procesamiento se debe escoger el
mejor envase. Como estos productos “respiran” en su mayoría, se hacen intentos de
envasarlos con atmósferas modificadas, ricas en CO2 y pobres en O2, con láminas
permeables al oxígeno de tal manera que se cree un equilibrio entre el oxígeno
51
consumido por la respiración del producto y el oxígeno que ingresa por permeación
hacia adentro del envase.
Actualmente el envasado de alguno de estos productos (zanahorias, espinacas, uvas y
manzanas) se realiza en bolsas de Polietileno, microperforadas para permitir la
respiración del producto.
2.6.4. Café. En esta aplicación se requiere de láminas que evitan la migración de los
constituyentes aromáticos del producto, que también son sensibles al oxígeno y
humedad, ya que el café puede envasarse en grano entero, granulado o bien en polvo. El
café en granos se envasa en bolsas de Polietileno de baja densidad (PEBD) laminado con
Poliéster (PET) o bien Polietileno de baja densidad (PEBD) laminado con Poliéster
metalizado (PETmet). El café molido es normalmente envasado en laminados de
Poliéster (PET)/Polietileno de baja densidad (PEBD), haciendo vacío en el interior de
modo que quede un paquete compacto en forma de ladrillo. El café molido libera CO2
de modo que se deben tomar precauciones en el procesamiento anterior al envasado para
asegurarse que el producto haya liberado gran parte de este gas y evitar inflar el paquete
herméticamente cerrado (EDELPA, 2004).
2.6.5. Bebidas. Los jugos de frutas y refrescos preparados se envasan en laminados tipo
de Poliéster (PET)/Polietileno de baja densidad (PEBD), Polipropileno biorientado
(BOPP)/Polietileno
de
baja
densidad
(PEBD),
o
Poliéster
metalizado
(PETmet)/Polietileno de baja densidad (PEBD). Para bebidas en polvo se utilizan
envases flexibles tipo sachets de alta barrera al oxígeno y humedad por ser altamente
higroscópicos, con excelentes propiedades de maquinabilidad y sellabilidad además de
una lata definición gráfica.
2.6.6. Snacks. Los snacks o bocaditos normalmente tienen un cierto contenido graso
que genera un sabor rancio si el oxígeno ha penetrado en el envase. Estos productos son
de consumo rápido, de modo que se requieren de envases de estructuras bilaminadas con
barrera a la humedad, al oxígeno y luz solar. Se utilizan laminaciones de Polipropileno
biorientado (BOPP)/Polipropileno biorientado (BOPP) o Polipropileno biorientado
52
(BOPP)/Polipropileno biorientado metalizado (BOPPmet) que da una protección aún
mayor.
2.6.7. Galletas. Las galletas son muy sensibles primariamente al vapor de agua; los
materiales más usados son el Polipropileno biorientado (BOPP) y el Polipropileno
biorientado metalizado (BOPPmet).
2.6.8. Golosinas. Como los chocolates en barra, chocolates en tabletas, los caramelos,
caramelos masticables, goma de mascar. En esta categoría los materiales de empaque
son diversos. Puede ser Polipropileno biorientado (BOPP), hasta las laminaciones de
Polipropileno biorientado (BOPP)/Polietileno de baja densidad (PEBD), Poliéster
(PET)/Polietileno de baja densidad (PEBD), poliéster (PET)/Polipropileno biorientado
metalizado (BOPPmet).
2.6.9. Cereales. Estos productos son envasados en máquinas verticales. El material de
empaque debe dar entonces un sello fuerte y con alto hot-tack. Se utiliza lámina de
Polietileno de baja densidad (PEBD) mezclado con Polietileno de baja densidad lineal
(PEBDL), coextrusiones de Polietileno de baja densidad (PEBD)+Polietileno de baja
densidad lineal(PEBDL)/Polietileno de alta densidad (PEAD)/Polietileno de baja
densidad (PEBD), o laminaciones de Polipropileno biorientado (BOPP)/Polietileno de
baja densidad (PEBD).
2.6.10. Mezclas en polvo. Las sopas en polvo y los refrescos tienen componentes
higroscópicos, sensibles a la humedad y oxígeno, por lo que son utilizados envases
flexibles laminados con base en Polietileno de baja densidad laminado con Poliéster
metalizado (PETmet).
2.6.11. Gelatinas. tienen salida bastante rápidas, se envasan en láminas monocapa de
Polietileno de baja densidad (PEBD) que llevan recubrimiento de una caja de cartulina.
2.6.12. Aceites comestibles. Los ácidos grasos insaturados siempre presentes en los
aceites corren el riesgo de ser oxidados, causando olores y sabores en muchos casos
53
objetables. El envase debe brindar la necesaria protección al vapor de agua, ser
impermeable a la migración de las grasas y estar libre de aditivos que puedan contribuir
a desarrollar sabores y/o sabores desagradables al ser extraídos por el mismo producto,
se envasa el aceite en laminaciones de Poliéster (PET)/Polietileno de baja densidad
(PEBD)
o
coextrusiones
Polietileno
de
baja
densidad
(PEBD)/Poliamida
(PA)/Polietileno de baja densidad (PEBD).
2.6.13. Condimentos. Los establecimientos de comida rápida (fast food) hacen uso
extenso de raciones personales de ketchup, mostaza, mayonesa. Son productos muy
sensibles al oxígeno pero de rápida salida, se envasan en sachets de Poliéster
(PET)/Poletileno de baja densidad (PEBD).
54
3. MATERIAL Y METODO
La metodología corresponde a una monografía, vale decir el desarrollo de una
investigación bibliográfica actualizada, que va desde el año 1984 hasta hoy, es decir se
incluyen en esta revisión material de los últimos veinte años.
La revisión bibliográfica fue extraída principalmente de revistas especializadas en el
tema de envases, revistas de la industria alimenticia, literatura de envases alimenticios y
sistemas de envasado y otras correspondientes a la industria convertidora, proveedores
de resinas para estos productos y fabricantes de maquinarias. En esta revisión se extrajo
lo que es en sí un material de envase flexible plástico además de las nuevas tendencias
en envases flexibles.
Por lo tanto con la información obtenida se hace posible cumplir los objetivos
planteados, los cuales son:
Dar a conocer los envases flexibles plásticos para alimentos y nuevas tendencias.
Evaluar la estructuración técnica y sus funciones en un envase flexible para alimentos.
Determinar la capacidad de estos para su utilización en sistemas actuales de envasado.
55
4. PRESENTACION Y DISCUSION DE
RESULTADOS
La tendencia actual es el reemplazo de los envases rígidos a flexibles, así como también
el reemplazo de la hojalata y el vidrio, ya que los envases plásticos flexibles ofrecen
atractivos en cuanto a soportar daño mecánico (no así el vidrio), es mas barato por la
tendencia en la reducción de espesores manteniendo su funcionalidad, permiten la
alternativa de empaque para todo tipo de productos: frescos, procesados, sintéticos, etc.
y la posibilidad de diversas formas de reciclado, en contraste con el vidrio que su
reciclado es muy caro por la gran demanda de energía que se requiere. Esta tendencia es
posible, ya que la industria convertidora de envases, ha sido capaz de invertir en
investigación, por lo que es posible encontrar materiales que antaño quizás jamás se
hubiese pensado utilizar como parte de una envase flexible. Además ha hecho posible
que los envases sean estructurados técnicamente por lo que se puede dar un uso
diferencial, como es el caso de envases activos, pasivos, de mediana o alta barrera por
ejemplo. Al respecto cabe mencionar la utilización de materiales como el Etil vinil
alcohol (EVOH) , cloruro de polivinilideno (PVDC), ambos materiales de alta barrera,
está el PET (Polietileno tereftalato) y el PP (Polipropileno), de gran demanda para ser
utilizado como materiales de barrera, además de la posibilidad de impresión y por su alta
cristalinidad y brillo ha sido capaz de desplazar al vidrio.
En el mercado de los envases quien lleva la delantera en materia de producción es sin
duda el plástico, de acuerdo a lo reportado por el Centro Nacional de Envases y
Embalajes de Chile (CENEM), situándolo en un sitial por su crecimiento sostenido
desde el año 1998 a la fecha, logrando desplazar al vidrio por ejemplo con los envases
PET en aplicaciones como cervezas, bebidas e inclusive a ciertos tipos de vino, por lo
que los envases de vidrio mantienen su condición de estar dirigidos a productos de
56
primera calidad o premium como son los vinos. Los envases de hojalata se ven
igualmente desplazados, por la sustitución de latas de gaseosas, salsas de tomates y leche
en polvo. Esto también se debe a los menores costos de producción si se compara con el
vidrio y la hojalata, por otro lado los envases plásticos tienen menor peso que el mismo
formato de envase en materiales como vidrio u hojalata.
Al respecto cabe mencionar la utilización de materiales como el Etil vinil alcohol
(EVOH) , cloruro de polivinilideno (PVDC), ambos materiales de alta barrera, está el
PET (Polietileno tereftalato) y el PP (Polipropileno), de gran demanda para ser utilizado
como materiales de barrera, además de la posibilidad de impresión y por su alta
cristalinidad y brillo ha sido capaz de desplazar al vidrio.
La incorporación de los materiales plásticos al mundo de los envases tanto en
aplicaciones para contacto con alimentos, para aplicaciones farmacéuticas y cosméticas
no ha estado exenta de discusión, en cuanto a la posibilidad de que estos materiales
podrían transferir tóxicos a los alimentos, por el tema de migraciones. Pero hoy se puede
afirmar que los envases plásticos han podido demostrar su inocuidad; ya que todos sus
componentes y aditivos se encuentran incluidos en las lista positivas de sustancias
químicas. Es decir, son aptos desde el punto de vista sanitario o bromatológico, porque
dichas sustancias son fisiológicamnete inocuas y la legislación vigente permite el uso de
las mismas para la fabricación de artículos plásticos. Por esta razón, ha quedado
asentado en los diferentes ordenamientos legales internacionales – Food and Drug
Administration, FDA, de Estados Unidos, Directivas de la Unión Europea, legislación
MERCOSUR, etc.- que el uso del polietileno, entre otros plásticos, es apto para la
fabricación de envases que contengan especilamente alimentos.
En diversos textos se trata el tema de las migraciones en plásticos, por lo que cabe
preguntarse, ¿Los plásticos que se usan para envasar alimentos son seguros?. La verdad
es que los plásticos son bastante seguros, por lo que es una práctica muy extendida, ya
que se conoce lo suficiente acerca del fenómeno de las migraciones y su toxicidad.
Sobre el cloruro de vinilo (PVC), han existido presiones, porque el monómero a partir
57
del cual se fabrica el cloruro de vinilo, es cancerígeno por inhalación. Pero no ocurre lo
mismo con el polímero si se fabrica correctamente.
Este fenómeno de las migraciones puede ser aprovechado con fines benéficos, es decir,
que el envase se capaz de liberar sustancias aromatizantes, antimicrobianas o
secuestradores de oxígeno o bien que el envase regule el intercambio de oxígeno y
dióxido de carbono, dando lugar así al concepto de envase activo, logrando aumentar la
vida útil o la calidad del alimento. Un ejemplo de ello son los alimento de cuarta gama,
verduras o frutas lavadas, cortadas y envasadas sin más mínimo tratamiento, que
requieren de envases que permiten que entre lentamente oxígeno y dejen salir el dióxido
de carbono, permitiendo que la fruta respire y se aumente la vida comercial del
producto.
No existe un envase que cumpla con todas las características requeridas para envasar un
alimento, ya que un envase flexible se considera como un “traje a la medida”, donde se
pueden alternar los componentes de una matriz para así conseguir el objetivo integral de
preservación del alimento, lo que se logra gracias a la posibilidad de reunir variados
elemento a una sola matriz.
Extender la calidad de un alimento durante una vida útil más, es un objetivo a cumplir
por los envasadores de alimentos, por tal razón es que recurren a envases activos que
van acompañados de tecnologías de envasado como la atmósfera modificada, técnica
muy popular en los últimos años. La modificación de la atmósfera en el interior del
envase, que consiste en la reducción del contenido de oxígeno mientras se incrementan
las concentraciones de dióxido de carbono y/o nitrógeno, ha mostrado que prolonga
significativamente la vida útil de los alimentos perecederos conservados a temperatura
de refrigeración. Pero dentro de esta tecnología existen factores fundamentales que
condicionan la calidad de un alimento pudiendo resumirse en: naturaleza, composición y
características del alimento, actividad de agua, carga microbiológica inicial, temperatura
de almacenamiento, susceptibilidad de producto a alteración, efecto de la temperatura
sobre microorganismos específicos, posibles daños del producto por la reducción de la
58
temperatura, composición de la atmósfera, porcentaje de oxígeno, dióxido de carbono,
presión, humedad y muy importante el material de envase, en el que influyen el diseño
de este y la permeabilidad de los materiales.
Esta tecnología bien utilizada va a presentar ventajas como: extensión de vida útil,
retención del color y sabor, inhibir el crecimiento de microrganismos, reducción
oxidaciones y rancidez, mejorar apariencia del producto, expandir la distribución y
aumentar la velocidad de líneas de producción, ya que estas tecnologías pueden
incorporarse a líneas de envasado automático. En contraparte tenemos que es un proceso
caro, con una gran inversión inicial en maquinaria y gases, alto costo de los materiales
de envase. El incremento en el volumen de los envases afecta negativamente los costos
de transporte y distribución, además existe el potencial crecimiento y multiplicación de
microorganismos patógenos y producción de toxinas.
59
5. CONCLUSIONES
La estructuración técnica de un envase obliga a conocer bien el alimento a envasar para
conservar las propiedades requisito de un envase, tales como, transparencia, rigidez,
barrera o respirabilidad, resistencia al punzonamiento, resistencia térmica, resistencia a
contaminantes (grasas, polvillo, etc.) y facilidad de conversión ( sellado e impresión).
La diferenciación y estructuración técnica de un envase plástico flexible da la
posibilidad también de ser utilizado como envases activos incorporando tecnologías de
envasado, como lo son: envasado al vacío y envasado en sistemas MAP, lo que trae
como consecuencia aumentar los niveles productivos, ya que los materiales de envases
pueden ser incorporados a líneas de envasado automático y entregar productos con el
mayor de grado de frescura original o bien alargar en forma considerable su vida útil.
Con la globalización se resalta el tema de los envases, en aspectos tal como: mayor
tiempo de preservación de los alimentos (mejoran las propiedades de barrera, se
incorporan indicadores tiempo-temperatura, etc.), mejor presentación con la posibilidad
de incorporar impresiones encapsuladas con colores atractivos y con instrucciones de
uso, aperturas fáciles para los consumidores (zippers),
ataque al bioterrorismo,
detección de adulteraciones, ahorro en costos ya que el envase se hace cada día mas
liviano (reducción de espesores sin desmejorar sus propiedades). Esto también se
traduce en un costo menor para el productor de alimentos, ya que al tener un envase más
liviano sus costos en fletes disminuyen.
Las normativas internacionales tanto de la Comunidad Económica Europea (CEE),
Estados Unidos y MERCOSUR, dan seguridad de que los envases flexibles para
alimentos presentan inocuidad, por el grado de conocimiento y la investigación
constante de los materiales y los procesos que involucran la manufactura de envases para
60
alimentos. Lo que también tiene un alcance ecológico, ya que se pueden distinguir los
materiales que conforman el envase para su posterior reciclaje.
BIBLIOGRAFIA
ALVES, R y BORDIN, M. 1998. Estimativa da vida útil de café solúvel por modelo
matemático. Ciência e Tecnologia de Alimentos. Vol 18, 1:1-12 , Brasil.
ARIOSTI, A. 2000. Aptitud sanitaria y legislación sobre envases y materiales en
contacto con alimentos en Mercosur. Instituto Argentino del envase. 50 p.
BALD, FERNANDEZ-MONGE y ASTUDILLO. 2002.
Conservación de Snacks.
Revista Industria de Alimentos. Vol. 5, 22:36-39.
CHILE, MINISTERIO DE SALUD PUBLICA. 1998. Nuevo Reglamento Sanitario los
Alimentos. Editorial Jurídica Chile. pág. 35-36.
DONALDSON, E. 2003. films de barrera, DUPONT, Argentina. 40 p.
DUPONT COMPANY, Inc. 1996. Películas de Poliéster metalizadas de alta para
empaques. Revista Conversión. Vol. 11, Ed 6:13-18.
DOW CHEMICAL CO. 2004. Adhesivos para estructuras multicapa – barrera en
polietileno utilizadas en el embalaje de alimentos y especialidades. Latinoamérica PE
news/24.
EDELPA. 2004. Enavses del Pacífico. Referencia página electrónica. www.edelpa.cl,
visitada enero 2004.
ENVAPACK. 2000. Envases y embalajes para alimentos. Boletín electrónico 5 p.
FENNEMA, O. 1993. Química de los Alimentos. Editorial Acribia, España.1095 p.
GALOTTO, M y GUARDA, A. 2003. Envases para alimentos. Situación Legislativa.
Revista Enfasis Packaging Latinoamérica. Ed. 1:8-12.
GALOTTO, M y GUARDA, A. 2002. Envases Inteligentes: Una apuesta al futuro.
Revista Industria de Alimentos. Vol. 5, 22:36-39.
GREENGRAS, J. 1996. Envasado de alimentos en atmósfera modificada. Ediciones,
Madrid, España. Pág. 79-118.
GREENPEACE. 2004. Referencia boletín electrónico, Grupo Greenpeace de México,
www.greenpeace.mx, visitada enero 2004.
61
HARROP, P. 2004. Empaques Inteligentes. Revista Conversión. Vol. 13, Ed. 1:8-13.
HERNANDEZ, R. 1986. The Evaluation of the aroma barrier properties of polymer
films. Journal of plastic and sheeting. 2:187-211.
HOOVER, L. 2002. Tendencias en empaques para alimentos. Revista Conversión Vol.
11, Ed. 5: 39-45.
MARQUEZ, R. 1997. Empaques flexibles. Boletín electrónico Revista Conversión. 4
pág.
MOUNT III, E. 2003. Cómo sacarle mejor provecho a sus películas metalizadas.
Revista Conversión. Vol. 12, Ed 2:16-20.
MOUNT III, E. 2004. Desarrollo en películas de barrera delgadas. Revista Conversión.
Vol. 13, Ed 2:10-14.
NORIEGA, M. 2000. Nuevas estructuras de empaques Coextruidos o laminados para
alimentos. Boletín electrónico Revista Conversión. 5 p.
NORIEGA, M. 2003. Empaques flexibles para Alimentos: Hacia donde se dirige el
futuro. Instituto para la Capacitación e Investigación del Plástico y el Caucho, ICIPC,
Colombia. Boletín electrónico Revista Conversión. 6 p.
NORIEGA, M. 2003.
Descubra las propiedades de los polímeros de cristal líquido
(LCP) Revista Conversión. Vol. 13, Ed 2:21-25.
NORIEGA, M. 2001. Innovaciones en resinas de barrera: Desarrollo mercado América
Latina. Instituto para la Capacitación e Investigación del Plástico y el Caucho, ICIPC,
Colombia. Revista Conversión. Vol.11, Ed 4:18-22.
NORIEGA, M. 2001. Comportamiento de los materiales plásticos de barrera. Revista
Conversión. Vol.11, Ed 4:38-45.
NARANJO, A. 1995. Películas coextruidas para Alimentos. Boletín electrónico Revista
Conversión. 5 p.
PEREZ-CASTRO, K Y SOTO-VALDEZ, H. 2000. Aplicación de removedores de
Etileno al sistema de envasado y su efecto en la vida útil de Aguacates “HASS”. Tesis
de Maestría en Tecnología de Alimentos Vegetales. Universidad Autónoma de México.
ROBERTSON. 1993. Food of Packaging: Principles and practice. Marcel Decker New
York. 721 p.
62
SERRANO, C. 2004.
Comportamiento en 2003 de los precios de las resinas de
consumo masivo. Revista Tecnología del Plástico. Nº143 Marzo 2004.
SERRAT,C. 2003. Adhesivos para estructuras multicapa-barrera en polietilenos
utilizados en el embalaje de alimentos y especialidades. Latinoamérica. PE NEWS/24,
DOW QUIMICA. Noviembre 2003.
SIGDOPACK. 2002. Sigdopack, un proveedor para las Américas. VAS Revista del
Packaging. 67: 22-24.
VAS REVISTA DEL PACKAGING. 1999. Fichas técnicas EVOH y PVDC. N°49:4344.
ZALAMEA, L. 2003. Nuevas tendencias en aditivos para industrias plásticas. Revista
Tecnología del Plástico. Nº137 Julio 2003.