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Nuevos envases co-inyectados para el envasado de alimentos con sistemas activos
y de alta barrera
Zaragoza 2 de diciembre 2009Foro tecnológico y empresarial:
Nuevos desarrollos en envase plástico alimentario
Serafín García ([email protected])Responsable Depto. Diseño e Inyección
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DESARROLLO DEL ENVASE
OBJETIVO:Fabricar un envase que minimice los factores de
degradación
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ENVASE PLÁSTICO
BandejasEnvases de
cuerpo huecoBotellas
• Co-extrusión• Co-inyección
• Inyección• Extrusión-soplado de botellas.• Inyección-soplado de botellas.
Envase rígido
BandejasBarquetas
• Co-extrusión y termoconformado
• Extrusión de lámina y termoconformado
Envase semirigido
FilmBolsas
• Co-extrusión• Laminación
• Extrusión soplado de globo
Envase flexible
EjemplosMulticapaMonocapaTipo de envases
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SELECCIÓN DE MATERIALES
Diseño de un envase alimentario
Selección demateriales
Atmósfera modificada (EAM)Vacío
Envase activo
Estructura Monocapa
Estructura Multicapa
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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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¿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
ESTRUCTURAS MULTICAPA
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Alimento
Capa de sellado: PE metalocénicos, LLDPE, LDPE, EVA, IONOMEROS (Surlyn), Recubrimientos para sellado
Adhesivo
Capa Barrera: EVOH, PVDC, PVDF, Metalizados, Recubrimientos (SiO AlO)
Adhesivos
Tintas
Capa estructural: PET, PP, PA (Orientación)
Exterior
ESTRUCTURAS MULTICAPA
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ENVASE FLEXIBLE (FILM)
Alimento
Capa de sellado
Adhesivo
Capa Barrera
Adhesivos
Tintas
Capa extructural
Exterior
ESTRUCTURAS MULTICAPA
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ENVASE RÍGIDO Y SEMIRIGIDO
ESTRUCTURAS MULTICAPA
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• 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.
ENVASES ACTIVOS
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Tratamientos superficiales: Inmersión o dispersión.
Incorporados directamente en el film: Compounding
PRODUCTO
PRODUCTO
Incorporación de los agentes activos.
TECNOLOGÍAS PARA FABRICAR ENVASES ACTIVOS
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¿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.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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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.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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Proceso de co-inyección.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
La cavidad se llenaparcialmente
con el material externo
El segundo material esinyectado hacia el interior
del fundido
El primer componentese inyecta de nuevopara cerrar la pieza
final
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Factores clave en el procesado por co-inyección
En co-inyección se debe tener en cuenta que:
Las diferencias en la viscosidad de los materialesproporcionarán diferencias en el comportamiento del flujo durante las fases de co-inyección.
La compatibilidad de ambos materiales tendrá unainfluencia relevante en la adhesión final de las capasde piel y núcleo del envase.
Diferencias en contracciones pueden causaralabeos y deformaciones en el envase final.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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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.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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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 capainterna.
Realizar una expumación en la capa interna.
Reducción del uso de aditivos y colorantes.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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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.
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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Comparación técnica entre co-inyección y termoconformado.
Uniformidad de espesor de pared. Más rigidez.
Posible presencia de zonas débiles en el envase
Comportamiento del envase
Materiales
Características del envase
Diseño del producto
Etapas del procesado
Amplio rango de materialesNº limitado de materiales
Libertad en distribución de espesores (para optimizar su comportamiento).
Diferencias en el espesor nominal, debido al procesado
Libertad de diseño. Posibilidad de dar formas atractivas al envase final.
Reducidas posibilidades del diseño por las limitaciones
del proceso
Fabricación del envase en un único paso
Co-extrusion (lámina multicapa) +
Termoconformado (para fabricar el envase final)
Co-inyecciónTermoconformado
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
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Tipos de envase
Plástico Termoconformado
Vidrio
Metal
Baja
Media
Alta
TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN
¿Cuál es el mercado potencial de estos envases?
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• ACTIVEPACK (Proyecto nacional)• COBAPACK (Proyecto europeo)
I+D EN CO-INYECCIÓN
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ACTIVEPACK: Desarrollo de envases activos con propiedadesantioxidantes que eviten la degradación de los compuestos grasos de los alimentos procesados.
Financiación: CONSORCIA
EVOH
PP
EVOH
PP
Concepto original Diseño final de bandeja
I+D EN CO-INYECCIÓN
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
Inicial Día 5 Día 10 Día 15 Día 20 Día 25 Día 30 Día 35 Día 40 Día 45 Día 50
Timescale (days)
% O
xyge
n
Packaging 3%O2 Scavenger
Packaging 5%O2 Scavenger
Packaging10% O2Scavenger
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Objeticos del proyecto ACTIVEPACK
Combinar agentes activos y la tecnología de co-inyección.
+Productos
Alcachofa
Pez espada
Grasa de cerdo
PROYECTO ACTIVEPACK
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Tareas principales en ACTIVE PACK (1)
Diseño y fabricación de molde para la fabricación de lasbandejas co-inyectadas.
PROYECTO ACTIVEPACK
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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).
EVOH
PP
EVOH
PP
Original concept Tray final design
PROYECTO ACTIVEPACK
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COBAPACK:Desarrollo de un nuevo envase reciclable basado en materiales renovables y fabricado por co-inyecciónFinanciación: 7th Framework Program.
I+D EN CO-INYECCIÓN
Objetivo principal
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PROYECTO COBAPACK
Objetivos del proyecto (I).
Mejorar la reciclabilidad por el uso de almidón de altabarrera en el núcleo (sustituyendo el EVOH).
De esta forma, en el proceso de reciclado, durante el lavado del material, los dos componentes se podríanseparar correctamente.
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Objetivos del proyecto (II).
PROYECTO COBAPACK
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Conclusiones.
Extrusion+Termoconformado y la co-inyección son dos procesos válidos para la fabricación de envaserígido.
Ambos procesos pueden coexistir para un mismorango 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
CO-INYECCIÓN EN ENVASES
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Gracias por su atención