Envasado de alimentos - Sabadell Universitat

T E R C E R A E D I C I Ó D E S A B A D E L L U N I V E R S I T A T
D E L 5 A L 9 D E J U L I O L D E 2 0 0 4
El futur de l’envasat dels aliments
S5. Aliments, noves tendències: realitat o publicitat
Enric Riera, Universitat de Barcelona
Sabadell, 8 de juliol de 2004
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 1

Curso 2003 - 2004
Envasado de alimentos
Enric Riera Valls
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de
Alimentos: Enric Riera Valls, 2003 -
2004 2

Funciones del envase
Contener
Comunicar
• Información obligatoria
• Información voluntaria
Proteger
• Pasivo (De agentes externos)
• Activo (Actúa sobre composición interior)
Facilitar empleo del producto
Indice
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Protección de los alimentos por los envases
PROTEGER :
PROTEINAS CARBOHIDRATOS LÍPIDOS
HUMEDAD VITAMINAS PIGMENTOS MINERALES
SABOR OLOR COLOR FORMA
TEXTURA
CONTRA :
LUZ HUMEDAD TEMPERATURA INSECTOS ROEDORES
MICROORGANISMOS
AIRE
DAÑOS MECÁNICOS (MANIPULACIÓN; TRANSPORTE)
MANTENIENDO TAMBIÉN :
PRECIO
ATRACTIVO PARA LA VENTA
Indice
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Formas de alteración (1/2)
Alteración microbiana
• Patógena
• No patógena
Reacciones enzimáticas
• Pardeamiento (Polifenol-oxidasa)
• Senescencia
• Hidrólisis de lípidos (Lipasas)
• Oxidación de lípidos (Lipoxigenasas)
Indice
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Formas de alteración (2/2)
Enranciamiento no enzimático
• Oxidativo
• Hidrolítico
Degradación de vitaminas
Cambios de color (no enzimáticos)
• Pardeamiento no enzimático
• Alteración de pigmentos
Alteraciones sensoriales
Alteraciones físicas
Indice
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Conformación de las proteínas: Estructura terciaria
Determina, por plegamientos que se estabilizan por diferentes tipos de enlaces no
covalentes, si la conformación de la proteína será:
•Fibrilar, o bien
•Globular
Indice
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Conformación de la mioglobina
(Sólo se representan los carbonos α)
Indice
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Interacciones entre el agua y los solutos
Tipo de
interacción
Descripción
Ejemplos
Enlaces de
hidrógeno
Enlaces
iónicos
Asociaciones
hidrófobas
Fuerzas de
van der
Waals
Indice
Enlaces entre el dipolo O-H del agua y dipolos
de grupos hidrófilos en solución
Enlace entre el dipolo O.H y iónes cargados.
Según la carga y el tamaño del ión, puede
reforzar u oponerse los enlaces de hidrógeno
entre moléculas de agua
Una molécula apolar induce que las estructuras
abiertas del agua a su alrededor se cierren en
forma de jaulas ( estructura energéticamente
más estable)
Atracción intermolecular entre átomos con
cargas fluctuantes
14/07/2004
Sucrosa, sitios
determinados de
polisacáridos y de
proteínas.
Sal, sitios
determinados de
polisacáridos y de
proteínas.
Gases inertes, sitios
determinados de
polisacáridos y de
proteínas.
Sitios determinados de
polisacáridos y de
proteínas.
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Isotermas de sorción para la patata
Indice
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Isoterma de sorción para harina de maíz
Indice
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Isotermas de sorción de diferentes tipos de café
Indice
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Algunas ecuaciones para las isotermas de sorción
Ecuación de B.E.T.
m
m
0
Forma para cálculo:
aw
1 ⎡ C −1⎤
= + ⎢ ⎥aw
(1 − aw)
m m0C
⎣ m0C
⎦
Parámetros estimados para la forma :
o
b1
o
y = b
C =
b
=
(1 − a
+ b
1
x
+ 1;
w
m
0
C * a
)*(1 + ( C −1)*
a
=
Indice
14/07/2004
b
0
w
1
+ b
1
w
)
Ecuación
m
a
m
m
0
puede
y = b
transforma
K
C
m
o
=
=
=
m
o
=
( 1 − Ka )( 1 − Ka + CKa )
o
ajustarse
b
=
1 −
1
+ b
2
1
de G.A.B.
CK
1
b
− 2b
b
x + b
2
1
2
1
− 4b
2
− 4b
( C − 2)
+ a +
m C
1
2
b
2
CKa
2
n en los
o
2
− 4b
por
b
o
x
o
o
2
métodos
parámetros
b
b
2
2
de
que puede reordenars e
K (1 − C )
a
m C
o
de la
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2
regresión
esta
los coeficient es obtenidos
ecuación
ecuación
lineal
:
se
:
GAB
:

Efecto de la actividad del agua sobre las velocidades de alteración de los alimentos
CONTENIDO DE HUMEDAD
(ISOTERMA)
Indice
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Durabilidad para reacciones que dependen de la
absorción de humedad
Condiciones:
a) La alteración está condicionada por la absorción de vapor de agua por el producto
b) La resistencia a la difusión dentro del producto es inferior a la resistencia a la difusión en el material de
envase, de manera que no se acumula agua en una capa superficial del producto
p e
m
dq/dt
p int = p 0 .a
∆p
= p
−
dq = Wdm = WΘda
dq
dt
e
∆x
= kA
∆p
∆x
dt =
kA p
a
∆xWΘ
t =
kA
p
a
dq
− p
a
∫
int
0
p
=
= kA
p
f
0
e
p
a
a
da
− p
−
∆x
− p
0
p
0
a
0
a
∆xWΘ
=
a kA p
e
m g/100gMS
da
− p
0
a
m f
Θ=tgα dm = Θda
m 0
∆xWΘ
⎛ p
= ln
⎜
a kA ⎝ p
e
e
−
−
a 0
p
p
0
0
a
a
f
0
⎞
⎟
⎠
a f
a
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Humedades máximas iniciales que pueden tener algunos vegetales
deshidratados para conseguir durabilidades de uno y de dos años
Indice
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Planteamiento teórico de la velocidad de absorción
de oxígeno
p e
p e
W dv 1
/dt
V
dv 2
/dt
1
=W/ρ
V 2
=V-V 1
p int
dv/dt
Velocidad de paso de oxígeno a través del envase: dv/dt =kA(p e
-p int
) /∆x
Velocidad de absorción de oxígeno por el producto: dv 1
/dt = f(p int
)
Velocidad de acumulación de oxígeno en el espacio de cabeza del envase:
dv 2
/dt = V 2
/R/T(dp int
/dt)
kA(p e
-p int
) /∆x = f(p int
) + V 2
/R/T(dp int
/dt)
dp int
/dt = kART(p e
-p int
) /V2/∆x - RT / V 2
f(p int
)
Indice
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Velocidades de absorción de oxígeno en función de la
presión parcial de oxígeno
Indice
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Límites para la absorción de oxígeno
(Valores orientativos)
Indice
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Ejemplos de los efectos de la humedad sobre la velocidad de descomposición de la
vitamina C en patatas
a) De la temperatura y del
contenido de humedad
b) Del contenido de humedad sobre
la energía de activación
Indice
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Efecto de la actividad de agua sobre la descomposición de la vulgaxantina en pigmento de remolacha a
35ºC
Indice
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Efecto de la actividad de agua sobre la retención de betanina en pigmento de remolacha a 35ºC
Indice
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Efectos de la actividad de agua y del tipo de soluto sobre los tiempos de germinación a
25ºC
Indice
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Efectos de la actividad de agua, para dos tipos de soluto, sobre el diámetro de las colonias,
después de incubar 14 días a 25ºC
Indice
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Temperaturas de transición vítrea (Tg)
a) Polímero amorfo b) Polímero semicristalino
Extrusión, inyección, se hacen en la fase de líquido viscoso
Termoformado y orientación se hacen en la fase gomosa.
Indice
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Temperaturas de transición vítrea (Tg) de algunos
polímeros
Polímero
Tg
PE
PP isotáctico
OPP
PS atàctico
PS isotàctico
PET
PA 6
PA 66
-30
+5
+18
90 – 100
+100
+67
+50
+60
Indice
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Temperaturas de transición vítrea: alimentos
(Sólido
anhidro)
Indice
Temperaturas de transición vítrea de
carbohidratos anhidros.( En los
polisacáridos, Tg no puede
determinarse experimentalmente
porque está por encima de la
temperatura de descomposición)
14/07/2004
En la congelación, la solución resultante de la
separación de cristales de hielo tiene una Tg’
ligeramente inferior a la temperatura de
congelación Tm’. Como por debajo de Tg’ aumenta
mucho la viscosidad, ello provoca una disminución
notaable de la velocidad de transmisión del calor.
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El agua como plastificante en los alimentos: relación
entre actividad de agua y temperatura de transición
vítrea
Indice
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Efecto de la temperatura de transición vítrea sobre
la viscosidad
El alimento del ejemplo tiene una Tg de 24ºC, cuando su aw es 0.37. Hasta una aw de 0.37, la
viscosidad es elevada y prácticamente constante. Si la actividad de agua aumenta por encima
de 0.37, manteniendo el producto a la misma temperatura, la viscosidad se reduce de manera
considerable en función de aw. Las reacciones cuya velocidad venga limitada por la velocidad de
difusión de los reactivos se acelerarán por encima de aw = 0.37
Indice
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos: Alimentos perecederos
(1/2)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores
ambientales
críticos
Durabilidad media
(2)
Leche y
productos lácteos
líquidos
Crecimiento bacteriano
Sabor oxidado
Rancidez hidrolítica
Oxígeno
Temperatura
7 a 30 días a 0 – 7ºC
Productos
horneados
frescos
Retrogradación (Staling)
Crecimiento bacteriano
Endurecimiento por secado
Oxígeno
Temperatura
Humedad
2 días (pan)
7 días (pasteles)
Rancidez oxidativa
Carnes rojas
frescas
Crecimiento bacteriano
Pérdida del color rojo
Oxígeno
Temperatura
3 a 4 días a 0 – 7ºC
Luz
(1) Supuestos envases intactos Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos: Alimentos perecederos
(2/2)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores ambientales
críticos
Durabilidad media
(2)
Volatería
fresca
Crecimiento bacteriano
Mal olor
Oxígeno
Temperatura
2 a 7 días a 0 – 7ºC
Luz
Pescado
fresco
Crecimiento bacteriano
Mal olor
Temperatura
3 a 14 días
almacenado sobre
hielo
Frutas y
vegetales
frescos
Respiración anaerobia
Cambios de composición
Perdida de nutrientes
Marchitamiento
Magulladuras
Crecimiento bacteriano
Temperatura
Humedad relativa
Luz
Oxígeno
Manipulación
Según producto:
Desde 4-8 días para
el maíz dulce hasta
3-8 meses para las
manzanas en
atmósfera controlada
(1) Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
(2) Supuestos envases intactos
Indice
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos semiperecederos
(1/1)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores ambientales críticos
Durabilidad media (2)
Snacks fritos
Rancidez
Oxígeno
3 a 12 meses
Pérdida de textura crujiente
Luz
Rotura
Temperatura
Humedad relativa
Manipulación
Quesos
(No frescos)
Rancidez
Pardeamiento
Cristalización de lactosa
Crecimiento de mohos
Temperatura
Humedad relativa
Quesos procesados, 4
a 24 meses. Quesos
naturales, 4 a 12
meses
Helados
Cristalización de lactosa
Cristales de hielo
Cambio de textura
Fluctuaciones de temperatura,
incluso por debajo de la de
congelación
1 a 4 meses
(1) Supuestos envases intactos Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
Indice
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no perecederos (1/3)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores ambientales
críticos
Durabilidad
media (2)
Pasta para
sopa
Cambios de textura
Retrogradación
Pérdida de calidad de proteínas y
vitaminas
Roturas
Humedad relativa
Temperatura
Luz
Oxígeno
Manipulación
Pastas con
huevo, 9 – 36
meses.
Otras, 24 – 48
meses
Zumos
concentrados
congelados
Pérdida de turbidez
Crecimiento de levaduras
Pérdida de vitaminas
Oxígeno
Temperatura
Descongelación
18 – 30 meses
Cambios de sabor
Cambios de aroma
Frutas y
verduras
congeladas
Pérdi9da de nutrientes
Pérdida de textura, color, olor y sabor
Formación de escarcha en el envase
Oxígeno
Temperatura
Fluctuaciones de
temperatura
6 – 24 meses
Indice
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no perecederos (2/3)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores ambientales
críticos
Durabilidad
media (2)
Carnes, aves
y pescados
congelados
Rancidez
Desnaturalización de proteínas
Cambios de color
Secado superficial
Endurecimiento Escarcha en el envase
Oxígeno
Temperatura
Fluctuaciones de
temperatura
Buey, cordero y
aves, 6 – 12
meses
Ternera, 4 - 14
meses
Cerdo, 4 – 12
meses
Pescado, 2 – 12
meses
Platos
preparados
congelados
Rancidez de las carnes
Sinéresis de las salsas
Cuajado de las salsas
Pérdidas de color, sabor, aroma
Oxígeno
Temperatura
Fluctuaciones de
temperatura
6 – 12 meses
Escarcha en el envase
Indice
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no
perecederos (3/3)
Grupo de
alimentos
Forma de alteración (1)
Factores ambientales
críticos
Durabilidad
media (2)
Alimentos
deshidrata-dos
Rancidez
Pardeamiento
Cambios de color
Cambios de textura
Pérdida de nutrientes
Humedad relativa
Temperatura
Luz
Oxígeno
Vegetales: 3-
15meses
Carnes:1-6meses
Frutas, 1-
24meses
Leche en polvo
descremada
Deterioro del sabor
Pérdida de solubilidad
Humedad relativa
Temperatura
8 – 12 meses
Apelmazado
Pérdida de nutrientes
Cereales para
desayuno
Rancidez
Pérdida de nutrientes
Rotura
Humedad relativa
Temperatura
Manipulación
6 – 18 meses
(1) Supuestos envases intactos Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
Indice
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Variables y efectos del pardeamiento no enzimático
Cambios
sensoriales típicos
-Reducción de solubilidad
en las proteínas
-Oscurecimiento,
pardeamiento
-Sabores a envejecido
-Sabores típicos de
productos cocidos, asados,
horneados, etc
Cambios
nutricionales
típicos
Degradación de
vitamina C
Pérdida de algunos
aminoácidos
esenciales
Principales variables
ambientales que
afectan a la reacción
Temperatura
Actividad del agua
Composición de la fase gaseosa
dentro del envase
Indice
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Absorción de humedad por té negro envasado en tarros de cristal y en cajas de madera
Indice
14/07/2004
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Cinética de la alteración
Para la descomposición de una sustancia:
Para la formación de una sustancia:
dC
− =
dt
dC
K = constante de la velocidad de reacción (siempre positiva)
n = orden d la reacción
dt
=
kC n
kC n
Indice
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Cinéticas de las reacciones: Orden de reacción
Orden Ecuación diferencial Ecuación integrada
0
dC
− =
dt
kC 0 C = C − k 0 t
1
dC
− =
dt
kC
o bien:
o bién:
( − kt 1 )
C = C0e
⎛
ln⎜
⎝
C ⎞⎟ C ⎠
=−kt
1
0
( ) =− ( )
log C / C0 k1 2303 . t
2
dC
− =
dt
kC 2 1 1
− =
C C
0
k t
2
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 39

Pérdida de calidad: diferencia entre reacciones de
orden cero y orden uno
Pérdida de un cierto factor de calidad, en una
reacción de primer orden. La durabilidad del
producto (tg) corresponde al tiempo necesario
para que la calidad se reduzca hasta el valor
mínimo tolerable (Ag)
El efecto del orden de reacción sólo se
hace evidente a partir de un cierto grado
de progreso de la reacción
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 40

Efectos de la temperatura sobre las velocidades de diferentes formas de alteración en
copos de patata deshidratada
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 41

Modelos para la predicción del crecimiento de los
microorganismos: Ecuaciones logística y de Monod
ECUACIÓN LOGÍSTICA
Supuesto : La tasa de crecimiento es una función lineal decreciente
del número de microorganismos presentes en cada momento
dN r
= r − N
Ndt k
dN r 2 N
= rN − N = rN(1
− )
dt k
k
r = tasa de crecimiento intrínseco = tasa máxima de crecimiento
k = capacidad de sustentación del medio
ECUACIÓN
Relaciona la tasa de crecimiento con la concentración (S) de un nutriente específico
µ máxS
µ =
K + S
µ
K
máx
s
s
DE
MONOD
= Tasa de crecimiento máxima
= Constante de saturación o de Monod
S no es constante sinó que cambia con el crecimiento de los microorganismos
Por lo tanto, para usar la ecuación de Monod se necesitan dos ecuaciones: Una para µ y otra para S
Indice
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Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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t
Indice
M
L
Modelos para la predicción del crecimiento de
microorganismos: Función de Gompertz
Función de Gompertz
L(
t)
=
O bien :
lnln
=
A + C * e
C
−
() t
−
A
=
1
lnln
B
−e
BM
L
( −B(
t−M
))
C
−
Bt
() t − A
(Forma con cuatro parámetros)
Ecuaciones cinéticas derivadas:
Velocidad de crecimiento exponencial (EGR) = BC/e
Tiempo de generación (GT) = (e/BC)log(2)
Duración de la fase lag LPD) = M-1/B
Densidad máxima de la población (MPD) = A+C
L(t) = Log del contaje de bacterias al tiempo t (horass), log(cfu/ml)
A =Valor asintótico del log del contaje, cuando el tiempo tiende a cero (Contaje inicial),
log(cfu/ml)
C = Valor asintótico del log del crecimiento, cuando el tiempo tiende a infinito (Número de ciclos
logarítmicos de crecimiento), log(cfu/ml)
M = Tiempo al cual la velocidadabsoluta de crecimiento es máxima (h)
B = Velocidad relativa de crecimiento, al tiempo M, (log(cfu/ml)/h)
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Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Ejemplos de la ecuación de Gompertz
Crecimiento de microorganismos: Ecuación de Gompertz
12,0
10,0
8,0
log (N)
6,0
4,0
2,0
0,0
0
10
20
30
40
50
tiempo (h)
A = Contaje (log) a t=0
C =Aumento de contaje desde t= 0 hasta infinito
B = Velocidad de crecimiento máxima
M = Tiempo (h) velocidad de crecimiento es máxima
60
70
80
90
100
1,4 8,9 0,15 15
1,4 8,9 0,095 30
1,4 8,9 0,104 40
1,4 8,9 0,15 50
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14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 44

k
k
Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción:
Ecuación de Arrhenius y significado de la energía de
activación
=
=
Ae
k e
1 0
⎛ −
⎜
⎝
Ea
RT
⎞
⎟
⎠
E ⎛
a 1 1 ⎞
− ⎜ − ⎟
R ⎝ T T ⎠
1 0
Excepto para temperaturas elevadas,
E a 1
>> T
R 2
y por lo tanto, la representación de
lnk respecto a 1/T es una
excepto a temperaturas altas
linea recta,
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 45

Ejemplos de desviaciones respecto a la ecuación de
Arrhenius
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 46

Modelo matemático del envejecimiento del pan
modulus
El exponente de Avrami puede variar entre 1 y 4. Para
el pan suele tener un valor de 1
Módulo: Penetración (mm)
Indice
14/07/2004
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Durabilidad del pan: Ilustración del modelo de Avrami
Módulo: Peso para penetración de 4mm (g)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 48

Crecimiento de microorganismos: Cinética a
temperatura constante y efecto de la temperatura
Modelo para el crecimiento a una temperatura: Función de Gompertz
(Forma con tres parámetros)
Modelo para el efecto de la temperatura: Ecuación de Ratkowsky
µ =
( b( T − T ){ 1−
exp [ c( T − T )]}
)
( cT - cT + 1) *exp[ c( T − T )]
en : c =
T
máx
mín
1
− T
ópt
−
T
ópt
1
− T
mín
máx
dµ
A la temperatura óptima : = 0, que lleva a :
dT
1-
= 0
opt
mín
opt
máx
Esta ecuación tiene una solución trivial, c
2
= 0 más un mínimo
Indice
14/07/2004
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Durabilidades típicas de algunos alimentos: Efecto de la temperatura
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 50

Cálculo del tiempo medio hasta el fallo
Indice
14/07/2004
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Durabilidad efectiva
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Durabilidad efectiva o logística, usando la función
de Weibull
R
=
η
β
d
βd
d
∞
∫
0
t
β
d
−1
e
⎡⎛
t
−⎢
⎢
⎜
⎣⎝ηd
⎞
⎟
⎠
βd
⎛ t
+
⎜
⎝ηa
⎞
⎟
⎠
βa
⎤
⎥
⎥
⎦
dt
t = tiempo
β = Parámetro de forma en la ecuación de Weibull
N = Parámetro de escala en la ecuación de Weibull
Subíndices:
d, para la distribución de tiempos hasta el consumo
a, para la distribución de tiempos hasta la alteración límite considerada
Indice
14/07/2004
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Papel probabilístico de Weibull
Indice
14/07/2004
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Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (1/3 )
Soldabilidad
• Del film soporte
• De recubrimientos soldantes
Impermeabilidad
• Al oxígeno
• A otros gases (Nitrógeno, anhídrido carbónico)
• Al vapor de agua
• A los aromas y olores
• A la luz
Indice
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Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (2/ 3)
Interacciones con el contenido
• Cesión de substancias
• Absorción de substancias
Temperaturas útiles de trabajo
• Bajas
• Altas
Consideraciones de comunicación a los consumidores
• Imprimabilidad
• Brillo
• Transparencia
Indice
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Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (3/3 )
Características mecánicas
• Resistencia a la tracción
• Rigidez
• Resistencia a la perforación
• Por punción
• Por flexión
• Resistencia al desgarro
• Resistencia al impacto
• Características de superficie
• Deslizamiento
• Propiedades antiestáticas
• Resistencia a la abrasión
Indice
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Principales tipos de aditivos que se emplean en los materiales de envase flexibles
Antiestáticos
Antiniebla
Antibloqueo
Antimicrobianos
Antioxidantes
Estabilizantes
• Al calor
• A la luz
Pigmentos
Indice
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Fuerzas que se aplican en los ensayos mecánicos
TENSIÓN
COMPRESIÓN
REVENTAMIENTO
RASGADO
Las flechas indican
las dirección de las
fuerzas que se
aplican.
1) Material al comienzo
del ensayo
2) Deformación debida
a las fuerzas
aplicadas
3) Rotura del material
IMPACTO
Indice
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Dinamómetro
Indice
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Permeabilidad de los filmes
Absorción
dq
dt
P 0
P
C 1
0
dq
Difusión
dt
C 1
∆x
∆p = p 0 –p 1
∆c = c 0 –c 1
Desorción
dq
dt
Ley de Henry (Absorción y desorción):
C = S*p
Ley de Fick (Difusión)
dq
dt
∆c
= −D
* A*
∆x
Cuando y sólo si se alcanza el equilibrio,
dq/dt tiene el mismo valor para los tres
fenómenos y entonces, combinando:
dq ∆p
= D * S
dt ∆x
y haciendo k = - D *S:
dq
dt
∆p
= kA
∆x
Indice
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k
=
Constante de permeabilidad y coeficiente de
permeabilidad (Permeancia)
dq
A*
* ∆x
∆p
*
dt
Si los valores de ∆p y de ∆x para el ensayo de
permeabilidad son constantes, pueden
englobarse con la constante de permeabilidad y
emplearse el coeficiente de permeabilidad, o
permeancia, C
C
=
k
* ∆p
∆x
=
dq
A*
dt
Indice
14/07/2004
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Permeabilidad de filmes compuestos
∆p 3
A través de todo el film:
∆x
dq
∆p
= *
k * A dt
∆p
= ∆p1 + ∆p
2
+ ∆p3
+ ...
∆p 1
∆p 2 Combinando:
A través de cada capa:
∆xi
dq
∆pi = *
ki
* A dt
∆x
dq ∆x
dq ∆x2
dq
* = * + *
k A dt k * A dt k * A dt
P 0
P 1
P 2
P 3
1
+
*
∆x 1
∆x 2
∆x 1
2
3
∆x
∆x1 ∆x2
∆x3
∆x; ∆p
= + + + ...
k k1
k2
k3
Para unas condiciones de ensayo determinadas, ∆p es constante y c=k/∆x y por lo tanto:
1
=
c
1
c
1
1
+
c
2
1
+
c
3
+ ...
...
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 63

Determinación de la permeabilidad al vapor de agua. Método manual
a) Esquema del método
b) Medidas de las cápsulas, según BS 3177. La cápsula de
perfil bajo es para materiales de baja permeabilidad y la de
perfil alto, para materiales de alta permeabilidad
Indice
14/07/2004
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 64

Propiedades de algunos filmes
Espesor, para las permeabilidades;25µm
* = Biorientado y con copolímero o saran como capa soldante
Unidades
LDPE
LLDPE
SURLYN
PET
(*)
OPP
(*)
MOPP
(*)
CPP
Resistencia a la
tracción
N/mm2
10 –
35
20 –
55
25 –
35
175 -
230
140 –
210
140 –
210
20 –
65
Elongación
máxima
%
225-
600
400 –
800
300 –
600
120-
140
50 –
275
50 –
275
400 –
800
Permeabilidad al
vapor de agua
G/m2.día 38ºC,
90%HR
15 –
30
15 –
30
25 –
30
15 –
25
5 –
6
1.5
8 –
10
Permeabilidad al
oxígeno
cc/m2.día.atm
23ºC,0%HR
7700
7000 –
9000
4500 –
7000
78
1500 –
2500
45 –
150
1300 –
6500
Temperatura
máxima de uso
ºC
80
100
65
205
85 (Capa
Soldante)
85 (Capa
Soldante)
85 (Capa
Soldante)
121
Temperatura
mínima de uso
ºC
-50
-50
-40
-60
-50
-50
No
congelar
Intervalo de
soldadura
ºC
121 –
175
105 –
170
105 –
150
135 –
205
93 –
150
93 –
150
160 –
205
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 65

Propiedades de algunos filmes poliméricos
Indice
14/07/2004
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 66

Efecto de la H.R. sobre la permeabilidad a los gases de la celofana
Permeab
(cc(STP).cm/cm2/s/Pa)
*10E10
200,00
180,00
160,00
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
Celofana: Permeabilidad y H.R.
Unidades: cc(STP).cm/cm2/s/Pa(x10E10)
Permeante
H.R. O2 N2 CO2
0 1,60 2,40 3,53
43 5,36 5,07 9,74
76 6,65 5,59 53,90
100 8,70 13,80 192,00
O2
N2
CO2
0,00
0 20 40 60 80 100
H.R. (%)
Indice
14/07/2004
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Coeficiente de deslizamiento:
Método B.S.2782-824A
Acero inoxidable
Máquina de tracción:
100mm/seg +-10 mm/s
Error de la célula de carga;

Ejemplos de coeficientes de deslizamiento de filmes
COEFICIENTE DE DESLIZAMIENTO
MATERIAL
ESPESOR (µ)
ESTÁTICO
DINÁMICO
LDPE, normal
64
0.13
0.12
LDPE, alto slip
64
0.73
0.90
PP cast
18
0.32
0.34
OPP
13
0.76
0.94
Nylon11
30
0.63
0.86
PET
51
0.28
0.34
Papel
76
0.31
0.30
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 69

Polímeros que más se usan en envases flexibles:
Un solo substituyente en el metileno
Carbono,
unido a:
Polímero
Abreviat.
¿Usado habitualmente como
copolímero
No
Sí
Con
Abreviat
⎡
·
⎢·
CH ⎤
2 − C H·
⎥
⎣ ⎦
Grupo vinilo
n
H
CH3
OOCH3
Polietilenos
Polipropileno
Poliacetato de vinilo
LDPE
HDPE
LLDPE
PP
PVA
X
Polietileno
Polietileno
EVA
COOH
Acido poliacrílico
PAA
Polietileno
EAA
COOCH3
Poliacrilato de
metilo
PMA
Polietileno
EMA
CN
Poliacrilonitrilo
PAN
Polietileno
Polestireno
PS
-Crystal
-Alto imp.
OH
Polialcohol vinílico
VOH
Polietileno
EVOH
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 70

Polímeros que más se usan en envases flexibles:
Dos substituyentes en el metileno
Carbono, unido a:
Polímero
Abreviat.
¿Usado habitualmente como
copolímero
No
Sí
⎡
·
⎢·
CH ⎤
2 − C·
⎥
⎣ · ⎦ n H
Grupo vinilideno
Cl
Policloruro de vinilo
PVC
X
Con
Abreviat
Cl
Cl
Policloruro de
vinilideno (Saran)
PVDC
PVC
PVDC
CH3
COOH
Ácido
Polimetacrílico
PMAA
CH3
OOCCH3
Polimetacrilato de
metilo
PMMA
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 71

Principales materiales de envase flexible: Poliolefinas
Familia de los polietilenos
Lineales
Ramificados
Homopolímeros
Copolímeros
Homopolímeros
Copolímeros
Baja
densidad
Media
densidad
Olefínicos
Etileno
+
comonómero
Alta
densidad
LLDPE
ULDPE
Metalocenos
Ácido
Acrilato Acetato EVOH
No neutralizado
Ionómero
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 72

Familias de catalizadores de un solo punto, basados
en ligandos
Cp=Ciclopentano
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 73

Polímeros semicristalinos: Modelos
a) Modelo de lamelas con flecos
b) Lamela con
pliegues (ideal)
b) Lamela con
pliegues
irregulares
b) Modelo interzonal de lamela, con
un nucleo clristalino, una capa
compactada y una capa amorfa
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 74

Estructura cristalina favorecida por puentes de
hidrógeno
a) En el Nylon 66 b) En el Nylon 6
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 75

Estructuras moleculares y cristalinidad de los polietilenos
Estructura con enlaces
tridimensionales
Productos
termoestables e
impermeables
A = Zonas cristalinas B= Zonas amorfas
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 76

Propiedades y aplicaciones de los filmes: Polietileno de baja densidad, lineal (LLDPE)
Principales propiedades
Resistencia en caliente (Hot-tack)
Temperatura de ´fusión 10 – 15ºC
superor a la del LDPE
Aplicaciones relacionadas
Soldaduras que tengan que resistir en
caliente
Envases para pasteurizar o`para hervir
Resistencia a la tracción, a la
perforación, al rasgado y elongación
superiores a las del LDPE
Sacos, filma estirable,
Claridad inferior a la del LDPE
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 77

Propiedades y aplicaciones de los filmes: Etileno-ácido acrílico (EAA)
Principales propiedades
Aplicaciones relacionadas
Resistencia en caliente (Hot-tack)
Resistencia mecánica
Soldaduras que tengan que resistir
en caliente
Blister; Skin-pack
Adhesión
Blister; Skin-pack
Capa intermedia en laminados por
extrusión
Recubrimientos por extrusión
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 78

Propiedades y aplicaciones de los filmes:
Etileno-acetato de vinilo (EVA)
Principales propiedades
Aplicaciones relacionadas
Claridad
Flexibilidad y resistencia a bajas
temperaturas
Adhesión, pegajosidad
Cualquiera en que se desee una
claridad superior a la del PE
Bolsas para cubitos de hielo
Filmes estirables para carnes y
pollo
Capa soldante para complejos con
PET, OPP
Recubrimientos por extrusión
Indice
14/07/2004
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 79

Propiedades y aplicaciones de los filmes:
Ionómeros
Principales propiedades
Aplicaciones relacionadas
Claridad
Dureza, resistencia mecánica
Intervalo de temperaturas de soldadura,
amplio y alta resistencia mecánica del
material fundido
Resistencia al impacto, a bajas temperaturas
Soldaduras en condiciones difíciles
Productos congelados
Resistencia a aceites y grasas
Resistencia al pinchamiento y a la
perforación por doblado
Aceites comestibles; salsas para ensalada;
nargarinas
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 80

Propiedades y aplicaciones de los filmes:
Polipropileno orientado (OPP)
Claridad
Rigidez
Principales propiedades
Resistencia mecánica (Tensión, flexión,
rayado superficial)
Aplicaciones relacionadas
Snacks: Pastas para sopa: Laminados con
otros filmes, como papel o aluminio
Tipos perlados, substituyen al papel en
algunas aplicaciones
Inercia química
No soldable: Requiere recubrimientos
Mal deslizamiento (slip): Requiere aditivos
Buena impermeabilidad al vapor de agua
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 81

Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (1/3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 82

Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (2/3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 83

Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (3/3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 84

Propiedades y aplicaciones de los filmes:
Polipropileno no orientado (Cast)
Hay dos tipos de films de PP cast:
Homopolímeros: En general, se usan por su rigidez y transparencia pero tienen un intervalo de soldabilidad
estrecho. Frágiles a temperaturas de congelación
Copolímeros: Menor rigidez que los homopolímeros pero con intervalos de soldabilidad más amplios que los
de los homopolímeros. Utilizables a temperaturas de congelación
Principales propiedades
Aplicaciones relacionadas
Intermedias entre las del polietileno y las de
los filmes de polipropileno orientado
Resistencia al desgaste superficial
Claridad
Resistencia a altas temperaturas
(Homopolímeros)
Inercia química
Productos a esterilizar
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 85

Aleaciones de aluminio habituales en la construcción de
envases
Al aumentar el contenido de hierro aumenta la resistencia al estallido pero disminuye la
resistencia a la corrosión
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 86

Indice
CALANDRADO:
FILM DE ALUMNIO: OBTENCIÓN
a) Raspado del óxido superficial
b) Laminado en caliente, hasta espesor 5 – 6 mm
c) Templado
d) Laminado en frío, hasta el espesor deseado. Cada juego de cilindrtos reduce
el espesor a la mitad. Espesores por debajo de 25µm se hacen psando dos
láminas simultáneamente. Se añade lubricante, en función del nivel de brillo
deseado.
TEMPLE:
El aluminio obtenido directamente del calandrado es muy duro y quebradizo.
Para muchas aplicaciones, se lo somete a temple, a 343ºC, durante 12 horas
(o el tiempo necesario para obtener la dureza deseada). Esta operación
quema casi totalmente el lubricante añadido para el laminado y mejora la
adhesión de tintas, lacas y adhesivos.
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 87

Propiedades y aplicaciones de los filmes: Aluminio (1/ 2)
Los filmes de aluminio tienen espesores desde 6.5µ hasta 200µ. Por encima de este
espesor se consideran láminas de aluminio
Principales propiedades
Impermeabilidad a gases y vapores (Filmes
muy delgados tienen microperforaciones)
Resistencia a altas temperaturas (P.F.660ºC)
Aplicaciones relacionadas
Cuando se necesita una gran
impermeabilidad al oxígeno, al vapor de
agua o a los olores
Opacidad
Brillo
Productos en que la luz puede acelerar
reacciones por ejemplo de oxidación
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 88

Propiedades y aplicaciones de los filmes: Aluminio (2/ 2)
Efecto del espesor sobre el
número de microporos
Espesor
(µm)
6.50
7.62
8.90
12.70
25.40
Microporos
/m2
1300 - 4300
650 - 2150
65 - 215
33 - 110
0
Ejemplo del efecto del plegado o
doblado sobre la permeabilidad del film
de aluminio, comparado con el efecto
sobre un film metalizado
Número de
flexiones
0
10
Permeabilidad al oxígeno
Aluminio
0
3 – 4
PET
metalizado
0.9 – 1.4
2.3 – 3.0
38.10
0
100
> 10
4.0 – 5.0
Los microporos se producen por partículas de óxido o por burbujas del vapor de agua que
absorbió el aluminio cuando estaba fundido
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 89

Efecto del espesor sobre la permeabilidad al vapor de agua de los filmes de aluminio
Permeabilidad al vapor de agua (g/m2dia)
3
Permeabilidad al vapor de agua
2,5
2
1,5
1
0,5
0
6,5 8 9 12 18 25
Es pe s or (µ)
Permeabilidad al vapor de agua (g/m2dia)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 90

Ensayos de identificación de algunos polímeros
Material
Comportamiento
Inflamabilidad/Extinció
n
Cambios
Color y aspecto de la
llama
Olor de los humos
Reacción
de
los
vapores
Polietileno
(LDPE, HDPE)
Arde en la llama y continua al
separarlo
Funde y gotea,
mientras continua
ardiendo
Azul en parte inferior:
amarilla en centro: Un poco
de humo blanco
A parafina (cera)
Neutra
Polipropileno
(PP)
Arde en la llama y continua al
separarlo
Funde y gotea,
mientras continua
ardiendo
Azul en parte inferior:
amarilla en centro: Un poco
de humo blanco
A parafina (cera) menos
intensa que en el
polietileno
Neutra
Polietilen
tereftalato
(Poliester,PET)
Arde en la llama y continua al
separarlo
Se ablanda, funde
y gotea
Amarilla negruzca
Agradable, aromático
Policloruro de
vinilo (PVC)
Arde en la llama. Auto
extinguible al separarlo de ella
Reblandece y
descompone
dando color
marrón oscuro
Amarillo-naranja, con bordes
verdes. Llama verde en
ensayo con hilo de cobre
(Bilstein)
Cloro: Cloruro de
hidrógeno. No a goma
quemada
Muy ácida
Poliamidas
(Nylon, PA, ONY,
OPA)
Arde en la llama. Auto extinguible
al separarlo de ella.
Relativa facilidad de ignición
Funde, gotea y
luego se
descompone
Azul, con la punta amarilla
A pelo o cuerno quemado.
También olor parecido al
apio
Alcalina
Poliestireno (PS)
Arde en la llama. Auto extinguible
al separarlo de ella.
Facilidad de ignición
Se ablanda. No
gotea
Amarillo naranja brillante.
Humo negro de hollín
Dulce (Estireno) También
a flores tipo caléndula
Neutra
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 91

Solubilidades de algunos polímeros (1 / 2)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 92

Solubilidades de algunos polímeros (2 / 2)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 93

Materiales poliméricos.
Identificación por la
solubilidad
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 94

•Comportamiento:
Elastómeros
Polímeros que pueden estirarse hasta una como mínimo al doble de
la longitud inicial y que recuperan su longitud al cesar el esfuerzo
•Propiedades importantes en las aplicaciones corrientes
•Impermeabilidad a los gases
•Recuperación
•Durabilidad
•Resistencia a los disolventes, al ozono, y a las radiaciones
•Resiliencia
•Ausencia de interacciones con el contenido del envase
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 95

Estructuras químicas de algunos elastómeros (1 de 3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 96

Estructuras químicas de algunos elastómeros (2 de 3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 97

Estructuras químicas de algunos elastómeros (3 de 3)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 98

Obtención del papel: Componentes de la madera
Celulosa, 50%
Lignina, 30%
Carbohidratos (xilano, manano), resinas, taninos y gomas, 20%
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 99

Obtención del papel: Fibras de madera
Además del tipo de arbol,
otros factores influyen en
la longitud de las fibras:
Fibra de madera, muy
aumentada. El lumen es el
espacio vacío del centro y
las lamellas son capas de
fibrillas. Las fibrillas
tienen diámetros de unos
0.025µm y están
formadas por
microfibrilas, de diámetro
unas diez veces menor y
longitud unos 32µm
1.2mm
(Hoja caduca)
3.3mm
(Coníferas)
•Clima. Los árboles de hoja
perenne de climasa frios
tienen fibras más cortas,
más parecidas a las de los
árboles de hoja caduca
•Época de formación: La
fibras formadas en las
épocas de crecimiento
(Primavera) suelen ser más
finas, compresibles y
flexibles que las formadas
en verano
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 100

Esquema de la fabricación del papel: Obtención de la pulpa y aplicaciones típicas
Madera
•Celulosa (50%)
•Soporte
•Lignina (30%)
•Carbohidratos (16%)
•Otros (4%)
Separación
Mecánica
•Fibras cortas
•Fibras dañadas
•Fibras poco separadas
•Lignina poco separada
Pulpa
mecánica
Kraft, o sulfato
•Fibras largas
•Resistencia
•Rugoso
Química
Sulfito
•Suele blanquearse
•Fibras muy puras
•Menos resistente
Semi-química
•Restos de materias
soporte (lignina)
•Tripa de cartón ondulado
•Periódicos
•Cartón
Pulpa
química
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 101

Obtención del papel: Máquina Fourdrinier
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 102

Obtención del papel: Máquina de cilindros
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 103

Esquema de la fabricación del papel: Batido
Pulpa
(Mecánica o química)
Efecto de la intensidad del batido sobre la resisitencia
mecánica del papel
Incremento
de la
propiedad
Batido
Tracción
Estallido
Fibrillas extendidas
Rasgado
Tiempo de batido
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 104

Esquema de la fabricación del papel: Elaboración del papel
Fibrillas extendidas
Diluir
(a 99 – 99.5% de agua)
Máquina Fourdrinier
Extremo húmedo:
•Caja de alimentación
•Caja de agitación
•Hilera de alimentación
•Malla Fourdrinier
Extremo seco:
•Prensas
•Secadores
•Secadores abrillantadores
•Calandras
Máquina de cilindros
Otras
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 105

Aditivos en el papel
Tipos de aditivos
Efectos
Ejemplos de productos
Rellenos
Mejoran la opacidad y el
brillo. Reducen la resistencia
Pigmentos minerales; caolín
Ligantes
Estabilizantes
Para impartir propiedades
específicas
Coadyuvantes de la
fabricación
Aumentan la resistencia: A la
trqacción, al desgarro y al
reventamiento
Reducen la penetración del
agua y de las tintas de
impresión
Claridad, blancura, color,
consistencia
Mejoran las condiciones de
proceso
Almidones, gomas vegetales,
resinas sintéticas, cauchos
Colofonia, resinas sintéticas
y ceras emulsionadas
Blanqueantes ópticos,
pigmentos, colorantes,
gomas de diferentes tipos
Anti-espumantes
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 106

Papel: Principales propiedades a considerar (1/ 2)
Propiedad
Método de ensayo
Norma
Efectos de las
variaciones
Espesor /gramaje
Micrómetro / balanza
BS 3983/ 3432
Estabilidad
dimensional
Cambios en las dimensiones al modificar las
condiciones ambientales
ASTM D776
Maquinabilidad, impresión,
curling, ondulación
Rigidez
Test de Taber
Maquinabilidad, aspecto
visual
Coeficiente de
fricción
Hacer deslizar una lámina sobre otra o sobre
superficie pulida. Medir la resistencia
ASTM D1894
Maquinabilidad
Contenido de
humedad
Secado hasta peso constante
BS 3433
Rendimiento; soldabilidad en
algunas aplicaciones
Absorción de
humedad
Pesar al muestra, colocar una cantidad de agua
sobre una area determinada, durante un cierto
tiempo. Escurrir el agua sobrante y pesar (Test
de Cobb)
BS 2644
Respuesta a los adhesivos
Porosidad
Velocidad de paso del aire, a una presión
determinada
PP 13
Maquinabilidad; Paso de
gases
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 107

Papel: Principales propiedades a considerar (2/ 2)
Propiedad
Método de ensayo
Norma
Efectos de las
variaciones
Resistencia a la
tracción
Resistencia que oponen tiras de anchura
determinada, cuando se tira de sus extremos a
una velocidad determinada
BS 4415
Maquinabilidad: Resistencia
de los envases
Resistencia al
estallido
Presión hidráulica aplicada a través de un
diafragma de goma
BS 3137
Resistencia del envase
Resistencia al
desgarro
Fuerza necesaria para continuar un corte hecho
en la muestra. También puede medirse la fuerza
necesaria para iniciar el desgarro
BS 4468
Maquinabilidad. Resistencia
del envase
Resistencia en
húmedo
Resistencia a la tracción y al reventamiento, con
el material humedecido
BS 2922
Resistencia del envase
Opacidad y color
Medidas con instrumentos ópticos. Porcentaje de
luz transmitida (opacidad) o color
BS 4432
Aspecto visual
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 108

Principales tipos de papel
Material
básico
Kraft
Papeles al
sulfito
Resistentes
a grasas
Glasina
Pergamino
vegetal
Obtención
Pulpa al sulfato, de maderas blandas
En general, obtenido de mezclas de
maderas blandas y duras y blanqueado
De pulpas muy batidas
Como los resistentes a grasas, pero
supercalandrados
Tratamiento de papel sin aditivos
estabilizantes con ácido sulfúrico
concentrado
Propiedades y aplicaciones
Resistente.Puede ser blanqueado o no.Se lo
puede hacer resistente a la humedad o
repelente del agua.Bolsas, sacos y paredes
del de cartón ondulado
Color blanco claro. Buenas característicass de
impresión. Bolsas, etiquetas, laminados
Alimentos con grasas, por ej. Pastelería.
Resistente a grasas y aceites.Cierta barrera a
los olores.Bolsas, laminados
Alta resistencia en húmedo. Resistente a
grasas. Mantequillas, margarinas, carnes,
pescados.
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 109

Superficie del papel
Efecto de los cambios de humedad
sobre las dimensiones del papel
Cara fieltro. Composición del
papel: Pasta semiquímica,
80%; kraft, 4%; cernidos de
kraft, 11%; recicladso de
máquina, 5%
MD: 1279.5 mm (7.5%)
CD: 954.1 mm (1.5%)
MD: 1270 mm
CD: 939.8 mm
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 110

Obtención del papel: Fibras de madera
Además del tipo de arbol,
otros factores influyen en
la longitud de las fibras:
Fibra de madera, muy
aumentada. El lumen es el
espacio vacío del centro y
las lamellas son capas de
fibrillas. Las fibrillas
tienen diámetros de unos
0.025µm y están
formadas por
microfibrilas, de diámetro
unas diez veces menor y
longitud unos 32µm
1.2mm
(Hoja caduca)
3.3mm
(Coníferas)
•Clima. Los árboles de hoja
perenne de climasa frios
tienen fibras más cortas,
más parecidas a las de los
árboles de hoja caduca
•Época de formación: La
fibras formadas en las
épocas de crecimiento
(Primavera) suelen ser más
finas, compresibles y
flexibles que las formadas
en verano
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 111

Tipos de papel
1. Papeles groseros
1. Glasina
2. Resistentes a grasas
3. Pergamino
4. Papeles encerados
5. Papeles recubiertos
6. Papeles para cartón ondulado
7. Foldings
8. Papeles resistentes al horneado
9. Tyvek
10. Papeles plásticos
2. Papeles finos
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 112

Glasina
Papel fabricad
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 113

Cartón ondulado
TIPOS DE TRIPA DE CARTÓN
ONDULADO
Ondas/
metro
Altura de
tripa
(mm)
Resisten
cia
mínima a
la
compresión
en
plano (N
/ m2)
TIPO
A (Grueso) 104 - 125 4,5 - 4,7 140
B (Fino) 150 - 184 2,1 - 2,9 180
C (Medio) 120 - 145 3,5 - 3,7 165
E (Microcanal) 275 - 310 1,15 - 1,65 485
Reducción de la resistencia al apilado
en cajas de cartón ondulado: Efectos
combinados del tiempo y de la
humedad
Efecto humedad: % humed. Relativa
Seco 25 50 75 85 90
Efecto
fatiga:
Duración
de la
carga
Resistencia
al
apilad
o (%) 100 90 80 65 50 40
Corta 100 100 90 80 65 50 40
10 dias 65 65 59 52 42 33 26
30 dias 60 60 54 48 39 30 24
100 dias 55 55 50 44 36 28 22
1 año 50 50 45 40 33 25 20
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 114

Verificaciones de los materiales de envase: Papel y cartón
CARACTERÍSTICAS GENERALES
•Gramaje
•Espesor
•Rugosidad
•Color
•Resistencia al reventamiento
•Resistencia a la tracción
•Resistencia al desgarro
CARACTERÍSTICAS PARA
APLICACIONES ESPECÍFICAS
•Impermeabilidad a la grasa
•Absorción de agua (Cobb)
•Rigidez (Cartón)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 115

Verificaciones de los materiales de envase: Cartón ondulado
CARACTERÍSTICAS GENERALES
•Gramaje
•Espesor
•Resistencia a:
•Reventamiento
•Compresión en plano
•Compresión sobre la arista
•Perforación dinámica (Choque)
•Compresión dinámica (Caja vacía)
•Absorción de agua (Cobb)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 116

Verificaciones de los materiales de envase: Vidrio
CARACTERÍSTICAS GENERALES
•Medidas de los envases
•Cuerpo
•Cuello y cierre
•Defectos localizados (Burbujas, geles...)
•Resistencia a:
•Reventamiento
•Carga vertical
•Choc térmico
•Choque mecánico)
•Recocido
•Tratamientos de superficie
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 117

Verificaciones de los materiales de envase: Envases metálicos
BARNICES INTERNOS
•Uniformidad de aplicación
•Estabilidad
•Inercia
CUERPOS Y TAPAS
•Medidas de los cierres del fabricante
•Medidas críticas para la formación del
cierre
•Defectos
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 118

Verificaciones de los materiales de envase: Poliméricos (1/2)
PROPIEDADES MECÁNICAS
•Espesor / Gramaje
•Resistencia a :
•Tracción
•Desgarro
•Deslaminación (Complejos)
•Perforación
•Impacto
•Flexión/Arrugado
•Rigidez
•Estabilidad dimensional
MAQUINABILIDAD
•Deslizamiento
•Blocking
•Soldabilidad
•Hot-tack
•Final
•Encogimiento (% y fuerza) (Retráctiles)
•Elasticidad /Relajación (Estirables)
•Electricidad estática
COMPATIBILIDAD CON PRODUCTO
•Cesiones del envase (Olor, sabor)
•Absorciones por el envase
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 119

Verificaciones de los materiales de envase: Poliméricos (2/2)
PROPIEDADES DE APARIENCIA
•Transmisión (Visible / Ultravioleta)
•Brillo
•Haze
•Impresión/Decoración
PERMEABILIDADES
•Al vapor de agua
•A los gases (O2, CO2)
•A los aromas
DURABILIDAD DEL ENVASE
•Resistencia a la abrasión
•Envejecimiento
•Decoloración (Material/Impresión)
•Atracción de polvo
REQUISITOS LEGALES
•Registro del fabricante
•Certificado de alimentariedad
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 120

Verificaciones de los materiales de envase: Envases de aluminio
PROPIEDADES FÍSICAS
•Espesor
•Resistencia a la tracción
•Resistencia al reventamiento
(Bandejas, filme)
ADECUACIÓN ALIMENTARIA
•Metales pesados
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 121

RECUBRIMIENTOS DE FILMS
1. MOTIVOS HABITUALES PARA RECUBRIR LOS FILMS
1. MEJORAR LA PERMEABILIDAD
2. MEJORAR LA SOLDABILIDAD
2. TÉCNICAS PARA LOS RECUBRIMIENTOS
1. Por inmersión
2. Por huecograbado
3. Por extrusión
4. Por sublimación en cámara de vacío
3. ESTADO FÍSICO DEL MATERIAL QUE RECUBRE
1. Emulsión
2. Disolución
3. Sólido fundido
Indice
4. Vapor
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 122

TÉCNICAS DE RECUBRIMIENTO
b) Huecograbado
A) Inmersión, con torre de secado c) Extrusión
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 123

Esquema de una instalación de metalizado de filmes
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 124

Influencia del metalizado sobre las permeabilidades de algunos filmes
Oxígeno
cc/m2.día.atm
@23ºC,75%HR
Vapor de agua
g/m2.día
@38ºC,90%HR
SOPORTE
Antes
Después
Antes
Después
PET 12µ
110
1
40
1
OPP 20µ
1700
80
7
2
OPP + PVDC
2.5
1.5
4.7
1
OPA 15µ (Puede variar
con la humedad)
50
4
300
7
Celofana 280XS
10
4
8
5
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 125

Recubrimiento por extrusión
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 126

Coextrusión “Cast” (lámina plana)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 127

Extrusión soplado de film
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 128

Extrusión de film:
Tobera circular
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 129

Coextrusión soplado de tres capas
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 130

Coextrusión soplado de cinco capas: Esquema
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 131

Coextrusión “Blown” (Tubo soplado)
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 132

Fabricación de envases de plástico rígido por
extrusión-soplado
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 133

Linea de orientación para films
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 134

Laminación con adhesivo: Colas con disolvente
En húmedo: Una de las dos películas ha de
ser porosa para dejar pasar el disolvente o el
vapor de agua a través de ella
En seco: Las dos películas pueden ser
impermeables, porque el disolvente se elimina
antes de ponerlas en contacto
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 135

Extrusión/laminación
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 136

Técnicas de impresión más habituales
Flexografía
Litografía
(Offset, en el
esquema)
Huecograbado
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 137

Impresora flexográfica
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 138

Formadora envasadora cerradora vertical
Detalle de las barras de soldadura
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 139

Formadora, llenadora cerradora vertical
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 140

Formadora envasadora cerradora horizontal
Detalle de la soldadura inferior
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 141

Fabricación de envases de vidrio
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 142

Formación del envase de vidrio
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 143

Templado de los envases de vidrio
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 144

Tipos de vidrio para envasado de medicamentos
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 145

Tinción del vidrio
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 146

Recubrimientos para envases de vidrio
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 147

Análisis de las fracturas en envases de vidrio
Las superficies de los fragmentos muestran un aspecto diferente según la distancia a la
que se encuentran del punto de impacto o de rotura inicial
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 148

Estructura de dos materiales típicos para la
fabricación de envases metálicos
Hojalata
Acero cromado
Indice
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 149

Construcción de envases metálicos de tres piezas
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14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Envases metálicos: Fabricación de las tapas
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Esquema de la formación del doble cierre
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Doble cierre formado y criterios de calidad
Comprobaciones mínimas a realizar:
•Profundidad de
embutido
•Espesor del cierre
•Altura del cierre
•Gancho de tapa
•Gancho de cuerpo
•% de solapado
•Presión del mandril
•Junta con el cierre
longitudinal
•Arrugas del gancho
de tapa
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Evaluación de los dobles cierres:Arrugas del gancho
de tapa y formas de expresarlas
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Barnizado e impresión de envases metálicos
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Cierre de apertura facil
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Aerosoles: Esquema de la válvula
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•Funciones básicas
Cierres de los envases: Funciones
•Asegurar la estanqueidad
•El contenido no ha de salir al exterior
•Los agentes exteriores no han de penetrar en el interior
•Acceso fácil al contenido, cuando sea necesario
•Funciones adicionales (No siempre requeridas)
•Comunicación (Marca, logos, instrucciones, códigos de colores)
•A prueba de niños
•Evidencia de apertura
•Fácil de volver a cerrar
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Cierre de los envases: Tipos básicos
•Cierre por adhesivo o por soldadura
•Cierre por componentes independientes
•Para envases metálicos
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•Para botellas y tarros
•Cierres roscados
•Cierres de bayoneta
•Cierres por estampado del metal a la rosca
•Cierres por encaje a resalte
•Cierres por fricción
•Cierres corona
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Aditivos antiniebla: efecto de la condensación de gotas sobre
la transparencia de los films
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Aditivos antiniebla: Ensayos para comprobar la eficacia
The "cold-fog" test
This test simulates the AF-performance of a film, which is
used
for a packaging system for food stored in a fridge.
Put tap water, 200ml, in a 250ml beaker and cover the top of
the beaker with a sample of the test film. Place the beaker in
a temperature-controlled cabinet at 4°
Observe the appearance of the film, according to the ratings A
to E described in Table 3, the film is intended to be used for a
total period of 1 week. Observations should be made at the
time intervals shown in Table 1.
The "hot-fog" test
This test simulates the AF-performance of a film, which is used for
a packaging system in which hot food is filled, which is than stored
in a closed container in a fridge.
Put tap water, 50ml, in a 250ml beaker and cover the top of the
beaker with a sample of the test film. Place the beaker in a bath,
containing water at 60°C
Using an accurate timer, record any changes in the appearance
of the film (using ratings A to E, described in Table 3) for a
period of 3 hours.
Observations should be made at the time intervals shown in
Table 2.
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Aditivo antiniebla: Efecto sobre la velocidad de maduración de
tomates en invernaderos con cubierta de plástico
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Aditivos antiniebla: Tipos
•Glycerol esters
•Polyglycerol esters
•Sorbitan esters
•Ethoxylated sorbitan esters
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Aditivos antiniebla: Condiciones de uso
Parameters to select the type and level of addition of antifog agents :
•The type of polymer
•The film thickness
•The total construction of the film
•Processing conditions
•The temperature at which the film will be used
•The time the effect is expected to last
•Regulation about food packaging in relevant countries
Most usual: 0.8% and 1.5%.
Particular care must be taken to ensure that the selected additives comply with national regulations.
Since the films used in such applications are generally thinner than those used for agricultural
applications,
the duration of the effect will be shorter. However, the required life is also shorter, so no disadvantage will
be created.
It is important to avoid using excessive amount of antifog additives since the surface blooming that may
occur will reduce both printability and sealability of the film.
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Tipos de límites de migración limits establecidos para los materiales
plásticos en contacto con alimentos:
•an overall migration limit (OML) of 60 mg (of substances)/kg
(of foodstuff or food simulants) that applies to all substances
that can migrate from the food contact material to the foodstuff
and
•a specific migration limit (SML) which applies to individual
authorised substances and is fixed on the basis of the
toxicological evaluation of the substance.
The SML is generally established according to the acceptable daily intake (ADI) or
the tolerable daily intake (TDI) set by the Scientific Committee on Food (SCF). To
set the limit, it is assumed that, every day throughout his/her lifetime, a person of
60 kg eats 1 kg of food packed in plastics containing the relevant substance at the
maximum permitted quantity.
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Plásticos en contacto con alimentos:
Tipos de directivas
1. The framework Directive 89/109/EEC sets up general
requirements for all food contact materials.
2. Specific Directives cover single groups of materials and
articles listed in the framework Directive.
3. Directives on individual substances or groups of
substances used in the manufacture of materials and
articles intended for food contact. These Directives deal
with substances that have raised special concern for the
protection of the health of the consumer.
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Plásticos en contacto con alimentos: Directivas
específicas
Ceramics are regulated by Council Directive 84/500/EEC. The Directive sets
migration limits for cadmium and lead which might be released from the
decoration and/or glazing. It gives an analytical method for the determination of
the migration of these substances
.
Regenerated cellulose film is regulated by Commission Directive
93/10/EEC as amended by Directive 93/111/EC. The Directive sets a
positive list of authorised substances and the conditions under which
they can be used.
Plastics are regulated by the new Commission Directive
2002/72/EC which consolidates Commission Directive 90/128/EEC and its
seven amendments (Directives 92/39/EEC, 93/9/EEC, 95/3/EEC, 96/11/EEC,
1999/91/EC, 2001/62/EC and 2002/17/EC). These amendments mainly
modified the lists of authorised substances, i.e. monomers and additives.
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Directiva: 2002/72/EC establece (1 de 2 ):
:
•An overall migration limit of 60 mg (of substances)/kg (of
foodstuff or food simulants) for all substances migrating
from a material into foodstuffs
•A positive list of authorised monomers and other starting
substances, with restrictions on their use (such as specific
migration limits) where applicable. Some monomers remain
provisionally authorised at national level pending a reevaluation
by the SCF.
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Directiva: 2002/72/EC establece (2 de 2 ):
•A list of authorised additives and for some of them,
restrictions on their use (such as specific migration limits).
It is planned that, as from 1 st January 2005, the list of
additives will become a positive list of authorised
substances to the exclusion of others.
•The procedures for adapting, revising and/or completing
the lists of authorised substances.
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Nuevas tendencias
1. The use of recycled materials
1. Active food packaging .
Intended to extend the shelf life of the packaged food
3. Intelligent food packaging
monitors the conditions of packaged foods to give
information about the quality of the food.
4. The use of mathematical modelling
For prediction of migration
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