Nuevos envases co-inyectados para el envasado de alimentos con sistemas activos y de alta barrera

Transcripción

1 Nuevos envases co-inyectados para el envasado de alimentos con sistemas activos y de alta barrera Serafín García (sgarcia@aimplas.es) Responsable Depto. Diseño e Inyección Zaragoza 2 de diciembre 2009 Foro tecnológico y empresarial: Nuevos desarrollos en envase plástico alimentario

2 DESARROLLO DEL ENVASE OBJETIVO: Fabricar un envase que minimice los factores de degradación

3 ENVASE PLÁSTICO Tipo de envases Monocapa Multicapa Ejemplos Envase flexible Extrusión soplado de globo Co-extrusión Laminación Film Bolsas Envase semirigido Extrusión de lámina y termoconformado Co-extrusión y termoconformado Bandejas Barquetas Envase rígido Inyección Co-extrusión Bandejas Extrusión-soplado de botellas. Co-inyección Envases de cuerpo hueco Inyección-soplado de botellas. Botellas

4 SELECCIÓN DE MATERIALES Selección de materiales Estructura Monocapa Estructura Multicapa Diseño de un envase alimentario Atmósfera modificada (EAM) Vacío Envase activo

5 SELECCIÓN DE MATERIALES Propiedades de los materiales a tener en cuenta para el diseño de un envase alimentario: Propiedades térmicas. Propiedades barrera. Propiedades ópticas.

6 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

7 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

8 ESTRUCTURAS MULTICAPA ENVASE FLEXIBLE (FILM) Exterior Capa extructural Tintas Adhesivos Capa Barrera Adhesivo Capa de sellado Alimento

9 ESTRUCTURAS MULTICAPA ENVASE RÍGIDO Y SEMIRIGIDO

10 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.

11 TECNOLOGÍAS PARA FABRICAR ENVASES ACTIVOS Incorporación de los agentes activos. PRODUCTO Tratamientos superficiales: Inmersión o dispersión. PRODUCTO Incorporados directamente en el film: Compounding

12 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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.

13 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.

14 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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

15 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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.

16 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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.

17 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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.

18 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN 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.

19 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN Comparación técnica entre co-inyección y termoconformado. Termoconformado Co-inyección Etapas del procesado Diseño del producto Características del envase Comportamiento del envase Materiales Co-extrusion (lámina multicapa) + Termoconformado (para fabricar el envase final) Reducidas posibilidades del diseño por las limitaciones del proceso Diferencias en el espesor nominal, debido al procesado Posible presencia de zonas débiles en el envase Nº limitado de materiales Fabricación del envase en un único paso Libertad de diseño. Posibilidad de dar formas atractivas al envase final. Libertad en distribución de espesores (para optimizar su comportamiento). Uniformidad de espesor de pared. Más rigidez. Amplio rango de materiales

20 TÉCNICAS ESPECIALES DE INYECCIÓN Cuál es el mercado potencial de estos envases? Plástico Termoconformado Baja Tipos de envase Vidrio Media Metal Alta

21 I+D EN CO-INYECCIÓN ACTIVEPACK (Proyecto nacional) COBAPACK (Proyecto europeo)

22 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 1,8 1,6 Packaging 3% O2 Scavenger Packaging 5% O2 Scavenger EVOH PP % Oxygen 1,4 1,2 1 Packaging 10% O2 Scavenger 0,8 Concepto original Diseño final de bandeja 0,6 0,4 0,2 0 Inicial Día 5 Día 10 Día 15 Día 20 Día 25 Día 30 Día 35 Día 40 Día 45 Día 50 Timescale (days)

23 PROYECTO ACTIVEPACK Objeticos del proyecto ACTIVEPACK Combinar agentes activos y la tecnología de coinyección. + Productos Alcachofa Pez espada Grasa de cerdo

24 PROYECTO ACTIVEPACK Tareas principales en ACTIVE PACK (1) Diseño y fabricación de molde para la fabricación de las bandejas co-inyectadas.

25 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+ O 2 scavenger en la piel (barrera activa). PP EVOH Original concept Tray final design

26 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

27 PROYECTO COBAPACK 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.

28 PROYECTO COBAPACK Objetivos del proyecto (II).

29 CO-INYECCIÓN EN ENVASES 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

30 Gracias por su atención