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14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 1Indice
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 TD 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 publicitatEnric Riera, Universitat de Barcelona
Sabadell, 8 de juliol de 2004
14/07/2004
Durabilidad y Envasado de Alimentos: Enric Riera Valls, 2003 -
2004 2
Envasado de alimentos
Curso 2003 - 2004
Enric Riera Valls
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Funciones del envase
ContenerComunicar
Información obligatoriaInformación voluntaria
ProtegerPasivo (De agentes externos)Activo (Actúa sobre composición interior)
Facilitar empleo del producto
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Protección de los alimentos por los envases
PROTEGER :PROTEGER :
PROTEINAS CARBOHIDRATOS LÍPIDOS
HUMEDAD VITAMINAS MINERALES
TEXTURASABOR COLOR FORMAOLOR
PIGMENTOS
CONTRA :CONTRA :LUZ HUMEDAD TEMPERATURA INSECTOS ROEDORES
MICROORGANISMOS AIRE
DAÑOS MECÁNICOS (MANIPULACIÓN; TRANSPORTE)
MANTENIENDO TAMBIÉN :MANTENIENDO TAMBIÉN :
PRECIO ATRACTIVO PARA LA VENTA
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Formas de alteración (1/2)
Alteración microbianaPatógenaNo patógena
Reacciones enzimáticasPardeamiento (Polifenol-oxidasa)SenescenciaHidrólisis de lípidos (Lipasas)Oxidación de lípidos (Lipoxigenasas)
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Formas de alteración (2/2)
Enranciamiento no enzimáticoOxidativoHidrolítico
Degradación de vitaminasCambios de color (no enzimáticos)
Pardeamiento no enzimáticoAlteración de pigmentos
Alteraciones sensorialesAlteraciones físicas
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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
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Conformación de la mioglobina
(Sólo se representan los carbonos α)
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Interacciones entre el agua y los solutos
Sitios determinados de polisacáridos y de proteínas.
Gases inertes, sitios determinados de polisacáridos y de proteínas.
Sal, sitios determinados de polisacáridos y de proteínas.
Sucrosa, sitios determinados de polisacáridos y de proteínas.
Ejemplos
Atracción intermolecular entre átomos con cargas fluctuantes
Fuerzas de van der Waals
Una molécula apolar induce que las estructuras abiertas del agua a su alrededor se cierren en forma de jaulas ( estructura energéticamente más estable)
Asociaciones hidrófobas
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
Enlaces iónicos
Enlaces entre el dipolo O-H del agua y dipolos de grupos hidrófilos en solución
Enlaces de hidrógeno
DescripciónTipo de interacción
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Isotermas de sorción para la patata
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Isoterma de sorción para harina de maíz
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Isotermas de sorción de diferentes tipos de café
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Algunas ecuaciones para las isotermas de sorción
( )( )
221
2
221
24b
1 o
221
20
4b1
2
4b
22
21
m
:GABecuación la de parámetros losen n transforma se obtenidos escoeficient los
:linealregresión de métodospor ajustarse puede
ecuación esta)1()2(1
: 11
G.A.B. deEcuación
ereordenars puede que
bb
bC
bb
bK
o
xbxbby
aCmCKa
CmC
CKmma
CKaKaKaCKa
mm
o
o
bb
o
ooo
−
−=
−
−=
++=
−+
−+=
+−−=
−=
10011
00
0
1 ; 1
:forma la para estimados Parámetros
11)1(
:cálculo para Forma)*)1(1(*)1(
*B.E.T. deEcuación
bbm
bbC
xbby
aCm
CCmma
a
aCaaC
mm
o
o
www
www
+=+=
+=
−+=
−
−+−=
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Efecto de la actividad del agua sobre las velocidades de alteración de los alimentos
CON
TEN
IDO
DE
HU
MED
AD
(ISO
TERM
A)
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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 productob) 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
dq/dt
aafa0
m g/100gMS
m0
mf
Θ=tgα dm = Θda
−−Θ∆
=−
Θ∆=
−Θ∆=
−∆=
−∆=
∆∆=
Θ==−=−=∆
∫00
0
0
00
0
0int
ln0
appapp
kAxW
appda
kAxWt
appda
kAxW
appdq
kAxdt
appxkA
pxkA
dtdq
daWWdmdqappppp
e
fea
a e
ea
a
ae
f
pint = p0.a
m
pe
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Humedades máximas iniciales que pueden tener algunos vegetales deshidratados para conseguir durabilidades de uno y de dos años
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Planteamiento teórico de la velocidad de absorción de oxígeno
Velocidad de paso de oxígeno a través del envase: dv/dt =kA(pe-pint) /∆x
Velocidad de absorción de oxígeno por el producto: dv1/dt = f(pint)
Velocidad de acumulación de oxígeno en el espacio de cabeza del envase: dv2/dt = V2/R/T(dpint/dt)
kA(pe-pint) /∆x = f(pint) + V2/R/T(dpint/dt)
dpint/dt = kART(pe-pint) /V2/∆x - RT / V2 f(pint)
pe
pint
dv/dt
W dv1/dtdv2/dt
V2=V-V1
V1=W/ρ
pe
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Velocidades de absorción de oxígeno en función de la presión parcial de oxígeno
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Límites para la absorción de oxígeno(Valores orientativos)
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Ejemplos de los efectos de la humedad sobre la velocidad de descomposición de la vitamina C en patatas
b) Del contenido de humedad sobre la energía de activación
a) De la temperatura y del contenido de humedad
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Efecto de la actividad de agua sobre la descomposición de la vulgaxantina en pigmento de remolacha a 35ºC
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Efecto de la actividad de agua sobre la retención de betanina en pigmento de remolacha a 35ºC
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Efectos de la actividad de agua y del tipo de soluto sobre los tiempos de germinación a 25ºC
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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
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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.
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Temperaturas de transición vítrea (Tg) de algunos polímeros
+60PA 66
+50PA 6
+67PET
Tg
+100PS isotàctico
90 – 100PS atàctico
+18OPP
+5PP isotáctico
-30PE
Polímero
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Temperaturas de transición vítrea: alimentos
Temperaturas de transición vítrea de carbohidratos anhidros.( En los polisacáridos, Tg no puede determinarse experimentalmente porque está por encima de la temperatura de descomposición)
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.
(Sólido anhidro)
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El agua como plastificante en los alimentos: relación entre actividad de agua y temperatura de transición
vítrea
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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
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos: Alimentos perecederos (1/2)
3 a 4 días a 0 – 7ºCOxígenoTemperaturaLuz
Crecimiento bacterianoPérdida del color rojo
Carnes rojas frescas
2 días (pan)7 días (pasteles)
OxígenoTemperaturaHumedad
Retrogradación (Staling)Crecimiento bacterianoEndurecimiento por secadoRancidez oxidativa
Productos horneados frescos
7 a 30 días a 0 – 7ºCOxígenoTemperatura
Crecimiento bacterianoSabor oxidadoRancidez hidrolítica
Leche y productos lácteos líquidos
Durabilidad media(2)
Factores ambientales
críticos
Forma de alteración (1)Grupo de alimentos
(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)
(1) Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
(2) Supuestos envases intactos
Según producto:Desde 4-8 días para el maíz dulce hasta 3-8 meses para las manzanas en atmósfera controlada
TemperaturaHumedad relativaLuzOxígenoManipulación
Respiración anaerobiaCambios de composiciónPerdida de nutrientesMarchitamientoMagulladurasCrecimiento bacteriano
Frutas y vegetales frescos
3 a 14 días almacenado sobre hielo
TemperaturaCrecimiento bacterianoMal olor
Pescado fresco
2 a 7 días a 0 – 7ºCOxígenoTemperaturaLuz
Crecimiento bacterianoMal olor
Volatería fresca
Durabilidad media (2)
Factores ambientales críticos
Forma de alteración (1)Grupo de alimentos
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos semiperecederos(1/1)
1 a 4 mesesFluctuaciones de temperatura, incluso por debajo de la de congelación
Cristalización de lactosaCristales de hieloCambio de textura
Helados
Quesos procesados, 4 a 24 meses. Quesos naturales, 4 a 12 meses
TemperaturaHumedad relativa
RancidezPardeamientoCristalización de lactosaCrecimiento de mohos
Quesos(No frescos)
3 a 12 mesesOxígenoLuzTemperaturaHumedad relativaManipulación
RancidezPérdida de textura crujienteRotura
Snacks fritos
Durabilidad media (2)Factores ambientales críticosForma de alteración (1)Grupo de alimentos
(1) Supuestos envases intactos Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no perecederos (1/3)
6 – 24 mesesOxígenoTemperaturaFluctuaciones de temperatura
Pérdi9da de nutrientesPérdida de textura, color, olor y saborFormación de escarcha en el envase
Frutas y verduras congeladas
18 – 30 mesesOxígenoTemperaturaDescongelación
Pérdida de turbidezCrecimiento de levadurasPérdida de vitaminasCambios de saborCambios de aroma
Zumos concentrados congelados
Pastas con huevo, 9 – 36 meses.Otras, 24 – 48 meses
Humedad relativa TemperaturaLuzOxígenoManipulación
Cambios de texturaRetrogradaciónPérdida de calidad de proteínas y vitaminasRoturas
Pasta para sopa
Durabilidad media (2)
Factores ambientales críticos
Forma de alteración (1)Grupo de alimentos
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no perecederos (2/3)
6 – 12 mesesOxígenoTemperaturaFluctuaciones de temperatura
Rancidez de las carnesSinéresis de las salsasCuajado de las salsasPérdidas de color, sabor, aromaEscarcha en el envase
Platos preparados congelados
Buey, cordero y aves, 6 – 12 mesesTernera, 4 - 14 mesesCerdo, 4 – 12 mesesPescado, 2 – 12 meses
OxígenoTemperaturaFluctuaciones de temperatura
RancidezDesnaturalización de proteínasCambios de colorSecado superficialEndurecimiento Escarcha en el envase
Carnes, aves y pescados congelados
Durabilidad media (2)
Factores ambientales críticos
Forma de alteración (1)Grupo de alimentos
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Formas típicas de alteración de los diferentes tipos de alimentos : Alimentos no perecederos (3/3)
6 – 18 mesesHumedad relativa TemperaturaManipulación
RancidezPérdida de nutrientesRotura
Cereales para desayuno
8 – 12 mesesHumedad relativa Temperatura
Deterioro del saborPérdida de solubilidadApelmazadoPérdida de nutrientes
Leche en polvo descremada
Vegetales: 3-15mesesCarnes:1-6mesesFrutas, 1-24meses
Humedad relativa TemperaturaLuzOxígeno
RancidezPardeamientoCambios de colorCambios de texturaPérdida de nutrientes
Alimentos deshidrata-dos
Durabilidad media (2)
Factores ambientales críticos
Forma de alteración (1)Grupo de alimentos
(1) Supuestos envases intactos Sin atmósferas protectoras, vacío, etc
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Variables y efectos del pardeamiento no enzimático
Temperatura
Actividad del agua
Composición de la fase gaseosa dentro del envase
Degradación de vitamina C
Pérdida de algunos aminoácidos esenciales
-Reducción de solubilidad en las proteínas-Oscurecimiento,pardeamiento-Sabores a envejecido-Sabores típicos de productos cocidos, asados, horneados, etc
Principales variables ambientales que
afectan a la reacción
Cambios nutricionales
típicos
Cambios sensoriales típicos
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Absorción de humedad por té negro envasado en tarros de cristal y en cajas de madera
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Cinética de la alteración
− =dC
dtkCnPara la descomposición de una sustancia:
dC
dtkCn=Para la formación de una sustancia:
K = constante de la velocidad de reacción (siempre positiva)
n = orden d la reacción
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Cinéticas de las reacciones: Orden de reacción
− =dCdt
kC 0 C C k t= − 0
− =dCdt
kC ln C C k t0 1
= −
( ) ( )log / .C C k t0 1 2 303= −
( )C C e k t= −0
1
− =dCdt
kC 2 1 1
02C Ck t− =
Orden Ecuación diferencial Ecuación integrada
0
1
o bien:
o bién:
2
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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
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Efectos de la temperatura sobre las velocidades de diferentes formas de alteración en copos de patata deshidratada
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Modelos para la predicción del crecimiento de los microorganismos: Ecuaciones logística y de Monod
medio delón sustentaci de capacidadkocrecimient de máxima tasa intrínseco ocrecimient de tasar
)1(
momento cadaen presentes ismosmicroorgan de número del edecrecient linealfunción una es ocrecimient de tasaLa :Supuesto
LOGÍSTICA ECUACIÓN
2
===
−=−=
−=
kNrNN
krrN
dtdN
Nkrr
NdtdN
S para otray µ para Una:ecuaciones dosnecesitan se onod deecuación lausar para tanto,loPor ismosmicroorgan los de ocrecimient elcon cambia que sinó constante es no S
Monod de o saturación de ConstanteKmáxima ocrecimient de Tasa
específico nutrienteun de (S)ión concentrac lacon ocrecimient de tasala RelacionaMONOD DE ECUACIÓN
s
M
SKS
máx
s
máx
==+
=
µ
µµ
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Modelos para la predicción del crecimiento de microorganismos: Función de Gompertz
( )
( ) AtLC
BMt
BtBMAtL
C
eCAtLMtBe
−−=
−=−
+=−−−
lnln1
lnln
:bien O*)(
GompertzdeFunción ))((
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)
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
(Forma con cuatro parámetros)
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Ejemplos de la ecuación de Gompertz
Crecimiento de microorganismos: Ecuación de Gompertz
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tiempo (h)
log
(N)
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
A = Contaje (log) a t=0C =Aumento de contaje desde t= 0 hasta inf initoB = Velocidad de crecimiento máximaM = Tiempo (h) velocidad de crecimiento es máxima
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Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción: Ecuación de Arrhenius y significado de la energía de
activación
altas ras temperatua excepto recta, linea una es 1/T a respectolnk
deción representa la tanto,lopor y 21
elevadas,rastemperatupara Excepto
TREa >>
k AeERTa
=−
k k eER T Ta
1 0
1 1
1 0=− −
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Ejemplos de desviaciones respecto a la ecuación de Arrhenius
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 47Indice
Modelo matemático del envejecimiento del pan
modulus
Módulo: Penetración (mm)El exponente de Avrami puede variar entre 1 y 4. Para el pan suele tener un valor de 1
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Durabilidad del pan: Ilustración del modelo de Avrami
Módulo: Peso para penetración de 4mm (g)
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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
( ) ( )[ ]{ }( )
( ) ( )[ ]
mínóptóptmáx
máx
máxmín
TTTTc
TdTd
TTcTTb
−−
−=
=
=−+
=
−−−=
11 :en
mínimoun más 0c rivial,solución t una ieneecuación t Esta
0Tcexp*1cT-cT-1
:a lleva que ,0 :óptima ra temperatulaA
exp1
optmínopt
2
µµ
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Durabilidades típicas de algunos alimentos: Efecto de la temperatura
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 51Indice
Cálculo del tiempo medio hasta el fallo
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 52Indice
Durabilidad efectiva
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 53Indice
Durabilidad efectiva o logística, usando la función de Weibull
∫∞
+
−
−=0
1 dtetR
a
a
d
ddd
tt
d
d
ββ
ηηββη
β
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 54Indice
Papel probabilístico de Weibull
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 55Indice
Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (1/3 )
SoldabilidadDel film soporteDe recubrimientos soldantes
ImpermeabilidadAl oxígenoA otros gases (Nitrógeno, anhídrido carbónico)Al vapor de aguaA los aromas y oloresA la luz
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 56Indice
Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (2/ 3)
Interacciones con el contenidoCesión de substanciasAbsorción de substancias
Temperaturas útiles de trabajoBajasAltas
Consideraciones de comunicación a los consumidoresImprimabilidadBrilloTransparencia
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 57Indice
Propiedades a tener en cuenta en las aplicaciones de los materiales de envase (3/3 )
Características mecánicasResistencia a la tracciónRigidezResistencia a la perforación
Por punciónPor flexión
Resistencia al desgarroResistencia al impactoCaracterísticas de superficie
DeslizamientoPropiedades antiestáticasResistencia a la abrasión
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 58Indice
Principales tipos de aditivos que se emplean en los materiales de envase flexibles
AntiestáticosAntinieblaAntibloqueoAntimicrobianosAntioxidantesEstabilizantes
Al calorA la luz
Pigmentos
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 59Indice
Fuerzas que se aplican en los ensayos mecánicos
TENSIÓN
COMPRESIÓN
REVENTAMIENTO
RASGADO
IMPACTO
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 61Indice
Permeabilidad de los filmes
P0 P1C0
C1
Difusión
Absorción
Desorción
Ley de Henry (Absorción y desorción):C = S*p
∆x
∆p = p0 – p1
Cuando y sólo si se alcanza el equilibrio, dq/dt tiene el mismo valor para los tres fenómenos y entonces, combinando:
dtdq
dtdq
dtdq x
cADdtdq
∆∆
−= **
Ley de Fick (Difusión)
∆c = c0 – c1xpkA
dtdq
xpSD
dtdq
∆∆=
=∆∆=
:S*D- k haciendoy
*
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 62Indice
Constante de permeabilidad y coeficiente de permeabilidad (Permeancia)
dtpAxdqk
***∆∆
=
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
dtAdq
xpkC
** =∆∆=
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 63Indice
Permeabilidad de filmes compuestos
P0 P1 P2 P3
∆x1 ∆x2 ∆x3
∆p1 ∆p2 ∆p3
...
**
321 +∆+∆+∆=∆
∆=∆
ppppdtdq
Akxp
...**
**
** 2
2
1
1 +∆+∆=∆dtdq
Akx
dtdq
Akx
dtdq
Akx
dtdq
Akxp
i
ii *
*∆
=∆
Combinando:
Para unas condiciones de ensayo determinadas, ∆p es constante y c=k/∆x y por lo tanto:
...1111321+++=
cccc
...3
3
2
2
1
1 +∆+∆+∆=∆kx
kx
kx
kx
A través de todo el film:
A través de cada capa:
∆x; ∆p
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 64Indice
Determinación de la permeabilidad al vapor de agua. Método manual
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 permeabilidada) Esquema del método
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 65Indice
Propiedades de algunos filmes
Espesor, para las permeabilidades;25µm* = Biorientado y con copolímero o saran como capa soldante
93 –150
-50
85 (CapaSoldante)
45 –150
1.5
50 –275
140 –210
MOPP(*)
105 –150
-40
65
4500 –7000
25 –30
300 –600
25 –35
SURLYN
135 –205
-60
20585 (CapaSoldante)
78
15 –25
120-140
175 -230
PET (*)
105 –170
-50
100
7000 –9000
15 –30
400 –800
20 –55
LLDPE
160 –205
93 –150
121 –175
ºCIntervalo de soldadura
No congelar
-50-50ºCTemperatura mínima de uso
12185 (CapaSoldante)
80ºCTemperatura máxima de uso
1300 –6500
1500 –2500
7700cc/m2.día.atm23ºC,0%HR
Permeabilidad al oxígeno
8 –10
5 –6
15 –30
G/m2.día 38ºC, 90%HR
Permeabilidad al vapor de agua
400 –800
50 –275
225-600
%Elongación máxima
20 –65
140 –210
10 –35
N/mm2Resistencia a la tracción
CPPOPP(*)
LDPEUnidades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 66Indice
Propiedades de algunos filmes poliméricos
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 67Indice
Efecto de la H.R. sobre la permeabilidad a los gases de la celofana
Celofana: Permeabilidad y H.R.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
180,00
200,00
0 20 40 60 80 100H.R. (%)
Perm
eab
(cc(
STP
).cm
/cm
2/s/
Pa)
*1
0E1
0 O2N2CO2
Unidades: cc(STP).cm/cm2/s/Pa(x10E10)
H.R. O2 N2 CO20 1,60 2,40 3,53
43 5,36 5,07 9,7476 6,65 5,59 53,90
100 8,70 13,80 192,00
Permeante
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 68Indice
Coeficiente de deslizamiento:Método B.S.2782-824A
63 mm
Acero inoxidable
Fieltro Probetas para cada ensayo: 2 de 80 mm x 200 mm
Máquina de tracción:
100mm/seg +-10 mm/s
Error de la célula de carga; <2%
N
D
s
FF
=
=
==
D
N
S
N
S
:dinámico eCoeficient F
F:estático eCoeficient
patinete) del PesoFinicial) (Pico estáticafricción de FuerzaF
µ
µ
Área del patinete: 40cm2
Masa del patinete: 200g + - 2g
Cálculados:
Ancho del patinete: 63.5 mm
Alto del patinete (Acero inox. 18/8, densidad = 7.82 g/cm3): 6.3 mm
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 69Indice
Ejemplos de coeficientes de deslizamiento de filmes
0.300.3176Papel
0.340.2851PET
0.860.6330Nylon11
0.940.7613OPP
0.340.3218PP cast
0.900.7364LDPE, alto slip
0.120.1364LDPE, normal
DINÁMICOESTÁTICOESPESOR (µ)MATERIAL
COEFICIENTE DE DESLIZAMIENTO
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 70Indice
Polímeros que más se usan en envases flexibles: Un solo substituyente en el metileno
EVA
AbreviatCon
SíNo
Polietileno
Polietileno
Polietileno
Polietileno
Polietileno
Polietileno
EAAPAAAcido poliacrílicoCOOH
EVOHVOHPolialcohol vinílicoOH
PANPoliacrilonitriloCN
PS-Crystal-Alto imp.
Polestireno
EMAPMAPoliacrilato de metilo
COOCH3
PVAPoliacetato de viniloOOCH3
PPPolipropilenoCH3
XLDPEHDPELLDPE
PolietilenosH
¿Usado habitualmente como copolímero?
Abre-viat.
PolímeroCarbono, unido a:
viniloGrupo
···
2n
HCCH
−
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 71Indice
Polímeros que más se usan en envases flexibles: Dos substituyentes en el metileno
o vinilidenGrupo
···
·2
nCCH
−
XPVCPolicloruro de viniloClH
OOCCH3
COOH
Cl PVDC
AbreviatCon
SíNo
PVC
PMMAPolimetacrilato de metilo
CH3
PMAAÁcido Polimetacrílico
CH3
PVDCPolicloruro de vinilideno (Saran)
Cl
¿Usado habitualmente como copolímero?
Abre-viat.
PolímeroCarbono, unido a:
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 72Indice
Principales materiales de envase flexible: Poliolefinas
Familia de los polietilenos
Lineales Ramificados
Homopolímeros Copolímeros
Bajadensidad
Mediadensidad
Homopolímeros Copolímeros
Olefínicos Etileno+
comonómero
Altadensidad
LLDPEULDPE
Metalocenos
Ácido
No neutra-lizado
Ionómero
Acrilato Acetato EVOH
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 73Indice
Familias de catalizadores de un solo punto, basados en ligandos
Cp=Ciclopentano
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 74Indice
Polímeros semicristalinos: Modelos
b) Lamela con pliegues (ideal)
b) Lamela con pliegues irregulares
a) Modelo de lamelas con flecos
b) Modelo interzonal de lamela, con un nucleo clristalino, una capa compactada y una capa amorfa
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 75Indice
Estructura cristalina favorecida por puentes de hidrógeno
a) En el Nylon 66 b) En el Nylon 6
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 76Indice
Estructuras moleculares y cristalinidad de los polietilenos
A = Zonas cristalinas B= Zonas amorfas
Estructura con enlaces tridimensionales Productos termoestables e impermeables
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 77Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Polietileno de baja densidad, lineal (LLDPE)
Sacos, filma estirable, Resistencia a la tracción, a la perforación, al rasgado y elongación superiores a las del LDPE
Claridad inferior a la del LDPE
Envases para pasteurizar o`para hervirTemperatura de ´fusión 10 – 15ºC superor a la del LDPE
Soldaduras que tengan que resistir en caliente
Resistencia en caliente (Hot-tack)
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 78Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Etileno-ácido acrílico (EAA)
Blister; Skin-packCapa intermedia en laminados por extrusiónRecubrimientos por extrusión
Adhesión
Blister; Skin-packResistencia mecánica
Soldaduras que tengan que resistir en caliente
Resistencia en caliente (Hot-tack)
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 79Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Etileno-acetato de vinilo (EVA)
Capa soldante para complejos con PET, OPPRecubrimientos por extrusión
Adhesión, pegajosidad
Bolsas para cubitos de hieloFilmes estirables para carnes y pollo
Flexibilidad y resistencia a bajas temperaturas
Cualquiera en que se desee una claridad superior a la del PE
Claridad
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 80Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Ionómeros
Claridad
Dureza, resistencia mecánica
Aceites comestibles; salsas para ensalada; nargarinas
Resistencia a aceites y grasas
Resistencia al pinchamiento y a la perforación por doblado
Productos congeladosResistencia al impacto, a bajas temperaturas
Soldaduras en condiciones difícilesIntervalo de temperaturas de soldadura, amplio y alta resistencia mecánica del material fundido
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 81Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Polipropileno orientado (OPP)
Mal deslizamiento (slip): Requiere aditivos
Snacks: Pastas para sopa: Laminados con otros filmes, como papel o aluminioTipos perlados, substituyen al papel en algunas aplicaciones
Claridad
Rigidez
No soldable: Requiere recubrimientos
Buena impermeabilidad al vapor de agua
Inercia química
Resistencia mecánica (Tensión, flexión, rayado superficial)
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 82Indice
Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (1/3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 83Indice
Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (2/3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 84Indice
Recubrimientos habituales en los filmes de polipropileno biorientado (3/3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 85Indice
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
Productos a esterilizarResistencia a altas temperaturas (Homopolímeros)
Claridad
Resistencia al desgaste superficial
Inercia química
Intermedias entre las del polietileno y las de los filmes de polipropileno orientado
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 86Indice
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 87Indice
FILM DE ALUMNIO: OBTENCIÓNCALANDRADO:
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.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 88Indice
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
Cuando se necesita una gran impermeabilidad al oxígeno, al vapor de agua o a los olores
Impermeabilidad a gases y vapores (Filmes muy delgados tienen microperforaciones)
Resistencia a altas temperaturas (P.F.660ºC)
Brillo
Productos en que la luz puede acelerar reacciones por ejemplo de oxidación
Opacidad
Aplicaciones relacionadasPrincipales propiedades
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 89Indice
Propiedades y aplicaciones de los filmes: Aluminio (2/ 2)
Ejemplo del efecto del plegado o doblado sobre la permeabilidad del film de aluminio, comparado con el efecto sobre un film metalizado
Efecto del espesor sobre el número de microporos
038.10
025.40
33 - 11012.70
65 - 2158.90
650 - 21507.62
1300 - 43006.50
Microporos/m2
Espesor(µm)
4.0 – 5.0> 10100
2.3 – 3.03 – 410
0.9 – 1.400
PET metalizado
AluminioNúmero de flexiones
Permeabilidad al oxígeno
Los microporos se producen por partículas de óxido o por burbujas del vapor de agua que absorbió el aluminio cuando estaba fundido
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 90Indice
Efecto del espesor sobre la permeabilidad al vapor de agua de los filmes de aluminio
Permeabilidad al vapor de agua (g/m2dia)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
6,5 8 9 12 18 25
Espesor (µ)
Perm
eabi
lidad
al v
apor
de
agua
Permeabilidad al vapor de agua (g/m2dia)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 91Indice
Ensayos de identificación de algunos polímeros
NeutraDulce (Estireno) También a flores tipo caléndula
Amarillo naranja brillante. Humo negro de hollín
Se ablanda. No gotea
Arde en la llama. Auto extin-guible al separarlo de ella. Facilidad de ignición
Poliestireno (PS)
AlcalinaA pelo o cuerno quemado. También olor parecido al apio
Azul, con la punta amarillaFunde, gotea y luego se descompone
Arde en la llama. Auto extin-guible al separarlo de ella. Relativa facilidad de ignición
Poliamidas (Nylon, PA, ONY, OPA)
Muy ácidaCloro: Cloruro de hidrógeno. No a goma quemada
Amarillo-naranja, con bordes verdes. Llama verde en ensayo con hilo de cobre (Bilstein)
Reblandece y descompone dando color marrón oscuro
Arde en la llama. Auto extinguible al separarlo de ella
Policloruro de vinilo (PVC)
Agradable, aromáticoAmarilla negruzcaSe ablanda, funde y gotea
Arde en la llama y continua al separarlo
Polietilen tereftalato (Poliester,PET)
NeutraA parafina (cera) menos intensa que en el polietileno
Azul en parte inferior: amarilla en centro: Un poco de humo blanco
Funde y gotea, mientras continua ardiendo
Arde en la llama y continua al separarlo
Polipropileno (PP)
NeutraA parafina (cera)Azul en parte inferior: amarilla en centro: Un poco de humo blanco
Funde y gotea, mientras continua ardiendo
Arde en la llama y continua al separarlo
Polietileno(LDPE, HDPE)
CambiosInflamabilidad/Extinción
Reac-ción de
los vaporesOlor de los humos
Color y aspecto de la llama
Comportamiento
Material
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 92Indice
Solubilidades de algunos polímeros (1 / 2)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 93Indice
Solubilidades de algunos polímeros (2 / 2)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 94Indice
Materiales poliméricos. Identificación por la
solubilidad
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 95Indice
Elastómeros•Comportamiento:
Polímeros que pueden estirarse hasta una como mínimo al doble dela 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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 96Indice
Estructuras químicas de algunos elastómeros (1 de 3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 97Indice
Estructuras químicas de algunos elastómeros (2 de 3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 98Indice
Estructuras químicas de algunos elastómeros (3 de 3)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 99Indice
Obtención del papel: Componentes de la madera
Celulosa, 50%
Lignina, 30%
Carbohidratos (xilano, manano), resinas, taninos y gomas, 20%
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 100Indice
Obtención del papel: Fibras de madera
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
3.3mm
(Coníferas)(Hoja caduca)
Además del tipo de arbol, otros factores influyen en la longitud de las fibras:
•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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 101Indice
Esquema de la fabricación del papel: Obtención de la pulpa y aplicaciones típicas
Madera•Celulosa (50%)•Soporte
•Lignina (30%)•Carbohidratos (16%)•Otros (4%)
Separación
Pulpa mecánica
Mecánica•Fibras cortas•Fibras dañadas•Fibras poco separadas•Lignina poco separada
•Periódicos•Cartón
Pulpaquímica
Sulfito•Suele blanquearse•Fibras muy puras•Menos resistente
Kraft, o sulfato•Fibras largas•Resistencia•Rugoso
Semi-química•Restos de materias soporte (lignina)•Tripa de cartón ondulado
Química
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 102Indice
Obtención del papel: Máquina Fourdrinier
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 103Indice
Obtención del papel: Máquina de cilindros
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 104Indice
Esquema de la fabricación del papel: Batido
Tiempo de batido
Incremento de la
propiedad
Rasgado
Estallido
Tracción
Efecto de la intensidad del batido sobre la resisitencia mecánica del papel
Pulpa(Mecánica o química)
Batido
Fibrillas extendidas
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 105Indice
Esquema de la fabricación del papel: Elaboración del papel
Fibrillas extendidas
Diluir (a 99 – 99.5% de agua)
Extremo húmedo:•Caja de alimentación•Caja de agitación•Hilera de alimentación•Malla Fourdrinier
Máquina Fourdrinier
Extremo seco:•Prensas•Secadores•Secadores abrillantadores•Calandras
Máquina de cilindros Otras
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 106Indice
Aditivos en el papel
Anti-espumantesMejoran las condiciones de proceso
Coadyuvantes de la fabricación
Blanqueantes ópticos, pigmentos, colorantes, gomas de diferentes tipos
Claridad, blancura, color, consistencia
Para impartir propiedades específicas
Colofonia, resinas sintéticas y ceras emulsionadas
Reducen la penetración del agua y de las tintas de impresión
Estabilizantes
Almidones, gomas vegetales, resinas sintéticas, cauchos
Aumentan la resistencia: A la trqacción, al desgarro y al reventamiento
Ligantes
Pigmentos minerales; caolínMejoran la opacidad y el brillo. Reducen la resistencia
Rellenos
Ejemplos de productosEfectosTipos de aditivos
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 107Indice
Papel: Principales propiedades a considerar (1/ 2)
Maquinabilidad; Paso de gases
PP 13Velocidad de paso del aire, a una presión determinada
Porosidad
Respuesta a los adhesivosBS 2644Pesar al muestra, colocar una cantidad de agua sobre una area determinada, durante un cierto tiempo. Escurrir el agua sobrante y pesar (Test de Cobb)
Absorción de humedad
Maquinabilidad, aspecto visual
Test de TaberRigidez
Maquinabilidad, impresión, curling, ondulación
ASTM D776Cambios en las dimensiones al modificar las condiciones ambientales
Estabilidad dimensional
BS 3983/ 3432Micrómetro / balanzaEspesor /gramaje
Rendimiento; soldabilidad en algunas aplicaciones
BS 3433Secado hasta peso constanteContenido de humedad
MaquinabilidadASTM D1894Hacer deslizar una lámina sobre otra o sobre superficie pulida. Medir la resistencia
Coeficiente de fricción
Efectos de las variaciones
Norma Método de ensayoPropiedad
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Papel: Principales propiedades a considerar (2/ 2)
Maquinabilidad: Resistencia de los envases
BS 4415Resistencia que oponen tiras de anchura determinada, cuando se tira de sus extremos a una velocidad determinada
Resistencia a la tracción
Maquinabilidad. Resistencia del envase
BS 4468Fuerza necesaria para continuar un corte hecho en la muestra. También puede medirse la fuerza necesaria para iniciar el desgarro
Resistencia al desgarro
Resistencia del envaseBS 2922Resistencia a la tracción y al reventamiento, con el material humedecido
Resistencia en húmedo
Aspecto visualBS 4432Medidas con instrumentos ópticos. Porcentaje de luz transmitida (opacidad) o color
Opacidad y color
Resistencia del envaseBS 3137Presión hidráulica aplicada a través de un diafragma de goma
Resistencia al estallido
Efectos de las variaciones
Norma Método de ensayoPropiedad
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Principales tipos de papel
Alta resistencia en húmedo. Resistente a grasas. Mantequillas, margarinas, carnes, pescados.
Tratamiento de papel sin aditivos estabilizantes con ácido sulfúrico concentrado
Pergamino vegetal
Resistente a grasas y aceites.Cierta barrera a los olores.Bolsas, laminados
Como los resistentes a grasas, pero supercalandrados
Glasina
Alimentos con grasas, por ej. Pastelería.De pulpas muy batidasResistentes a grasas
Color blanco claro. Buenas característicass de impresión. Bolsas, etiquetas, laminados
En general, obtenido de mezclas de maderas blandas y duras y blanqueado
Papeles al sulfito
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
Pulpa al sulfato, de maderas blandasKraft
Propiedades y aplicacionesObtenciónMaterial básico
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Superficie del papel
Cara fieltro. Composición del papel: Pasta semiquímica, 80%; kraft, 4%; cernidos de kraft, 11%; recicladso de máquina, 5%
Efecto de los cambios de humedad sobre las dimensiones del papel
MD: 1279.5 mm (7.5%)
CD: 954.1 mm (1.5%)
MD: 1270 mm
CD: 939.8 mm
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 111Indice
Obtención del papel: Fibras de madera
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
3.3mm
(Coníferas)(Hoja caduca)
Además del tipo de arbol, otros factores influyen en la longitud de las fibras:
•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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 112Indice
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
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Glasina
Papel fabricad
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 114Indice
Cartón ondulado
TIPOOndas/ metro
Altura de tripa (mm)
Resistencia
mínima a la
compre-sión en
plano (N / m2)
A (Grueso) 104 - 125 4,5 - 4,7 140B (Fino) 150 - 184 2,1 - 2,9 180
C (Medio) 120 - 145 3,5 - 3,7 165E (Microcanal) 275 - 310 1,15 - 1,65 485
TIPOS DE TRIPA DE CARTÓN ONDULADO
Seco 25 50 75 85 90Efecto fatiga:
Duración de la carga
Resis-tencia
al apilado (%) 100 90 80 65 50 40
Corta 100 100 90 80 65 50 4010 dias 65 65 59 52 42 33 2630 dias 60 60 54 48 39 30 24
100 dias 55 55 50 44 36 28 221 año 50 50 45 40 33 25 20
Efecto humedad: % humed. Relativa
Reducción de la resistencia al apilado en cajas de cartón ondulado: Efectos
combinados del tiempo y de la humedad
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Verificaciones de los materiales de envase: Papel y cartón
CARACTERÍSTICAS GENERALES CARACTERÍSTICAS PARA APLICACIONES ESPECÍFICAS•Gramaje
•Espesor
•Rugosidad
•Color
•Resistencia al reventamiento
•Resistencia a la tracción
•Resistencia al desgarro
•Impermeabilidad a la grasa
•Absorción de agua (Cobb)
•Rigidez (Cartón)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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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)
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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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 118Indice
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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Verificaciones de los materiales de envase: Poliméricos (1/2)
•Espesor / Gramaje
•Resistencia a :
•Tracción
•Desgarro
•Deslaminación (Complejos)
•Perforación
•Impacto
•Flexión/Arrugado
•Rigidez
•Estabilidad dimensional
PROPIEDADES MECÁNICAS 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
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Verificaciones de los materiales de envase: Poliméricos (2/2)
PERMEABILIDADESPROPIEDADES DE APARIENCIA•Transmisión (Visible / Ultravioleta)
•Brillo
•Haze
•Impresión/Decoración
•Al vapor de agua
•A los gases (O2, CO2)
•A los aromas
REQUISITOS LEGALESDURABILIDAD DEL ENVASE•Registro del fabricante
•Certificado de alimentariedad•Resistencia a la abrasión
•Envejecimiento
•Decoloración (Material/Impresión)
•Atracción de polvo
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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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 122Indice
RECUBRIMIENTOS DE FILMS1. 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
4. Vapor
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 123Indice
TÉCNICAS DE RECUBRIMIENTO
b) Huecograbado
A) Inmersión, con torre de secado c) Extrusión
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Enric Riera Valls, 2003 - 2004 124Indice
Esquema de una instalación de metalizado de filmes
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 125Indice
Influencia del metalizado sobre las permeabilidades de algunos filmes
58410Celofana 280XS
7300450OPA 15µ (Puede variar con la humedad)
14.71.52.5OPP + PVDC
27801700OPP 20µ
1401110PET 12µ
DespuésAntesDespuésAntesSOPORTE
Vapor de aguag/m2.día
@38ºC,90%HR
Oxígenocc/m2.día.atm@23ºC,75%HR
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 126Indice
Recubrimiento por extrusión
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 127Indice
Coextrusión “Cast” (lámina plana)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 128Indice
Extrusión soplado de film
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 129Indice
Extrusión de film: Tobera circular
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 130Indice
Coextrusión soplado de tres capas
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 131Indice
Coextrusión soplado de cinco capas: Esquema
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 132Indice
Coextrusión “Blown” (Tubo soplado)
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 133Indice
Fabricación de envases de plástico rígido por extrusión-soplado
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 134Indice
Linea de orientación para films
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 135Indice
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 136Indice
Extrusión/laminación
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 137Indice
Técnicas de impresión más habituales
Flexografía Litografía (Offset, en el
esquema)
Huecograbado
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 138Indice
Impresora flexográfica
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 139Indice
Formadora envasadora cerradora vertical
Detalle de las barras de soldadura
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 140Indice
Formadora, llenadora cerradora vertical
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 141Indice
Formadora envasadora cerradora horizontal
Detalle de la soldadura inferior
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 142Indice
Fabricación de envases de vidrio
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 143Indice
Formación del envase de vidrio
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 144Indice
Templado de los envases de vidrio
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 145Indice
Tipos de vidrio para envasado de medicamentos
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 146Indice
Tinción del vidrio
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 147Indice
Recubrimientos para envases de vidrio
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 148Indice
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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 149Indice
Estructura de dos materiales típicos para la fabricación de envases metálicos
Hojalata
Acero cromado
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 150Indice
Construcción de envases metálicos de tres piezas
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 151Indice
Envases metálicos: Fabricación de las tapas
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 152Indice
Esquema de la formación del doble cierre
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 153Indice
Doble cierre formado y criterios de calidad
•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
Comprobaciones mínimas a realizar:
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 154Indice
Evaluación de los dobles cierres:Arrugas del gancho de tapa y formas de expresarlas
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 155Indice
Barnizado e impresión de envases metálicos
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 156Indice
Cierre de apertura facil
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 157Indice
Aerosoles: Esquema de la válvula
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 158Indice
Cierres de los envases: Funciones
•Funciones básicas•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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 159Indice
Cierre de los envases: Tipos básicos
•Cierre por adhesivo o por soldadura
•Cierre por componentes independientes
•Para envases metálicos
•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
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 160Indice
Aditivos antiniebla: efecto de la condensación de gotas sobre la transparencia de los films
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 161Indice
Aditivos antiniebla: Ensayos para comprobar la eficacia
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.
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.
Observations should be made at the time intervals shown in Table 2.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 162Indice
Aditivo antiniebla: Efecto sobre la velocidad de maduración de tomates en invernaderos con cubierta de plástico
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 163Indice
Aditivos antiniebla: Tipos
•Glycerol esters•Polyglycerol esters•Sorbitan esters•Ethoxylated sorbitan esters
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
Enric Riera Valls, 2003 - 2004 164Indice
Aditivos antiniebla: Condiciones de usoParameters 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.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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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 foodstuffand
•a specific migration limit (SML) which applies to individualauthorised 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.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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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.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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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 re-evaluation by the SCF.
14/07/2004Durabilidad y Envasado de Alimentos:
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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 1st January 2005, the list of additives will become a positive list of authorisedsubstances to the exclusion of others.
•The procedures for adapting, revising and/or completing the lists of authorised substances.
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Nuevas tendencias1. The use of recycled materials
1. Active food packaging . Intended to extend the shelf life of the packaged food
3. Intelligent food packagingmonitors the conditions of packaged foods to give information about the quality of the food.
4. The use of mathematical modellingFor prediction of migration