Cómo diseñar la capa de barrera de las cajas de papel para alimentos para garantizar propiedades a prueba de aceite, a prueba de humedad y de conservación de la frescura para diferentes tipos de alimentos

cajas de papel para alimentos son una tendencia generalizada en el envasado de alimentos y su principal competitividad radica en la tecnología de barrera. Las capas de barrera deben personalizarse según las propiedades físicas y químicas de los diferentes alimentos para garantizar la seguridad alimentaria, prolongar la vida útil y mantener el sabor. Esto requiere ciencia de materiales sofisticada, procesos de recubrimiento y métricas de prueba especializadas (como valores MVTR, OTR y Cobb).

El desafío de la "barrera del petróleo" para los alimentos ricos en grasas: pruebas de migración del petróleo

Los alimentos ricos en grasas, como la pizza, el pollo frito, los pasteles y los productos cárnicos que contienen grasa animal, plantean un desafío principal para las cajas de papel: las propiedades de barrera contra el aceite. Los aceites tienen una alta tasa de migración y pueden penetrar rápidamente en el cartón común, lo que hace que el embalaje se ablande y las manchas se filtren, lo que afecta gravemente la apariencia y la resistencia estructural.

1. Alternativas químicas fluoradas (sin PFAS)

La solución tradicional es utilizar recubrimientos de PFAS (sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo), que resisten eficazmente la penetración del petróleo debido a sus excelentes propiedades superficiales de baja energía. Sin embargo, debido a las regulaciones ambientales y de seguridad alimentaria cada vez más estrictas, el mercado está cambiando hacia tecnologías de barrera de aceite libres de PFAS.

Recubrimientos poliméricos a base de agua: Al utilizar emulsiones poliméricas a base de agua especialmente modificadas, estos recubrimientos bloquean físicamente el aceite y la grasa formando una estructura de película densa y de baja porosidad. Estos recubrimientos son compatibles con los equipos de impresión flexográfica o de huecograbado existentes, lo que permite un recubrimiento de alta precisión.

Recubrimientos a base de cera natural: utilice Biowax modificado (como cera de soja o cera de abejas) como sistema de dispersión. La hidrofobicidad de las ceras proporciona una repelencia fundamental al agua y al aceite, particularmente para aplicaciones con contenido de aceite bajo a medio. También presentan una excelente repulpabilidad, lo que los hace reciclables.

Indicadores profesionales: El rendimiento del bloqueo de aceite se evalúa principalmente mediante la prueba del kit. Los revestimientos para envases de alimentos de alta calidad deben alcanzar los niveles de kit 8-12.

Requisitos a prueba de humedad para alimentos que contienen humedad o con alto contenido de humedad: control de valor de WVTR y COBB

Los alimentos que contienen humedad o tienen un alto contenido de humedad, como alimentos congelados, ensaladas frescas, productos lácteos refrigerados y vasos de bebidas calientes para llevar, requieren cajas con excelente resistencia a la humedad y a los líquidos.

1. Revestimiento de PE tradicional y alternativas respetuosas con el medio ambiente

Revestimiento de polietileno (PE): actualmente es la capa barrera contra la humedad más utilizada. Esto se logra adhiriendo firmemente la película de PE al cartón mediante tecnología de laminación por extrusión. El PE tiene una MVTR (tasa de transmisión de vapor de agua) extremadamente baja, lo que previene eficazmente la penetración del vapor de agua, mantiene la integridad estructural del cartón y evita que la caja colapse debido a la absorción de humedad. Sin embargo, la reciclabilidad del PE sigue siendo controvertida.

Recubrimiento PLA/PHA: Para satisfacer la tendencia del compostaje, han surgido materiales de base biológica como el ácido poliláctico (PLA) y los polihidroxialcanoatos (PHA) como alternativas al PE. Estos materiales son biodegradables bajo ciertas condiciones y al mismo tiempo ofrecen propiedades de barrera contra la humedad similares al PE. Sin embargo, cabe señalar que el PLA generalmente requiere condiciones de compostaje industrial.

Métricas profesionales:

WVTR (tasa de transmisión de vapor de agua): mide la velocidad a la que el vapor de agua penetra la capa barrera, normalmente expresada en g/(m²/24h). Los envases de alimentos congelados requieren un WVTR extremadamente bajo para evitar quemaduras por congelación.

COBB (tasa de absorción de agua): este valor mide la capacidad del cartón para absorber agua durante un período de tiempo específico y es un indicador directo de su resistencia al agua superficial.

Estrategias de barrera de oxígeno para alimentos que requieren frescura a largo plazo: OTR y barreras de gas

Para los granos de café, las nueces, las sopas deshidratadas y ciertos alimentos preparados susceptibles a la oxidación y la pérdida de sabor, las propiedades de barrera al oxígeno son cruciales, además de la resistencia básica a la humedad y al aceite. Esto está directamente relacionado con la conservación del sabor y los nutrientes.

1. Polímeros de barrera de alto rendimiento y laminaciones multicapa

EVOH/PVDC: El copolímero de etileno-alcohol vinílico (EVOH) y el cloruro de polivinilideno (PVDC) son reconocidos en la industria como materiales de barrera al oxígeno de alto rendimiento. EVOH ofrece excelentes propiedades de barrera al oxígeno y es una capa clave en muchos envases compuestos a base de papel de alta gama, como Tetra Pak. Sin embargo, estos materiales a menudo requieren una construcción multicapa o laminación con papel de aluminio para abordar los desafíos de repulpabilidad.

Recubrimiento de PVA/caolín: este sistema de recubrimiento combina alcohol polivinílico (PVA) con un mineral inorgánico (como caolín de grado nano o celulosa microfibrilada (MFC)). El PVA exhibe excelentes propiedades de barrera OTR (tasa de transmisión de oxígeno) en condiciones secas y es soluble en agua, lo que facilita la repulpabilidad. Sin embargo, las propiedades de barrera del PVA se ven afectadas por la humedad, por lo que se necesita una capa de barrera contra la humedad adicional para garantizar un rendimiento estable.

Métricas profesionales:

OTR (tasa de transmisión de oxígeno): mide la velocidad a la que el oxígeno penetra la capa de barrera, generalmente expresada en cc/(m²⋅24h⋅atm). Cuanto menor sea el valor, mejor será el rendimiento de la barrera contra el oxígeno y mayor será la vida útil.