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Nuevos envases espumados sostenibles y resistentes al microondas

lunes, 15 de agosto de 2016

Bandesur y Aimplas trabajan en el desarrollo de una innovadora gama de bandejas espumadas resistentes al microondas para el envasado de productos frescos y comida precocinada. El proyecto también incluye el desarrollo de bandejas biodegradables y compostables de PLA espumadas, un producto que a día de hoy no está a disposición del sector en el mercado español

La sociedad actual de consumo es cada vez más exigente con los requisitos de los envases alimentarios plásticos. Aspectos como la seguridad alimentaria (proteger el alimento frente a agentes externos que produzcan su deterioro), la creciente variedad de alimentos procesados y con exigentes requerimientos de conservación, y la sostenibilidad de los envases cobran gran importancia en un mercado constantemente creciente tanto en volumen como en complejidad. Según un estudio publicado en 2015 por Ernst&Young, en 2012 del volumen total de envases a nivel mundial, un 27% eran envases plásticos rígidos y otro 10% eran envases plásticos flexibles  (ver Figura 1). El mismo informe, hace hincapié en que los nuevos hábitos de consumo son los que principalmente influyen en las estrategias de desarrollo e innovación de las empresas productoras de envases.

Existen varias alternativas para el envasado tanto de productos frescos como de productos preparados o precocinados. En el caso de envasado de productos frescos, como por ejemplo frutas, verduras, hortalizas, embutidos, carnes o pescados, son tradicionales los envases termoconformados espumados, donde el poliestireno extruido o XPS es el material de elección por excelencia. Este material está perdiendo cuota de mercado aun con la ventaja de conferir al envase las propiedades mecánicas y estructurales que requiere a un menor peso, debido a las deficiencias que presenta para nichos de mercado como el envase de alimentos precocinados, debido a la falta de propiedades barrera. Este tipo de envases espumados que, aunque pueden ser introducidos en microondas, al alcanzar altas temperaturas (por encima de los 100º C) durante un cierto periodo de tiempo, se reblandecen y se deforman.

Para aplicaciones en las que se requiere un calentamiento prolongado, así como en aquellas aplicaciones en las que se necesitan unas propiedades barrera mayores, se suele recurrir a envases rígidos, normalmente de polipropileno. Sin embargo, estos últimos presentan un mayor peso, lo que resulta en una menor sostenibilidad del envase, frente a los de poliestireno espumado.

Con el objetivo de aumentar la oferta disponible de bandejas termoconformadas para el envasado alimentario, Aimplas, Instituto Tecnológico del Plástico en Valencia, y la empresa jienense Bandesur, ubicada en Alcalá la Real, trabajan en un proyecto financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad dentro de la convocatoria Retos – Colaboración 2015. La consecución de dicho proyecto permitirá el lanzamiento de dos nuevas gamas de producto al mercado: por una parte, unas innovadoras bandejas de polipropileno (PP) espumado resistentes al calor y aptas para microondas y, por otra, unas bandejas de ácido poliláctico (PLA) espumado biodegradables y compostables.

Objetivos: resistencia y sostenibilidad

Desde un punto de vista técnico, el proyecto aborda el desarrollo de envases espumados para alimentos frescos y para productos de comida preparada (productos de IV y V gama) partiendo de dos materiales plásticos muy diferentes:

  • Envases de PP espumado. El PP es un material con una temperatura de reblandecimiento que permite soportar condiciones de calentamiento prolongado o incluso esterilización en algunos grados denominados aptos para retort (120º C 30 min., Actualmente, el PP para envase alimentario se comercializa principalmente en forma de bandeja rígida, ya su espumado mediante tecnologías de espumación física es un hándicap debido a sus características reológicas. En el proyecto se realizaran modificaciones físicas del material combinándolo con otros materiales o aditivos para optimizar su espumado físico, manteniendo sus propiedades de resistencia al calor.
  • Envases espumados sostenibles. La finalidad es lograr envases obtenidos a partir de materiales biodegradables y compostables. Los materiales biodegradables y compostables siguen teniendo en la actualidad un coste superior a los materiales convencionales. Además, presentan temperaturas de reblandecimiento por debajo de los 70º C, lo que limita su uso debido a que pueden producirse deformaciones de los envases durante su almacenamiento y transporte. Como solución a esto, durante el proyecto se realizarán modificaciones químicas del material y se optimizará el proceso de extrusión para mejorar su resistencia térmica. Además, el espumado permitirá disminuir la cantidad de materia prima por envase, bajando su coste y haciendo el envase más competitivo frente a sus competidores rígidos.

En la actualidad, el uso de envases de estos dos tipos está limitado por diferentes factores, tanto técnicos como de rentabilidad económica. Por ejemplo, en el caso de los envases para microondas con reducido peso, la oferta se limita a envases de poliestireno espumado que, aunque pueden ser introducidos en microondas, si se alcanzan altas temperaturas (por encima de los 100ºC) durante un cierto periodo de tiempo, se produce el reblandecimiento del material, llegando a producir deformaciones en las bandejas. La temperatura de calentamiento es importante en comidas precocinadas, take-away, comidas elaboradas, etc. para preservar la seguridad alimentaria. En este proyecto se plantea el uso del PP, con una temperatura de reblandecimiento ligeramente superior, capaz de soportar condiciones de retort (120º C/30 min).

En el segundo caso, el uso de materiales biodegradables y compostables en packaging sigue siendo limitado debido al mayor coste de estos materiales. Tan solo en países como Italia, con una legislación a favor del uso de estos materiales, se alcanzan cuotas de mercado significativas. La capacidad de espumación de estos materiales puede ser una alternativa para la reducción de costes del envase relacionada con la reducción de peso. Sin embargo, es necesario en muchos casos aumentar la resistencia térmica de los mismos. Esta posibilidad también se contempla dentro de los objetivos de este proyecto.

Principales riesgos y retos técnicos

La consecución de los objetivos planteados implica una serie de riesgos técnicos que son los que constituyen el mayor grado de innovación del proyecto, y que son, entre otros:

  • El espumado de materiales como el PP o los poliésteres biodegradables. El proceso de espumado implica la modificación de muchos de los parámetros de procesado controlados en la extrusión. Además, la diferencia más significativa es que estos materiales no se comportan frente a la espumación de la misma manera que materiales tradicionalmente espumados como el poliestireno. Es necesario partir de grados con propiedades específicas (como una melt strength elevada) o de formulaciones que posean las propiedades reológicas adecuadas para conseguir una densidad de celda adecuada, una baja densidad, un tamaño reducido de celda y una uniformidad de la espuma . Sólo así podrán alcanzarse los requerimientos referidos a termoconformabilidad, resistencia mecánica, etc.
  • La solubilidad de los agentes espumantes físicos utilizados en el proceso de producción de espumas no es la misma en materiales tradicionales, como el PS, que en materiales como el PP o los polímeros biodegradables . Será necesario ajustar las condiciones de inyección del agente espumante (un gas licuado a alta presión) y el porcentaje del mismo para poder conseguir espumas de la calidad requerida.
  • Las propiedades finales del envase deben ser evaluadas para confirmar que el envase desarrollado es idóneo para las aplicaciones propuestas. Será necesario realizar un estudio de aptitud alimentaria para determinar la idoneidad de los envases para la aplicación objeto del proyecto. Este estudio de aptitud alimentaria incluirá ensayos de migración en simulantes alimentarios estándar para evaluar que ningún componente del material plástico migra al alimento.

Conclusiones

En términos más globales, la consecución de los objetivos del proyecto contribuye principalmente a dos retos de la sociedad actual, como son:

-La mejora de la seguridad alimentaria, mediante el desarrollo de envases que contribuyan a la mejor conservación, manipulación y tratamiento de productos alimentarios elaborados. Este es un reto global, que afecta principalmente a países en desarrollo, pero también en menor medida a los países desarrollados, donde los hábitos de consumo requieren cada vez tiempos de conservación de los alimentos mayores.

-Contribución a la sostenibilidad medioambiental, mediante el desarrollo de envases de bajo peso, que utilicen menos material plástico, pero manteniendo la funcionalidad. Además, el desarrollo de envases biodegradables y compostables constituye un plus de sostenibilidad muy a tener en cuenta en una sociedad donde el tratamiento de residuos plásticos ligeros constituye un problema creciente.

Con una duración de 24 meses, el proyecto tiene como objetivo elevar la competitividad de Bandesur, una empresa especializada en la fabricación de bandejas de espuma de poliestireno para el sector de la alimentación. Por una parte, el desarrollo de una nueva generación de bandejas espumadas de polipropileno de altas prestaciones, permitirá a Bandesur entrar en un mercado como es el del envase de comida preparada de IV y V gama. Se trata además de un producto que mejora las prestaciones de la oferta existente en el mercado a través de la sostenibilidad, ya que al tratarse de un material espumado es mucho más ligero que los convencionales. Por otra parte, el desarrollo de bandejas sostenibles para comida fresca permitirá a Bandesur diversificar su negocio geográficamente.

Ana Espert Bernia, Investigadora Senior Aimplas Instituto Tecnológico del Plástico

Cristina Fernández Barranco, Responsable I+D Bandesur

Referencias:
Unwrapping the packaging industry: seven factors for success. Ernst & Young. May 2015.
http://www.borealisgroup.com/en/polyolefins/new-business-development/Foam-and-HMS/. Marzo 2015.
S.H. Mahmood, M. Keshtkar, C.B. Park. Determination of carbon dioxide solubility in polylactide acid with accurate PVT properties. The Journal of Chemical Thermodynamics. 2014. 70 (13-23)

Fuente: TechPress

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