Gabriel Morales-Cid, PhD

Transcripción

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2 Contenidos Andaltec Áreas de actividad Materiales Productos Procesos Principales líneas de investigación Proyectos internacionales Susfoflex 2

3 This project has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7- KBBE ) under grant agreement num

4 Organización Tipo Organización privada sin ánimo de lucro. Fundada en Estamos de aniversario. Calificados como Centro Tecnológico Nacional del plástico Objetivo principal Mejorar la competitividad del sector de plástico a través de la I+D+i Personal Altamente cualificado 110 personas 4

5 Alianzas RETA Red de espacios tecnológicos de Andalucía. ANDALTEC disfruta de excelentes relaciones con compañías del sector del plástico, universidades y centros de investigación Europeos. Plataformas tecnológicas Manuket, EuMaT, Nanofutures, Food for Life, Suschem, Materplat & Eumat and M2F Certificaciones ISO 9001 UNE ISO ISO ISO

6 Instalaciones Edificio 2 (6.000 m 2 ) Prototipado Procesado a pequeña escala Túnel fotométrico Laboratorios ópticos Ensayo choque-peatón Edificio 1 (4.000 m 2 ) Oficinas Laboratorios Espacios para empresas Salas para formación Sala de exposiciones 6

7 Áreas de actividad Nuevos materiales Nuevos productos Optimización de procesos

8 Nuevos materiales Nuevos materiales Desarrollo Nano-composites Fibras naturales, aditivos minerales, subproductos o residuos Sustitución de productos hechos de otros materiales por plástico Estudios de la sostenibilidad y reciclabilidad Caracterización Mecánica: Tensión, flexión, compresión, impacto, dureza Térmica: DSC y TGA Análisis reológico HDT-Vicat, color, brillo, FTIR, fluidez Envejecimiento Cámara de niebla salina Cámara solar Cámara climática 8

9 Nuevos materiales Nuevos materiales Ensayos de compostabilidad y biodegradabilidad Biodegradabilidad (ISO :2012) Desintegración (ISO 16929:2002) Calidad del compost Test de migración global y específica Conforme a la EUROPEAN REGULATION 10/ FOOD CONTACT MATERIALS Migración en aceite sobre alimentos. Migración en simulantes acuosos sobre alimentos. 9

10 Nuevos productos Nuevos productos Diseño y desarrollo de nuevos productos Análisis AMFE Diseño CAD (CATIA V5 and SOLIDWORKS) Selección de materiales y tecnología de fabricación. Análisis de costes Simulaciones de procesos Mecánicas: RADIOSS y ANSYS Térmicas: ANSYS FLUENT Ópticas: ASAP and LucidShape Laboratorio metrológico Tamaño máximo de 1200x3000x1000mm y 2250Kg de peso máximo Prototipos Tecnologías de prototipado rápido (SLA, SLS, CNC ) Colada al vacío 10

11 Optimización de procesos Simulaciones Inyección: MOLDFLOW Optimización de producción: QUEST Laboratorio de inyección/ Caracterización de materiales A escala laboratorio y pequeña escala industrial Asistencia técnica sobre moldes y procesos de inyección. Laboratorio de extrusión Sonicador-laboratorio para masterbatches Extrusora doble husillo corrotante Optimización de procesos PROCESS OPTIMIZATION Lean Manufacturing 11

12 Principales líneas de investigación Materiales verdes Materiales autorreparables Envasado activo e inteligente 12

13 Proyectos internacionales PMJOIN Nuestro papel: Líder de paquete de trabajo Soldadura plástico-metal Estudios de reciclado Diseminación de los resultados del proyecto Costes totales Financiación: Inicio: Duración: 36 meses DEVELOPMENT OF A DIRECT LASER JOINING OF HYBRID PLASTIC-METAL COMPONENTS FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS SUSFOFLEX Nuestro papel: Líder de paquete de trabajo de demostración Gestor de explotación de resultados del proyecto Costes totales: Financiación: 2,954,436 Inicio: Duración: 36 meses 13

14 Susfoflex SMART and SUSTAINABLE FOOD PACKAGING UTILIZING FLEXIBLE PRINTED INTELLIGENCE and MATERIALS TECHNOLOGIES 14

15 Socios 15

16 Socios Dejó el consorcio CEMITEC 16

17 Objetivos del proyecto Susfoflex 1. El desarrollo de nuevas soluciones de envasado Sostenibles Capaces de mejorar el tiempo de vida de los alimentos envasados Capaz de reducir pérdidas de alimentos 2. El desarrollo de una metodología que pueda ser flexiblemente aplicada a diferentes categorías de alimentos Identificación de requisitos de conservación Identificación de las propiedades de los envases tradicionales usados actualmente para esos alimentos Desarrollo de materiales sostenibles y competitivos Desarrollo de soluciones innovadoras con funcionalidades mejoradas Demostración a pequeña escala de su producción industrial 17

18 Fruta cortada y pelada ya en el mercado 18

19 Principales líneas de Susfoflex Bioplásticos Antioxidantes naturales Sensores y envases inteligentes 19

20 Bioplásticos 20

21 Bioplásticos Superar los retos de la aglomeración de las nanopartículas y delaminación de arcillas en biopolímeros como PLA Dispersión Procesado Ajustar las propiedades mecánicas y barrera al uso Reducir las cantidad de polímero utilizada 21

22 PET PP PLA Dart impact resistance Aligned/cross tear Traction assays 22

23 PET PP PLA Property Film (0.03 mm) Sheet (0.24 mm) Aligned Tear 292 mn --- Cross Tear 467 mn --- Dart impact resistance g --- Traction elongation at break 72.6 mm 178 mm Traction breaking strength N N Film (0.02 mm) sheet (0.82 mm) Aligned Tear 30 mn --- Cross Tear 44 mn --- Dart impact resistance 153 g --- Traction elongation at break mm 276 mm Traction breaking strength 55.8 N N Film 3.5% polyone (0.03mm) Sheet (0.9 mm) Aligned Tear 70 mn --- Cross Tear 36 mn --- Dart impact resistance Traction elongation at break 6.84 mm 6.71 mm Traction breaking strength 9.14 N 508 N 23

24 PET PP PLA Property Film (0.03 mm) Sheet (0.24 mm) Aligned Tear 292 mn --- Cross Tear 467 mn --- Dart impact resistance g --- Traction elongation at break 72.6 mm 178 mm Traction breaking strength N N Film (0.02 mm) sheet (0.82 mm) Aligned Tear 30 mn --- Cross Como Tear era de esperar los films 44 mn de PLA muestran un peor --- Dart impact resistance comportamiento mecánico 153 g que los de PP y PET --- Traction elongation at break mm 276 mm Traction breaking strength 55.8 N N Film 3.5% polyone (0.03mm) Sheet (0.9 mm( Aligned Tear 70 mn --- Cross Tear 36 mn --- Dart impact resistance Traction elongation at break 6.84 mm 6.71 mm Traction breaking strength 9.14 N 508 N 24

25 Permeabilidad al vapor de agua Permeabilidad al oxígeno PET Material WVP (g/m s Pa) Film 0.03 mm 1.02 x Film mm* 1.39 x Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm 1.04 x Film mm* 1.59 x PP Material WVP (g/m s Pa) Film mm* 2.79 x10-13 Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm* 2.52 x PLA Material WVP (g/m s Pa) Film mm* 1.10 x Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm* 4.21 x

26 Permeabilidad al vapor de agua Permeabilidad al oxígeno PET PP Material WVP (g/m s Pa) Film 0.03 mm 1.02 x Film mm* 1.39 x Material WVP (g/m s Pa) Film mm* 2.79 x10-13 Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm 1.04 x Film mm* 1.59 x En términos de permeabilidad el PLA muestra mejores resultados en cuanto al oxígeno pero es mayor en cuanto al agua en compración con PET y PP Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm* 2.52 x PLA Material WVP (g/m s Pa) Film mm* 1.10 x Material O 2 P (g /m s Pa) Film mm* 4.21 x * Estos ensayos fueron realizados por ICETA 26

27 Estas limitaciones son típicas del PLA y fueron aboradas mediante el uso de: Nanoarcillas funcionalizadas Aditivos comerciales extensores de cadena 27

28 Ensayo de biodegradabilidad conforme a ISO Se determinó la biodegradabilidad aerobia de los materiales plásticos bajo condiciones controladas de compostaje. Método del análisis de la evolución del dióxido de carbono-- Parte 1: Método general. Montaje del ensayo de biodegradabilidad (Instalaciones de Andatec) 28

29 Ensayo de biodegradabilidad conforme a ISO Un nuevo material puede ser considerado como biodegradable si alcanza el 90% de biodegradabilidad en un periodo de tiempo de 6 meses. 29

30 Ensayo de biodegradabilidad conforme a ISO No podemos ensayar todas las diferentes formulaciones que hemos propuesto en el proyecto, por lo que se seleccionó una representativa. 1% Nanoarcillas 3,5% Aditivo de procesado 95,5% PLA Fecha de inicio: Septiembre 2014 Fecha de fin: febrero

31 Biodegradabilidad Ensayo de biodegradabilidad conforme a ISO % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Biodegradabilidad vs time A) B) Tiempo (Días) 75% Alcanzado a falta de 1 mes de ensayo 31

32 Antioxidantes Se pueden obtener antioxidantes naturales de residuos de biomasa provenientes de producciones agroalimentarias Compuestos fenólicos provenientes de la agroindustria 32

33 El progreso más allá del estado del arte que se propuso en cuanto a la aditivación de antioxidantes: - Valorización de subproductos agroalimentarios - Mejora de la estabilidad térmica y solubilidad de antioxidantes para su incorporación en envases. - Las propiedades antioxidantes de extractos naturales pueden ser debidas a la capacidad de absorción UV de la luz y su reacción con oxígeno. La cinética exacta de estos procesos, combinada con la cinética de deteriorado de los alimentos envasados necesita ser caracterizada. - Debido a la normativa existente, la cinética de liberación de antioxidantes después de la incorporación en los materiales de envasado será caracterizada. 33

34 EJEMPLO DE RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN Orange peels antioxidants and wheat straw cellulose for food packaging applications under the SusFoFlex project G. Spigno 1, G. Duserm Garrido 1, L. Marinoni 1, A. Moncalvo 1, V. Vellingiri 1, G. Morales Cid 2, J. Palenzuela 3, U. Pérez de Larraya 4 1 Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza, Italy; 2 Andaltec, Martos (Jaén), Spain; 3 IK4CIDETEC, San Sebastián, Spain; 6 Cemitec, Noain, Spain La cáscara de naranja fue proporcionada por ANECOOP S. Coop (España) y molidos hasta 2 mm de tamaño. Luego se realizó un proceso de extracción por el socio UCSC. El extracto fue separado por centrifugación y se analizó el contenido de fenoles totales, la actividad antioxidante y el contenido de azúcares. Se fabricaron diferentes formulaciones Se determino su estabilidad térmica y se incorporaron al polímero (PLA) Como conclusión, la incorporación de unos compuestos portadores como las ciclodextrinas, aumentaron la resistencia térmica del extracto. 34

35 Sensores. Envasado inteligente Existen tres tipos sensores e indicadores para el envasado inteligente basados en: (i) Condiciones ambientales (ii) Atributos de calidad o compuestos indicadores de calidad (iii) Portadores de datos (RFID) 35

36 Sensores. Envasado inteligente en Susfoflex 36

37 Asegurando la calidad y seguridad de los alimentos (i) La seguridad de la composición en contacto con el alimento o separados por una barrera. (aditivos nano, sustancias antimicrobianas). (ii) Funcionalidad del envase en si mismo (capacidad para mantener la composición de gas requerida) (iii) Funcionalidad de la sustancia activa como conservante (nanoplata, polifenoles) (iv) Fiabilidad del sensor/indicador (Indicador termocrómico y enzimático) 37

38 SUSFOFLEX Fase de demostración Envase 38

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40 Descripción de operaciones STATION#1: Extrusión soplado STATION#2: Extrusión calandrado STATION#3: Termoconformado STATION#4: Troquelado STATION#5: Inyección 40

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42 STATION#5: Estadísticas Máquina de inyección TIME CICLE: 25 s PRODUCED PARTS: 1153 forks SHIFT: 8 hours AVG. UTILIZATION: 100% 42

43 Imágenes del envase con etiqueta inteligente (sensor de temperatura) 43

44 T EXT