Óxido de silicio para películas de alta barrera, aporte de Amcor a frescura de los alimentos

Los consumidores cambian constantemente sus hábitos alimentarios y de compra. Hace un siglo, la comida se compraba fresca y se traía directamente de la fuente, ya fuera el granjero, el carnicero o el panadero. Nada se empacaba, simplemente se envolvía en papel. En la actualidad, nuestros requisitos alimentarios diarios han cambiado drásticamente para ajustarse a nuestro estilo de vida. Compramos comida en el supermercado, a menudo cerca de nuestras casas. Solemos comprar en grandes cantidades para tener reservas en casa. El empaque para alimentos protege la integridad del producto y hace que todo esto sea posible. Actualmente podemos almacenar comida durante meses en el frigorífico y, a la hora de consumirla, queremos que tenga un sabor tan fresco como el día en que fue elaborada. Una innovadora tecnología de la Unidad de Negocio Ceramis® de Amcor Flexibles ofrece un recubrimiento de SiOx (óxido de silicio) que crea las condiciones para una capa de alta barrera contra la humedad, los gases y los olores. De este modo los alimentos pueden mantenerse frescos durante más tiempo.

¿Por qué necesitamos barreras en los materiales de empaque?
Las barreras son obstáculos o límites para proteger a los productos alimenticios de las influencias externas. Estas influencias pueden ser cualquier cosa, desde polvo, contaminación, luz o impacto mecánico, hasta gases, humedad u olores. El mismo producto alimenticio puede influir a veces en su propio entorno cuando es picante, contiene aceites esenciales o ingredientes agresivos, y por lo tanto necesita una barrera.

Los materiales de empaque proporcionan estas barreras necesarias. Como bien saben los convertidores, el foil de aluminio es una muy buena barrera contra la humedad, los gases, la contaminación y la luz, pero la protección contra los impactos es muy baja y es muy frágil. Las películas de plástico son muy flexibles y ofrecen una protección media contra la humedad, los gases y los olores. Sin embargo, los consumidores no sólo necesitan barreras, también exigen algunas cualidades para su mayor comodidad. Quieren ver la comida que están comprando, que sea segura e inocua a la hora de comer, que se mantenga fresca durante más tiempo y, sobre todo, que sea sabrosa. El envase debe ser fácil de transportar y fácil de abrir. Un mismo empaque debe cumplir todos estos requisitos.

¿Cómo funcionan las barreras?
En las latas y los frascos de vidrio, las barreras contra la humedad y el oxígeno se consiguen gracias a la densa naturaleza del material. Con las delgadas películas de plástico, la situación es distinta. La estructura molecular de las películas de plástico es en forma de cadenas, similar a una rejilla. Cuanto más unidas estén estas cadenas, mejor será la barrera. Aunque el ojo humano no lo pueda detectar, todavía quedan muchos agujeros minúsculos por los que se pueden colar las moléculas de gas y humedad. 

Cuanto más finos sean los laberintos de la rejilla, mejor será la barrera. Sin embargo, todavía existen lagunas. Si se le aplica un recubrimiento de Ceramis® encima de esta rejilla, se forma una capa uniforme, lisa y casi impermeable. De esa manera se consigue una alta barrera combinada contra los gases, los olores y el vapor de agua.

¿En qué consiste esta nueva tecnología?
Ceramis® es una tecnología gracias a la cual se aplica un recubrimiento SiOx a varios tipos de sustratos. Esta tecnología fue desarrollada por Amcor Flexibles Kreuzlingen (Suiza) y se utiliza para aplicaciones exigentes tanto en los mercados del empaque como en lo técnico.

El recubrimiento Ceramis® es una fina capa inorgánica de óxido de silicio que se ha evaporado en un entorno vacío para ser colocada encima de sustratos como el PET, oPA y boPP. El óxido de silicio sólido se calienta mediante un rayo de electrones y se sublima; entonces el vapor se condensa en la película que se transporta en un rodillo de enfriamiento y forma una capa de barrera muy fina. La fina capa cristalina sólo tiene entre 40 y 80 nanómetros. El recubrimiento Ceramis® es inorgánico y, por lo tanto, no reacciona con casi ningún otro material. Desde hace algunos años, los recubrimientos Ceramis®también se han aplicado en las películas biodegradables.

Las películas con esta tecnología deben laminarse contra otros sustratos para proteger el recubrimiento SiOx de los daños mecánicos durante su conversión y su transporte. Estos procesos de laminación los realizan los convertidores o fabricantes de empaques flexibles.  La laminación resultante refuerza la barrera contra la humedad y el oxígeno de la estructura. Una película Ceramis® nunca se aplica como una única película de plástico, sino que siempre forma parte de una estructura multicapas en función del diseño y de la aplicación. 

¿Cuáles son las diferencias entre los distintos materiales de barrera para empaques flexibles?
Las capas de barreras como el recubrimiento de óxido de silicio, así como el óxido de aluminio y los recubrimientos metalizados, mejoran las funciones de barrera contra la humedad y el oxígeno de las películas flexibles. Todos estos recubrimientos se aplican mediante tecnologías de depósito en vacío. Al contrario, también hay recubrimientos de barrera que se aplican mediante procesos de rotograbado, como el recubrimiento PVDC.

Estos recubrimientos se aplican en un proceso secundario. También existen películas flexibles con una capa de barrera incorporada, como el EVOH o el PVDC. Hoy en día, todos estos productos de barrera se pueden conseguir fácilmente en el mercado y se aplican en distintos productos y varios diseños.

Los recubrimientos de óxido de silicio son sólidos y fáciles de convertir. No contienen cloro y se pueden aplicar en empaques retortables sin ningún tratamiento adicional.

Tanto para la producción del óxido de silicio de material de base como para las películas finales, no se utilizan productos químicos perjudiciales. El óxido de silicio, presente sobre todo en la arena, es el componente químico más habitual en la corteza terrestre. A diferencia de las películas metalizadas, las recubiertas con SiOx son transparentes y, por lo tanto, se suelen utilizar para envases transparentes o con ventanilla. Las películas Ceramis® no contienen metal y, por consiguiente, se pueden utilizar en empaques que tienen que pasar por detectores de metal.

Actualmente, se trata de un procedimiento estándar que mejora la seguridad en la industria alimentaria. La ausencia de metales y la resistencia a elevadas temperaturas hacen que las películas Ceramis®también sean adecuadas para su uso en el microondas. Algunos innovadores fabricantes de empaques emplean este elemento para diseñar envases con válvulas prefabricadas en la tapa de una bandeja y utilizan la película de la tapa para controlar la evacuación de humedad durante la cocción de los alimentos en el microondas. El vapor que se crea en el empaque acelera el proceso de cocción y minimiza la deshidratación de los alimentos. 

Los consumidores aprecian mucho esta innovación, ya que además de dar más sabor a los alimentos y ahorrarles tiempo, también les mantiene el interior del microondas limpio.

El recubrimiento Ceramis® ofrece una muy buena resistencia adhesiva a la película de base. Es más resistente al '' flex-crack'' que el óxido de aluminio y, por lo tanto, funciona mejor en los envases retortables. El óxido de silicio es inerte al agua y la retención de humedad, y funciona igual de bien en condiciones de elevada humedad como en entornos secos. La función de barrera no se ve afectada. Por eso las películas Ceramis® también son muy adecuadas para su uso con líquidos y alimentos húmedos para llenado en frío o en caliente.

En las tres imágenes ampliadas se puede ver claramente la diferencia entre una película de PET normal no recubierta y el poliéster metalizado. La capa metalizada se limita a formar una simple capa desigual y ofrece una barrera menor que la de la película de PET con la fina y uniforme capa de SiOx.

Las películas Ceramis® se aplican a diferentes estructuras laminadas y cada estructura tiene su propia barrera. El siguiente gráfico muestra la comparación de las barreras contra el oxígeno y la humedad de la mayoría de laminados usados habitualmente, así como su posición particular.

¿Por qué la capa de Ceramis® no se puede ver?
Ceramis® es un recubrimiento que consiste, principalmente, en óxido de silicio. Como sabemos, el dióxido de silicio, una modificación cercana del óxido de silicio, también es conocido como arena, que es el material de base más importante en la fabricación del vidrio. Cuando el óxido de silicio se derrite, se transforma de un estado cristalino a un estado amorfo. En estado amorfo, se vuelve claro y transparente. Al volverse a enfriar, el óxido de silicio se mantiene en estado amorfo y claro. Cuando se fabrican las películas Ceramis®, se calienta el óxido de silicio mediante rayos de electrones y se evapora como vapor de vidrio. Se vuelve a condensar en la película y forma una capa muy fina de vidrio. Sin embargo, el óxido de silicio se ha modificado de tal modo que la ''capa de vidrio'' es en cierta manera flexible y puede soportar algunos movimientos de la película.

Los consumidores no deben tomarse el término ''vidrio'' literalmente, ya que la capa es aproximadamente 1.000 veces más fina que el cabello humano y, por lo tanto, no puede ser vista por el ojo humano. Como la capa es tan fina e invisible, resulta necesario protegerla con otra película de plástico en un laminado. Cada vez más los consumidores quieren ver el producto que hay dentro del empaque, antes de comprarlo. Las películas Ceramis® ofrecen el mayor nivel de claridad, e incluso hay grados especiales con una protección UV incorporada.

¿Cómo se usa esta tecnología en las películas para empaques?
Las películas Ceramis® siempre forman parte de estructuras laminadas. Puede haber películas de 2 capas y de 4 capas, en función de la aplicación y del diseño del empaque. Las bolsas bastante sencillas para comida seca no necesitan estructuras muy avanzadas, y en general basta con una estructura laminada doble. Pero una bolsa para nutrición médica a menudo se fabrica con una estructura de 4 capas debido a los estrictos requisitos impuestos al empaque.

Empaque con Atmósfera Modificada (MAP)
MAP es un método en que el empacado de los alimentos se realiza en un entorno de gas protector. El espacio de cabeza interno (''head space'') del empaque se rellena con un gas inerte o CO2. Las funciones de barrera al gas, en combinación con un sellado muy hermético, permiten ampliar la vida útil del producto. La gama de productos Ceramis® ofrece películas especiales para MAP. Todos los alimentos se pueden empacar con este método: Pan, pizzas, quesos y alimentos procesados.

Bolsas parables
Las bolsas parables (''stand-up pouches'') son un tipo de empaque flexible innovador que está creciendo rápidamente. Muchos diferentes tipos de productos alimenticios se presentan hoy en este tipo de empaque: Sopas, salsas, aceitunas, snacks, productos secos y muchos más. La gama de productos Ceramis® ofrece una serie de películas especiales para este tipo de empaque. Se pueden utilizar con aplicaciones retortables y no retortables. Inspirándose en las altas barreras transparentes contra los gases y la humedad, muchos fabricantes de comida han sustituido las latas y los frascos de vidrio por los materiales de empaque con Ceramis®. Se espera que esta tendencia continúe en el futuro.

Empaques tipo ''Flow Pack''
El empacado '' flow pack'' es un método por el cual los productos alimentarios son enviados a la estación de empaque en un tubo o cinta transportadora horizontal o vertical. Para simplificarlo: un laminado flexible se desplaza alrededor de los productos alimentarios y es termosellado en dirección longitudinal y por los dos extremos. De este modo se crea un empaque en forma de cojín. A menudo se añade una cantidad adicional de aire o gas protector inerte al empaque para reforzar el efecto cojín y conferir al producto una mayor resistencia al impacto. Para evitar el intercambio de gases entre el empaque y el entorno, se necesita un laminado de alta barrera. Las películas Ceramis® ofrecen una solución específica.

Las películas de alta barrera y la sostenibilidad
Proceso de fabricación
Las películas Ceramis® se fabrican mediante un proceso de alto vacío. El material de evaporación consiste principalmente en de arena de sílice natural. Durante el proceso de producción de Ceramis® no se utilizan disolventes u otros productos químicos, que podrían producir emisiones perjudiciales para el medio ambiente.

Además, el recubrimiento SiOx no afecta a la reciclabilidad de las películas. Asimismo, se reduce el impacto sobre el medio ambiente durante el proceso de reciclado, ya que las películas con recubrimientos SiOx no tienen cloro ni otros elementos no deseados.

Uso de recursos renovables
Se ha llevado a cabo un exhaustivo estudio de mercado para descubrir las posibilidades de la aplicación del recubrimiento SiOx en películas fabricadas a partir de recursos renovables. Las películas de PLA (ácido poliláctico) han demostrado ser adecuadas como material de base. Gracias al desarrollo de esta tecnología de recubrimiento, ahora estas películas especiales también se pueden recubrir con SiOx. El resultado son las películas biodegradables Ceramis®-PLA, con excelentes propiedades de barrera.

Películas de barrera PLA biodegradables fabricadas con recursos renovables naturales.
Las películas de PLA biodegradables ofrecen altas posibilidades de convertibilidad y cada vez tienen más aplicaciones en el mercado. Ceramis®-PLA es un polímero termoplástico biodegradable fabricado con almidón de maíz, un recurso anualmente renovable.

Gracias a esta tecnología de recubrimiento de óxido de silicio, las películas de PLA están ahora disponibles con una alta barrera contra el oxígeno y el vapor de agua.

El recubrimiento SiOx proporciona la barrera necesaria para utilizar las películas de PLA para el empaque de alimentos no perecederos. La fabricación de las películas de barrera PLA se basa en películas fabricadas con recursos anualmente renovables (almidón). Las películas biodegradables no tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente tras su uso, ya que el empaque es completamente compostable.

Huella de carbono
La huella de carbono es una medida, en unidades equivalentes de dióxido de carbono, de cómo afectan las actividades humanas al medio ambiente a través de las emisiones de gases de efecto invernadero. El carbono está presente en la atmósfera como CO2, esencialmente como carbono inorgánico. Un aumento continuado y sin control de los niveles de CO2 en la atmósfera puede provocar, además de otros gases de efecto invernadero, un cambio climático y tiene un impacto muy negativo en la vida del planeta.

En comparación con las películas de base comunes, la huella de carbono de las películas de plástico con recubrimiento SiOx es sólo ligeramente superior y proporciona una barrera necesaria para la excelente protección del producto empacado.

La protección máxima del producto con materiales de alta barrera transparentes son el reto para la tecnología de recubrimiento Ceramis®.
Importantes fabricantes de empaque para el mercado de alimentos, productos farmacéuticos, cosméticos y técnicos utilizan Ceramis® con confianza, basándose en los buenos resultados obtenidos.