PERMEABILIDAD DE LOS EMPAQUES

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PERMEABILIDAD DE LOS EMPAQUES
EMPAQUE DE PRODUCTOS
Fatima Dulce María García Hernandez
201945082
Los empaques de alimentos juegan un rol importante en el proceso productivo. Existen muchos tipos de materiales de empaque que se utilizan para el empacado de alimentos, en algunos casos desde hace muchos años y en otros casos relativamente de hace poco tiempo. Dentro de los materiales usados están los clasificados por su naturaleza (naturales y artificiales) por el tipo de uso que se les da, por la forma o dimensiones que producen, por sus propiedades físicas tales como permeabilidad a los gases y/o vapores, su resistencia, fragilidad, permeabilidad a la luz, material (metálico, vidrio o plástico), etc
PERMEABLILIDAD DE LOS EMPAQUES
La protección de los alimentos de los gases y vapores que éstas presentan en el ambiente depende de la integridad del empaque incluyendo el sellado y el cierre; y sobre todo la permeabilidad del material del empaque en sí mismo. Los gases y vapores pueden atravesar los materiales de los empaques por los microscópicos poros y pequeños orificios o se podrían difundir por medio del mecanismo molecular, conocida como difusión activa.
PERMEABLILIDAD DE LOS EMPAQUES
Desde el punto vista de conservación del alimento, los envases interactúan con el entorno permitiendo la permeabilidad de algunas sustancias, tanto del entorno al alimento y viceversa. La permeabilidad es fundamentalmente de gases, siendo el oxígeno y vapor de agua los más importantes. No olvidemos el CO2 y el nitrógeno, ambos presentes en bebidas gaseosas o alimentos envasados en atmósfera modificada. En el proceso de permeabilidad influyen cuatro factores:
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
naturaleza del polímero; 
 naturaleza del permeante; 
concentración; 
temperatura
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
La naturaleza del polímero, tanto a nivel de composición química como de estructura, es el factor de mayor influencia y determina que el polímero sea o no barrera a diferentes gases. Las estructuras multicapa con materiales plásticos son una estrategia habitual para el diseño y desarrollo de envases de alimentos, debido a que cada material plástico aporta unas propiedades distintas y por tanto una ventaja a la estructura global. 
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
Las estructuras multicapa más habituales pueden ir desde dos hasta 11 capas: exterior, capa estructural, tintas, adhesivos, capa barrera, adhesivo, capa de sellado, alimento. Si se precisan altas propiedades de barrera al oxígeno, los materiales empleados habitualmente son los Copolímeros de Etileno y Alcohol Vinílico (EVOH), los recubrimientos metalizados de aluminio, los Copolímeros de Etileno con Cloruro de Polivinilideno (PVDC) y los recubrimientos de óxidos de aluminio y silicio. Si se precisa una barrera total otra opción son los complejos con láminas de aluminio.
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
Si la exigencia de propiedades barrera a oxígeno es intermedia, es posible usar tanto el Polietilen Tereftalato (PET) como la Poliamida (PA), ya que en muchas ocasiones con esta barrera puede ser suficiente. En esos casos una capa puede tener la doble función de ser resistencia mecánica y barrera.Si se requieren propiedades de alta barrera a vapor de agua, el problema es menor ya que las poliolefinas como el Polipropileno (PP), o Polietilenos de alta y baja densidad (HDPE y LDPE) son materiales adecuados. 
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
Al ser ampliamente utilizados en la capa estructural como en la capa de sellado cubren sin problema este requerimiento.En la capa de sellado los principales materiales usados son los Polietilenos, sobre todo los de baja densidad y lineales (LLDPE), los Copolímeros de Etileno con Acetato de Vinilo (EVA), así como otros Copolímeros de Etileno en base a Ionómeros como el Saran o el Surlyn y Polietilenos metalocénicos. Estos materiales por su baja temperatura de fusión permiten el sellado de forma rápida.Actualmente es posible hacer envases multicapa en todos los productos, tanto en envases flexibles, semirrígidos y rígidos..
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
En envases flexibles es posible realizar estructuras multicapa tanto en el proceso de coextrusión como el de laminación. La coextrusión es la extrusión simultánea a través de un cabezal de dos o más polímeros para la formación de una estructura multicapa. Mientras que la laminación es un proceso por el cual se unen dos láminas previamente extruidas por separado mediante el empleo de adhesivos. El emplear un proceso u otro depende de la compatibilidad de los materiales que se quiere combinar.
ESTRUCTURAS MULTICAPA CON ALTA CAPACIDAD DE BARRERA
En envases semirrígidos es posible hacer coextrusión de lámina plana con posterior termoformado para obtener la bandeja final. En los envases rígidos también es posible la obtención de estructuras multicapa a través de procesos como la coinyección, que consiste en la encapsulación de un material dentro de una capa externa de otro con el objetivo de combinar las propiedades de ambos. Otro proceso que permite estructuras multicapa en envases como botellas o tarros es mediante la coextrusión soplo. Se puede concluir, por tanto, que los procesos están ya preparados para la fabricación de estructuras multicapa, y que con la selección de los materiales adecuados permitirá el desarrollo de envases con altas propiedades barrera y de conservación del producto.
CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES SEGÚN SU PROPIEDAD BARRERA A LOS GASES, VAPOR, AROMAS Y SABORES
La permeabilidad o impermeabilidades la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable
CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES SEGÚN SU PROPIEDAD BARRERA A LOS GASES, VAPOR, AROMAS Y SABORES
Semi permeables: Un envase semi-permeable es la bolsa plástica. 
CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES SEGÚN SU PROPIEDAD BARRERA A LOS GASES, VAPOR, AROMAS Y SABORES
Impermeables: Un ejemplo de envase impermeable es la lata de aluminio
CLASIFICACIÓN DE LOS ENVASES SEGÚN SU PROPIEDAD BARRERA A LOS GASES, VAPOR, AROMAS Y SABORES
Permeable: Un envase permeable es la envoltura de papel
MATERIALES DE BARRERA
Definición: representan protecciones específicas a determinados permeantes. 
Depende de cada material o conjunto de materiales. 
Tipos de barrera: 
Mecánica 
Microbiológica 
Física 
Química 
MATERIALES DE BARRERA
Mecánica: provee de una adecuada protección física (papel Kraft o cartón corrugado) 
Microbiológica: impide el contacto externo por el cual pueda contaminarse el producto (Material no poroso, vidrio) 
Física: protección a los agentes físicos como radiación, calor, etc. (Fondos termoformables para salchicas de Viena que absorben U.V) 
Química: agentes químicos que se agregan para det. Protección. (Ac. Láctico para quesos, vinagre para pickles o aceitunas)
RELACIÓN ALIMENTO-ENVASE - ENTORNO
ALUMINIO
Propiedades del Foil de Aluminio
Apariencia- Para envases no existe otro material tan atractivo a la vista como el foil.- El gofrado (estampado), la impresión, barnizado o coloreado mejoran su apariencia
Resistencia al Vapor de Agua- No tiene índice de transmisión de vapor de agua dada su impermeabilidad .
Resistencia a los Gases- A mayor espesor ofrece una barrera absoluta contra el oxigeno y otros gases perjudiciales.
A espesores menores a 10u puede haber rancidez y oxidación dependiendo del tipo de producto.- Evita la pérdida de aroma de los productos.
- Carencia de Absorción- No absorbe líquidos y no se contrae, ni se expande o ablanda en contacto con contenidos húmedos o líquidos (calientes o fríos ). - Util para los alimentos congelados y/o servidosen el mismo envase.
- Útil para los alimentos congelados y/o servidos en el mismo envase. Impermeabilidad a las Grasas - Impermeable a las grasas y aceites, incluso a altas Temperaturas .
PET
Polietilen Tereftalato (poliester)
Botellas de 2 litros, fondo de polietileno de alta densidad
Buena resistencia mecánica, dureza y claridad
Permeable a gases. No adecuado para cerveza o vino. Vida en anaquel bebidas carbonatadas ½ L 8 semanas, 1 L 12semanas
No adecuado para llenado en caliente, temperatura orientación 95.5°CEl PET se usa habitualmente para bebidas carbonatadas y botellas de agua. PET proporciona propiedades barrera muy buenas para el alcohol y aceites esenciales, habitualmente buena resistencia química, aunque las cetonas lo atacan, gran resistencia a la degradación por impacto y resistencia a la tensión. El proceso de orientación sirve para mejorar las propiedades de barrera contra gases y humedad y resistencia al impacto. Temperatura máxima 70 °C.
POLIPROPILENO
 Es el plástico más liviano 
 Transparente en película 
 Quebradizo a bajas temperaturas 
 Requiere aditivos para no deteriorarse 
 Difícil de sellar con calor 
 Buena barrera a humedad y gases 
 Superficie polar, difícil de imprimir 
Se usa sobre todo para jarras y cierres y proporciona un embalaje rígido con excelente barrera a la humedad. Una de sus mayores ventajas es su estabilidad hasta 200 ºC. Ofrece potencial para esterilización con vapor, tiene excelente resistencia química pero escasa resistencia al impacto en temperaturas frías
POLIETILENO
PEAD es la resina más extendida para la fabricación de botellas, resistente a los impactos y buena barrera contra la humedad. Es compatible con una gran variedad de productos que incluyen ácidos y cáusticos aunque no con solventes. Es naturalmente traslúcido y flexible. La adición de color puede convertirlo en opaco pero no en un material brillante. 
Si bien proporciona buena protección en temperaturas bajo el nivel de congelación, no puede ser utilizado para productos por encima de 70 ºC o para productos que necesitan un sellado hermético. La composición del PEBD es similar al PEAD. Es menos rígido y, generalmente, menos resistente químicamente pero más traslúcido. También es significativamente más barato que el PEAD. PEBD se usa fundamentalmente, para bebidas.
VIDRIO
Puede reciclarse múltiples veces sin perjuicio en sus propiedades mecánicas. Sin embargo, el procesado de vidrio necesita altas temperaturas, lo que supone un alto coste energético. Es alta barrera a los gases y al vapor de agua aunque por el contrario, tiene un ratio masa/volumen muy elevado, ya que es pesado. Además es frágil y no es degradable (aunque no es perjudicial para el medioambiente). Principalmente se utiliza para la producción de botellas y tarros, que pueden ser pasteurizados a altas temperaturas
METAL (ACERO Y ALUMINIO)
Es alta barrera a los gases y al vapor de agua. Es un material relativamente caro.
Puede reciclarse, pero con un elevado coste energético. 
Se emplea principalmente para la fabricación de latas, ya que el alimento contenido puede ser pasteurizado o esterilizado en su interior.
Como es resistente a altas y bajas temperaturas, se utiliza como bandejas para platos preparados congelados, que posteriormente son calentados para su consumo. Se usan hojas delgadas de aluminio para envasar caramelos, quesitos, café, té, etc. También son metálicos los tapones de las botellas y las tapas de los tarros.
PAPEL Y CARTÓN 
Son materiales baratos a base de celulosa, procedente de la madera. Los residuos de papel se pueden incinerar, con recuperación de energía. Son reciclados o biodegradados durante compostaje en el medio ambiente.
Se trata de materiales ligeros, fácilmente imprimibles, permeables a los gases y al vapor de agua.
Tienen una baja resistencia al rasgado.
Con estos materiales, se hacen bolsas y cajas para diferentes aplicaciones, utilizadas principalmente con alimentos secos como el azúcar, la sal, la harina, el pan, los pasteles, etc.
Son de papel también las etiquetas usadas en los envases de vidrio, metálicos y de plástico.
PERMEABILIDAD 
Permeabilidad 
Migración Sorción
 PERMEABILIDAD: Pasaje de gases, vapores o aromas a través del envase, (permeantes). La fuerza impulsora es la diferencia de P parciales de los permeantes a ambos lados de la membrana plástica 
Ejemplos: 
-pérdida de CO2 (gaseosas), SO2 (vino), H2O (alimentos frescos, freezados, deshidratados) 
Pérdida de aromas (especies, pescado) - Absorción de aromas (pan, alimentos deshidratados) 
Absorción de O2 que produce la alteración de proteínas, vitaminas, enranciamiento oxidativo en grasas y aceites (presencia de color)
PERMEABILIDAD 
¿Qué se hace para bajar la permeabilidad en la industria? 
Descenso de la temperatura, se guardan en heladera 
Aumento de la tortuosidad del camino (mayores espesores, rellenos) 
Se complementan con materiales incompatibles con vapores (EVOH (etilen vinyl alcohol), nylon, PVDC, etc. )
PROPIEDADES BARRERAS DEL MATERIAL 
SORCIÓN Consiste en la transferencia de sustancias desde el alimento al seno del envase, donde quedan retenidas. Engloba dos fenómenos de diferente naturaleza: adsorción, que tiene lugar en la superficie, y absorción, que ocurre en el seno de la matriz del envase. Ej: Efectos sobre el alimento envasado: pérdida de aromas, sabores. Efectos sobre el material: alteración del aspecto y características 
MIGRACIÓN Es la transferencia de sustancias (masa) desde el envase al alimento envasado y/o su entorno. La incorporación de las sustancias migrantes al producto envasado puede incidir en su calidad y seguridad. Ej: alteración de propiedades organolépticas, migración de compuestos tóxicos, pérdida de componentes del envase que pueden afectar la estabilidad del mismo.
RELACIÓN ALIMENTO-ENVASE - ENTORNO
PROPIEDADES BARRERAS DEL MATERIAL 
Envasado óptimo: Conocer en detalle todos los posibles procesos de interacción que puedan existir entre el alimento / envase / medio ambiente
TENDENCIAS
Avance científico y tecnológico
Desarrollo de nuevos envases
ENVASES “ACTIVOS” O “INTELIGENTES”
A medida de sus productos y necesidades
Ventajas de la química y
la creatividad y diseño
 
 
Bien etiquetados para evitar ingestión
Uso limitado en líquidos
No exige cambios en el diseño del envase 
PELÍCULAS
RECUBRIMIENTOS
FORMANDO PARTE DE LA TAPA
BOLSAS
DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD EN LOS ENVASES
La vida útil de los alimentos envasados, está limitada por los fenómenos de transferencia de masa que afectan la inocuidad del alimento.
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La permeabilidad es el fenómeno físico-químico de transferencia de masa a través del envase.
 La elección de un material con una menor permeabilidad al gas crítico para la degradación del alimento envasado permite mejorar la durabilidad del mismo.
MECANISMOS DE PERMEABILIDAD
Este proceso por tanto puede ser descrito por dos mecanismos:
1.- Flujo capilar
Implica el paso de moléculas a través de poros o por defectos propios del material del envase.
2.- Permeabilidad por difusión 
Es resultante de tres mecanismos:
Adsorción de las moléculas permeantes desde la atmosfera interna y externa.
Difusión de las moléculas permeadas a través del material plástico.
Desorción de las moléculas permeadas desde la atmosfera interna y externa.
El movimiento de partículas a través del material plástico es producido por un gradiente de potencial químico que tiende al estado de equilibrio, por lo cual una molécula puede ser adsorbida, difundida y de- sorbida con el fin de lograr un estado estacionario.
La permeabilidad se ve afectada por las propiedades intrínsecas al polímero como son: la estructura química del polímero, el método de la preparación de los polímeros, elvolumen libre del polímero, el porcentaje de cristalinidad, polaridad, la reticulación e impresión, orientación, presencia de aditivos. Han descrito que la solubilidad y el movimiento de partículas en polímeros cristalinos dependen del volumen libre presentes en estos. Las moléculas podrían ser más fácilmente absorbidas y tener más movilidad en la matriz polimérica mientras más volumen libre tenga el polímero.
 
 
ENVASES ACTIVOS 
Controlan factores responsables de alteración 
 
• Presencia de agentes antimicrobianos, antifúngicos 
• Absorbedores de humedad, Eliminación selectiva 
de gases (O2 ,CO2 ó etileno) 
• Emisores de etanol 
• Control de la acción de enzimas. 
 
ENVASES INTELIGENTES 
Utilizan propiedades o componentes del alimento o del 
envase como indicadores del historial de calidad 
 
• Indicadores de tiempo-temperatura 
• Indicadores de calidad microbiológica 
• Indicadores de O2 ó CO2 
 (
ENVASES
 
ACTIVOS
Controlan
 
factores
 
responsables
 
de
 
alteración
Presencia
 
de
 
agentes
 
antimicrobianos,
 
antifúngicos
Absorbedores de
 
humedad,
 
Eliminación selectiva
 
de
 
gases
 
(O
2
 
,CO
2 
ó
 
etileno)
Emisores
 
de
 
etanol
Control de
 
la acción de enzimas.
ENVASES
 
INTELIGENTES
Utilizan
 
propiedades
 
o
 
componentes del
 
alimento
 
o
 
del
 
envase
 
como
 
indicadores
 
del
 
historial
 
de calidad
Indicadores
 
de
 
tiempo-temperatura
Indicadores de
 
calidad microbiológica
Indicadores
 
de O
2
 
ó
 
CO
2
)
Incluir el 
componente activo 
en el envase 
Incluir el componente en 
forma separada al 
producto y el envase 
TECNOLOGIA 
ENVASES ACTIVOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (
Incluir
 
el
 
componente 
activo
 
en
 
el
 
envase
Incluir el componente en
 
forma separada al
 
producto
 
y
 
el
 
envase
TECNOLOGIA
)ENVASES ACTIVOS
Bien etiquetados para evitar ingestión
· Uso limitado en líquidos
· No exige cambios en el diseño del
envase
BOLSAS