observan además, ligeras variaciones en las mediciones con el tiempo, las cuales tienen que ver

con la recuperación que hacen los polímeros después de sufrir una deformación térmica. Fue

significativa (p< 0,05) la posición del envase en el molde de termo formado, encontrándose que

ésta influye en el espesor de las esquinas.

Figura 5 Comportamiento del espesor en esquinas de envases termo formados con láminas

multicapa

Espesor en paredes

Los factores tiempo, tipo de material, zona de la pared (Pl arriba, P2 medio y P3 bajo) así como

la interacción entre ellas, presentaron una diferencia significativa p<0.05, (ver figura 6). El

perfil de espesor de la pared es similar en todos los materiales, excepto en la lámina 4930. Las

láminas al ser estiradas se adelgazan de arriba hacia abajo y este patrón es observado en todas las

muestras. Se observa que en el punto PI, no existen grandes cambios respecto del valor inicial

del espesor (130¡.tm), en el punto P2, existe una disminución alrededor del 20% con respecto al

valor inicial, pero en el punto P3 se presenta la mayor deformación por efecto del termo formado.

En este punto se presenta una recuperación propia del materialque influencia el cambio del

espesor del material con el tiempo. En este caso la deformación por tensión que sufren las

láminas como consecuencia del aumento de temperatura y presión, se debe a una deformación

térmica y a una elástica:" es decir, las láminas alcanzan a recuperarse un cierto espesor (la parte

de la contribución elástica) pero queda una deformación remanente que continua en el tiempo. El

espesor de la pared no fue afectado por la posición de los envases en el molde.

16

Figura 6 Comportamiento del espesor de la pared en envases termo formados con láminas

multicapa

Espesor en fondos

Los valores para el tiempo, tipo de material, posición del envase en el molde, la zona de medida y

algunas interacciones, presentaron diferencia significativa p<O.05. En la figura 7, se observa que

el espesor en el fondo tiende a aumentar con el tiempo; esto se debe igualmente, a la recuperación

que presenta el material, después de la deformación térmica.

Figura 7 Comportamiento del espesor en el fondo de envases termo formados con láminas

multicapa

Evaluación del desempeño de envases

Se realizó un análisis multivariado de componentes principales, para analizar la información

recopilada durante el tiempo de observación del espesor de los envases y el cambio en la

concentración de gases. En la figura 8, se muestran combinados los datos de espesores (paredes,

fondo, esquinas) con el flujo de CO2 y 02, en relación con el tiempo por cada material,

encerrados en círculos sobre la gráfica.

Figura 8 Análisis de componentes principales para evaluación de desempeño de envases termo

formados con películas multicapa

17

Para el factor de espesor, se evidencia en la figura 8, zonas de la pared (P 1) Y fondo (F2, F3) en

los envases, que están en relación directa con el tiempo, son zonas específicas del envase en las

que aparentemente hay un efecto -de recuperación más intenso, que causa un aumento en el

espesor, posiblemente en zonas donde se produce la mayor deformación térmica .. En las zonas en

las que el espesor no esta directamente relacionado con el tiempo, se identifica que ha ocurrido

una deformación irrecuperable del material y por tal razón la forma rectangular del envase se

manti'ene con el tiempo.

En la figura 8, también se evidencia que el C02 fue el gas más directamente relacionado con la

variable tiempo, su dinámica de difusión fue mayor que el O2, lo cual es esperado en razón de

tratarse de multicapas de alta y mediana barrera donde el flujo de este gas quiere ser controlado

para garantizar la protección del alimento empacado. Sólo hubo un caso, la muestra de alta

barrera 8544, la cual no se ajustó a este comportamiento y para la cual la relación directa se dió

con el 02. Para el factor de los gases O2 y CO2, estos tienen una dirección de flujo inversa en los

materiales (4930, 9383, 6316 Y 5312) el O2 penetra a los envases, mientras que el CO2 sale de

estos. Lo anterior también fue verificado en las curvas de regresión y en el análisis de varianza

para los gases. El efecto de este comportamiento sobre los productos cárnicos podría afectar o

beneficiar la estabilidad del empaque más aún cuando contenga el alimento y se generen

interacciones alimento-empaque-entorno de mayor complejidad, las cuales deben ser analizadas

desde el disefto de estos productos.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

18

Se estableció en un proceso industrial para unas condiciones de termo formado estándar en la

fabricación de empaques con láminas poliméricas coextruídas multicapa, que existe un patrón de

distribución de espesores, el cual es independiente del tipo de material.

Se determinó la dinámica del flujo de gases,de entrada de O2 a los envases y salida para el CO2.,

independiente del tipo de barrera de las estructuras y debido al diferencial de concentración de la

atmosfera interna con la circundante, 10 cual permitió ver el efecto barrera del EVOH con el

tiempo y las variaciones entre las muestras; evidenciando que es un fenómeno complejo

relacionado además con el espesor de las zonas mas delgadas del envase y la posición de este en

el molde de termoformado.

Se llegó a evidenciar a partir del valor de cristalinidad que la película original no cambia

considerablemente una vez esta estirada en el envase y que por ende se puede decir que el

proceso de termo formado, no está afectando el desempeño de las láminas conservándose la

permeabilidad inicial. Sin embargo, pudiera haber un efecto de cambios en la cristalinidad de la

película una vez deformada por efecto térmico causando un reordenamiento de las cadenas

diferente al inicial, esto se observa principalmente cuando se encuentra el PE como material de la

cara interna de las láminas, estos cambios en cristalinidad pueden afectar la permeabilidad de esa

lámina específicamente, pero debido a que las láminas son multicapas, la permeabilidad global de

la estructura se ha mantenido.

Se identificó un factor adicional que debe ser considerado en los procesos de envasado al vacío,

como es el efecto de la ubicación del envase en el molde, sobre el espesor de la superficie de los

19

envases, lo cual tiene incidencia sobre el intercambio gaseoso que los envases termo formados

realizan con el entorno y con la estructura de las láminas utilizadas .

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21

- - - ---~

Figura 1

Película Superior 681lm

IZO DER

F2

F3

Fe Puntos espesor

fondo

MD

Figura 2

1 3 1 3

ENVASE 1 ENVASE 3

2 4 2 4

1 3 1 3

ENVASE 2 ENVASE 4

2 4 2 4

4

3 N

O u ~2

o 1,3

0,3

N 0-07 ~ , o

-1 .7

-2.7

8 cS

o o o o o

o 10 20 30 40 50 60 Tiempo (di:!s)

M:!teri31 --<>-8544 r2=17 ,99% -*4930 r2=92 ,38% -{1- 5312 r2=27,04% -+- 9383 r2=35 ,89% -+ 6316 r2=34 ,80%

M3teri31 --<>- 8544 r2=58 ,12% -*4930 r2=72,79% 4- 5312 r2= 1,67% -+- 9383 r2=5,34% -+ 6316 r2=617%

22

Figura 3

1,1

0,6

0,1

o;:.R.

'" -0.4 O

-0,9

-1,4

-1,9

Figura 4.

"'" ~ "'" CD

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/

el N M CO M CD OJ M M (Y)

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Material

3

2,5

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1

0,5

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en "'" ~ OJ c.o

Material

Posición -e-Izqui erda --++- Derecha

P1 P2 Pl PI P2 P3

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P1 P2 P3

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23

--

Figura 5

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7 1421283542454951 Tiempo (dia)

24

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Figura 6

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25

Figura 7

120~---r=M=a=te=r=id=I=6=3=16~--~·

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40 120 ~==;:~========~=:¡l Material 9383 -~100

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7 1421 283542454951 Tiempo (dia)

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-:r-.g 100 e o u.. 80 ~

o el' o ~ 60 (!)

Matelial8544

40~__~__________~ 7 1421283542454951

Tiempo (di'l)

26

Figura 8

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o- 0,58c: LO o o) 0,38 ~

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[ M<ltelicll8544 [ Mateli,ll 4930

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-0,29 -0,09 0,11 0,31 0,51 -0,46 -0,26

C02%* F~¡¡

I ~4fJ, -0,06 0,14

Día-'I( .

j, 0,34 0,54

Componente 1 (28.75%) Componente 1 (28.16%)

Milterhll5312 M.lteri'll 938311

o- 0,55 ~

~ 0,35 tJ=21 ~f ~

N 0,15!! ~ -o,OS 02%

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F

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0,01 0,21 0,41 0,61

Componente 1 (25.29%) Componente 1 (22.96%)

[ Miltelial6316

~2 *E11¿4

\)2%

fJP) F2

*:1( C02%PJ

P1*

8-0,22l, ,Ff, @~~aJ ·0,1 ° 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Componente 1 (25.85%)

27

Tabla 1.

Material

Permeabilidad (ml/m2.d.b) Ó

(cm3/m2/24h/atm)

Tipo de lámina

[12]

Composición de la estructura

02 I C02

4930 26,50 75,40 Mediana Barrera

PP/PA/LDPE

9383 2,44 3,60 Alta

Barrera PA/EVOH/LDPE/EVA

8544 2,68 2,45 Alta

Barrera PA/PE/EVOH/LDPE

5312 I

2,10 2,39 Alta

Barrera PA/PE/EVOHILDPE

6316 1,50 0,79 Alta

Barrera PA/EVOH/LDPE

Tabla 2 . . LAMINA %XcPE

Lámina 8544 19% Día 7 22%

Día 28 21% Día 49 27%

Lámina 4930 9% Día 7 8%

Día 28 13% Día 49 11%

Lámina 5312 21% Día 7 22%

Día 28 25% Día 49 22%

Lámina 9383 21% Día 7 16%

Día 28 17% Día 49 20%

Lámina 6316 6% Día 7 7%

Día 28 7% Día 49 7%

% Xc EVOH

1% 0% 1% 2%

]%

J% 1%

2% 2% 2% 2%

13% 13% 12% 14%

%XcPP %XcPA

7% 9% 8% 9%

18% 6% 19% 7% 20% 8% 19% 7%

7% 7% 8% 8%

8% 7% 7% 7%

9% 10% 9% 9%

28

Tabla 3.

Láminas Pared (11m) Fondo (11m Esquinas (r.tm)

PI P2 P3 F2 Fe F3 El E2 E3 E4 8544 124,96° 116,04° 80,30° 62658b , 106,55 bC 64,52b 29,11 a 27,938 30,968 31,048

4930 102,338 108,338 102,59c 63,98 b 110,22c 66,22b 32,008 36,78° 42,78 b 37,07b

5312 125,19° 115,30° 82,07° 74,02c 103,18° 67,440 33, l 1 a 30,0480 30,228 31 ,963

9383 127,74° 106,828 65,528 56,943 °. 86,148 50,008 27,568 27,70a 29,078 28,003

6316 120,89° 106,048 66,378 53,768 89,748 46,638 30,968 30,3780 29,41 8 29,85 8

',b,C,ab,t>c, ' .Valores con letras diferentes por cada columna, son estadlstlcamente diferentes (p<O.05) Promedios de 27 mediciones

29

28

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las técnicas de caracterización utilizadas en el presente trabajo permitieron

identificar la composición de las láminas y obtener información valiosa para la

selección de películas multicapa en la industria de alimentos.

Las láminas sin termo formar muestran discontinuidades relacionadas con el

proceso de conversión y esta, una vez termo formadas en los envases, muestran

en las partes de menor espesor, fisuras y fracturas causadas por el estiramiento y

la temperatura. Estos daños superficiales pueden llegar a ser causantes de la

perdida de propiedades de barrera en los envases.

S~ evidencia que en algunas estructuras pueden presentarse potenciales cambios

de la cristalinidad con posibilidad de afectar la permeabilidad a los gases debido a

un deterioro físico (por presión y temperatura) sufrido por algunas estructuras

sensibles al efecto mecánico y térmico del termo formado. Lo anterior no afecta

todas las estructuras ya que las capas soporte y de barrera PA y EVOH, presentan

mayor punto de fusión, manteniéndose estables y favoreciendo la integridad de la

barrera y estabilidad dimensional de la estructura de las láminas estudiadas en

comparación con las láminas originales.

El PE, en la capa de sellado, es el polímero sobre el que se observa el impacto del

proceso de termo formado. Esto se debe básicamente a que posee una

temperatura de reblandecimiento (Tf), más baja que los demás polímeros de la

--

29

-~-

estructura (PA, PP, EVOH) y muy cercanas a la temperatura en la que se hace el

termo formado pudiendo presentar cambios potenciales de la cristalinidad.

En general la cristalinidad de los polímeros de las láminas no se ve afectada por el

proceso de fabricación de los envases, por tal razón puede decirse que las

propiedades de barrera iniciales se mantienen en el envase final, favoreciendo la

calidad de los alimentos.

Las láminas analizadas son estructuras convencionales que mezclan

principalmente los mismos tipos de polímeros en proporciones diferentes y en

donde el LDPE, es el polímero más abundante. La combinación de polímeros y la

distribución de estos en la estructura dependen de cada fabricante. Sin embargo,

no todas las combinaciones de los mismos polímeros logran el mismo desempeño;

hay variables intrínsecas al proceso de conversión y a la calidad de cada una de

estas resinas utilizadas en la fabricación de las estructuras, que pueden explicar

estas diferencias.

Se identifican como factores adicionales el efecto del molde y del mecanismo de

termo formado de los equipos continuos para el empaque al vacío, los cuales

deben ser considerados en los procesos de envasado. Estos tienen efecto según

la estructura de las láminas utilizadas sobre el intercambio gaseoso que los

envases termo formados realizan con el entorno.

Son necesarios estudios que evalúen el efecto del proceso de envasado al vacío

con materiales multicapa de alta y mediana barrera , identificando el efecto de

variables adicionales, que en las láminas de alta barrera estén afectando la

30

permeabilidad en los envases termo formados, entre ellas se podrían incluir:

diferenciar los efectos de los mecanismos de termo formado como vacío y

pistones; el efecto del arreglo de los moldes de termo formado (número de

paquetes a lo largo y ancho) y el efecto de poros y fracturas de la estructura de la

lámina multicapa sobre la permeabilidad final de los envases destinados a

contener alimentos.

Se estableció en un proceso industrial para unas condiciones de termo formado

estándar en la fabricación de empaques con láminas poliméricas coextruídas

multicapa, que existe un patrón de distribución de espesores, el cual es

independiente del tipo de material.

Se determinó la dinámica del flujo de gases, de entrada de O2 a los envases y

salida para el CO2., independiente del tipo de barrera de las estructuras y debido

al diferencial de concentración de la atmosfera interna con la circundante, lo cual

permitió ver el efecto barrera del EVOH con el tiempo y las variaciones entre las

muestras; evidenciando que es un fenómeno complejo relacionado además con el

espesor de las zonas más delgadas del envase y la posición de este en el molde

de termo formado.

Se llegó a evidenciar a partir del valor de cristalinidad que la película original no

cambia considerablemente una vez esta estirada en el envase y que por ende se

puede decir que el proceso de termo formado, no está afectando el desempeño de

las láminas conservándose la permeabilidad inicial. Sin embargo, pudiera haber un

efecto de cambios en la cristalinidad de la película una vez deformada por efecto

31

térmico causando un reordenamiento de las cadenas diferente al inicial, esto se

observa principalmente cuando se encuentra el PE como material de la cara

interna de las láminas, estos cambios en cristalinidad pueden afectar la

permeabilidad de esa lámina específicamente, pero debido a que las láminas son

multicapas, la permeabilidad global de la estructura se ha mantenido.

Se identificó un factor adicional que debe ser considerado en los procesos de

envasado al vacío, como es el efecto de la ubicación del envase en el molde,

sobre el espesor de la superficie de los 20 envases, lo cual tiene incidencia sobre

el intercambio gaseoso que los envases termo formados realizan con el entorno y

con la estructura de las láminas utilizadas.

32

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