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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


DESARROLLO DEL ENVASE

OBJETIVO:Fabricar un envase que minimice los factores de

degradación


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


SELECCIÓN DE MATERIALES

Diseño de un envase alimentario

Selección demateriales

Atmósfera modificada (EAM)Vacío

Envase activo

Estructura Monocapa

Estructura Multicapa


SELECCIÓN DE MATERIALES

• Propiedades de los materiales a tener en cuenta para el diseño de un envase alimentario:

– Propiedades térmicas.– Propiedades barrera.– Propiedades ópticas.


¿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


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



ENVASE FLEXIBLE (FILM)

Alimento

Capa de sellado

Adhesivo

Capa Barrera

Adhesivos

Tintas

Capa extructural

Exterior



ENVASE RÍGIDO Y SEMIRIGIDO



• 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


Tratamientos superficiales: Inmersión o dispersión.

Incorporados directamente en el film: Compounding

PRODUCTO

PRODUCTO

Incorporación de los agentes activos.

TECNOLOGÍAS PARA FABRICAR ENVASES ACTIVOS


¿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


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.



Proceso de co-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


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.



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.



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.



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.



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



Tipos de envase

Plástico Termoconformado

Vidrio

Metal

Baja

Media

Alta


¿Cuál es el mercado potencial de estos envases?


• ACTIVEPACK (Proyecto nacional)• COBAPACK (Proyecto europeo)

I+D EN CO-INYECCIÓN


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


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


Objeticos del proyecto ACTIVEPACK

Combinar agentes activos y la tecnología de co-inyección.

+Productos

Alcachofa

Pez espada

Grasa de cerdo

PROYECTO ACTIVEPACK


Tareas principales en ACTIVE PACK (1)

Diseño y fabricación de molde para la fabricación de lasbandejas co-inyectadas.

PROYECTO ACTIVEPACK


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


COBAPACK:Desarrollo de un nuevo envase reciclable basado en materiales renovables y fabricado por co-inyecciónFinanciación: 7th Framework Program.


Objetivo principal


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.


Objetivos del proyecto (II).

PROYECTO COBAPACK


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


Gracias por su atención

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