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Nuevos envases co-inyectados para el envasado de alimentos con sistemas activos y de alta barrera Serafín García (
[email protected]) Responsable Depto. Diseño e Inyección
Zaragoza 2 de diciembre 2009 Foro tecnológico y empresarial: Nuevos desarrollos en envase plástico alimentario
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DESARROLLO DEL ENVASE
OBJETIVO: Fabricar un envase que minimice los factores de degradación
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ENVASE PLÁSTICO
Tipo de envases Envase flexible
Envase semirigido
Envase rígido
Monocapa • Extrusión soplado de globo
Multicapa • Co-extrusión • Laminación
• Extrusión de lámina • Co-extrusión y y termoconformado termoconformado • Inyección • Extrusión-soplado de botellas. • Inyección-soplado de botellas.
• Co-extrusión • Co-inyección
Ejemplos Film Bolsas Bandejas Barquetas Bandejas Envases de cuerpo hueco Botellas
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SELECCIÓN DE MATERIALES
Selección de materiales
Diseño de un envase alimentario
Estructura Monocapa Estructura Multicapa
Atmósfera modificada (EAM) Vacío
Envase activo
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SELECCIÓN DE MATERIALES
•
Propiedades de los materiales a tener en cuenta para el diseño de un envase alimentario: – Propiedades térmicas. – Propiedades barrera. – Propiedades ópticas.
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ESTRUCTURAS MULTICAPA
¿Porqué se necesitan estructuras multicapa?
Porque en ocasiones no existe un único material plástico que reúna todas las propiedades necesarias para la conservación del alimento
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ESTRUCTURAS MULTICAPA
Exterior Capa estructural: PET, PP, PA (Orientación) Tintas Adhesivos
Capa Barrera: EVOH, PVDC, PVDF, Metalizados, Recubrimientos (SiO AlO) Adhesivo
Capa de sellado: PE metalocénicos, LLDPE, LDPE, EVA, IONOMEROS (Surlyn), Recubrimientos para sellado Alimento
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ESTRUCTURAS MULTICAPA
ENVASE FLEXIBLE (FILM) Exterior Capa extructural Tintas Adhesivos Capa Barrera Adhesivo Capa de sellado Alimento
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ESTRUCTURAS MULTICAPA
ENVASE RÍGIDO Y SEMIRIGIDO
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ENVASES ACTIVOS
• Un envase activo es aquel que interacciona con el alimento envasado o su atmósfera para extender su vida útil o mejorar su seguridad alimentaria o propiedades organolépticas al mismo tiempo que mantiene la calidad del alimento. – Secuestrantes o scavengers de oxígeno. – Antioxidantes naturales. – Antimicrobianos naturales.
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TECNOLOGÍAS PARA FABRICAR ENVASES ACTIVOS
¾ Incorporación de los agentes activos. PRODUCTO
Tratamientos superficiales: Inmersión o dispersión. PRODUCTO
Incorporados directamente en el film: Compounding
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
¿Qué es la co-inyección?
El proceso de co-inyección (o sandwich) es aquel en el que dos o más polímeros son inyectados secuencialmente o simultaneamente en un mismo molde.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN ¾
Equipo de co-inyección
El proceso tiene dos grupos independientes de inyección con controles individuales que permiten el paso de los materiales mediante una boquilla o bloque de distribución.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
Proceso de co-inyección.
La cavidad se llena parcialmente con el material externo
El segundo material es inyectado hacia el interior del fundido
El primer componente se inyecta de nuevo para cerrar la pieza final
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
Factores clave en el procesado por co-inyección
En co-inyección se debe tener en cuenta que: Las diferencias en la viscosidad de los materiales proporcionarán diferencias en el comportamiento del flujo durante las fases de co-inyección.
La compatibilidad de ambos materiales tendrá una influencia relevante en la adhesión final de las capas de piel y núcleo del envase.
Diferencias en contracciones pueden causar alabeos y deformaciones en el envase final.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
Principales ventajas de la co-inyección en la fabricación de envases.
Libertad en el diseño del envase. Reducir las etapas de proceso. Reducción de pérdidas (scrap) y consumo de energía.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
Potenciales ventajas de la co-inyección en envases desde el punto de vista de los materiales.
Incorporar materiales barrera a gases. Incorporación de materiales reciclados en la capa interna.
Realizar una expumación en la capa interna. Reducción del uso de aditivos y colorantes.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾
Principales inconvenientes en el desarrollo de un envase por co-inyección.
Optimizar el proceso para espesores finos (envases de pared menor a 1 mm).
Incorporar materiales barrera (material interno) en espesores finos.
Distribuir homogeneamente la capa del material interno.
Optimizar el proceso en moldes multicavidad.
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¾ Comparación técnica entre co-inyección y termoconformado. Termoconformado
Co-inyección
Etapas del procesado
Co-extrusion (lámina multicapa) + Termoconformado (para fabricar el envase final)
Fabricación del envase en un único paso
Diseño del producto
Reducidas posibilidades del diseño por las limitaciones del proceso
Libertad de diseño. Posibilidad de dar formas atractivas al envase final.
Características del envase
Diferencias en el espesor nominal, debido al procesado
Libertad en distribución de espesores (para optimizar su comportamiento).
Comportamiento del envase
Posible presencia de zonas débiles en el envase
Uniformidad de espesor de pared. Más rigidez.
Materiales
Nº limitado de materiales
Amplio rango de materiales
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TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¿Cuál es el mercado potencial de estos envases?
Tipos de envase
Plástico Termoconformado
Baja
Vidrio
Media
Metal
Alta
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I+D EN CO-INYECCIÓN
• ACTIVEPACK (Proyecto nacional) • COBAPACK (Proyecto europeo)
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I+D EN CO-INYECCIÓN ACTIVEPACK: Desarrollo de envases activos con propiedades antioxidantes que eviten la degradación de los compuestos grasos de los alimentos procesados. Financiación: CONSORCIA
2,4 2,2 2
Packaging 3% O2 Scavenger
1,8
Packaging 5% O2 Scavenger
1,6
% Oxygen
PP EVOH
Packaging 10% O2 Scavenger
1,4 1,2 1 0,8 0,6
Concepto original
Diseño final de bandeja
0,4 0,2 0 Inicial
Día 5
Día 10
Día 15
Día 20
Día 25
Día 30
Timescale (days)
Día 35
Día 40
Día 45
Día 50
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PROYECTO ACTIVEPACK ¾
Objeticos del proyecto ACTIVEPACK
Combinar agentes activos y la tecnología de coinyección.
+ Productos Alcachofa Pez espada Grasa de cerdo
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PROYECTO ACTIVEPACK
¾
Tareas principales en ACTIVE PACK (1)
Diseño y fabricación de molde para la fabricación de las bandejas co-inyectadas.
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PROYECTO ACTIVEPACK ¾
Tareas principales en ACTIVE PACK (2)
Definición de estructura piel-núcleo, selección de materiales y fabricación del envase:
EVOH en el núcleo (barrera pasiva). PP+ O2 scavenger en la piel (barrera activa).
PP EVOH
Original concept
Tray final design
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I+D EN CO-INYECCIÓN
COBAPACK:Desarrollo de un nuevo envase reciclable basado en materiales renovables y fabricado por co-inyección Financiación: 7th Framework Program.
Objetivo principal
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PROYECTO COBAPACK
¾
Objetivos del proyecto (I).
Mejorar la reciclabilidad por el uso de almidón de alta barrera en el núcleo (sustituyendo el EVOH).
De esta forma, en el proceso de reciclado, durante el lavado del material, los dos componentes se podrían separar correctamente.
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PROYECTO COBAPACK
¾
Objetivos del proyecto (II).
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CO-INYECCIÓN EN ENVASES ¾
Conclusiones.
Extrusion+Termoconformado y la co-inyección son dos procesos válidos para la fabricación de envase rígido.
Ambos procesos pueden coexistir para un mismo rango de productos.
La decisión final dependerá pricipalmente de: Los requisitos de diseño indicados por el cliente. Volúmen total de producción estimado. Coste objetivo del envase final
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Gracias por su atención