“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

“PERMEABILIDAD AL AGUA DE MATERIALES DE BARRERA”

✿ ASIGNATURA : Envases y Embalajes en la Agroindustria

✿ DOCENTE : Ing. Vicente Santa Cruz, Edgar.

✿ JEFE DE PRACTICA: Ing. Fernando Ruiz Aguilar.

✿ INTEGRANTES : Castillo Vásquez, Arturo E. Cieza Quevedo, Kriss A. Garay Torres, Erika Lizbeth. Mafaldo Dávila, Max Lewiss. Pezo Pérez, Romeo. Quito Martín, Leonel R. Rodriguez Ysmodes, Karen. Ruíz Ramírez, Oscar. Valles Parker, Stephania. Ysmodes Flores, Carlos.

✿ CICLO ACADÉMICO: IX.

Pucallpa, 15 de Mayo del 2013Ucayali – Perú.

I. INTRODUCCIÓN

La estabilidad y seguridad microbiana de la mayoría de los alimentos se basa en la combinación de varios factores (obstáculos), que no deberían ser vencidos por los microorganismos. Esto es ilustrado por el llamado "efecto barrera", que es de fundamental importancia para la preservación de alimentos dado que las barreras en un producto estable controlan los procesos de deterioro, intoxicación y fermentación no deseados. Además, el concepto de barrera ilustra el hecho de que las complejas interacciones entre temperatura, actividad de agua, pH, potencial redox, etc., son significativas para la estabilidad microbiana de los alimentos. La tecnología de barreras (o tecnología de obstáculos o métodos combinados), permite mejoras en la seguridad y calidad, así como en las propiedades económicas (esto es, cuánta agua en un producto es compatible con su estabilidad) de los alimentos, mediante una combinación inteligente de obstáculos que aseguran la estabilidad y seguridad microbiana, así como propiedades nutritivas y económicas satisfactorias.

II. OBJETIVOS

Evaluar la propiedad barrera al vapor de agua en diferentes materiales (películas plásticas y papel).

Objetar cuál es el material que cumple con las condiciones totales de impedir la absorción de vapor de agua, es decir que actúe como barrera a la permeabilidad.

III. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

la porosidad del material; la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura; la presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material.

Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrínseca" (también llamada "coeficiente de permeabilidad"); como constante ligada a las características propias o internas del terreno. Y de una "permeablidad real" o de Darcy, como función de la permeabilidad intrínseca más las de las características del fluido.

3.2.- MATERIALES DE BARRERA

Los materiales barrera están formados por 3 ó 4 capas laminadas entre ellas mediante adhesivo o extrusión.

Como resultado se obtiene una variedad de films barrera (102-212 micras) de gran resistencia y una eficiencia comprobada, 80 veces mayor que el polietileno regular.  En combinación con Big-Bag permite el envío de granulados y productos en polvo con problemas de oxidación, higroscópicos, etc. y con un importante ahorro en el coste del transporte.

¿COMO PROTEGEN?

La especial construcción laminada permite conseguir un material barrera flexible con el menor ratio existente, en el mercado, de transmisión de vapor y gases.Una vez el material barrera ha sido cerrado herméticamente se comporta como un "bidón metálico flexible" consiguiendo de esta forma:- Reducir el coste del material desecante entre 40 y 80 veces comparado con polietileno- Ahorro en conservante ya que únicamente se necesita hasta el momento del embalado

3.3.- ENVASES BARRERA Y PERMEABILIDAD

Los plásticos son materiales de peso molecular elevado (polímeros) que actualmente y casi de forma exclusiva se fabrican por vía sintética. El concepto de plástico es un concepto que abarca a termoplásticos, termoestable y elastómero.En el apartado de granza se abordan las características de los diferentes tipos de polímeros que se utilizan para la fabricación de envases y materiales de envase, tanto materiales flexibles como láminas.

Las láminas plásticas utilizadas para envasado (normalmente, termoplásticos) representan una solución alternativa en la distribución de muchos tipos de productos donde la protección frente a daños mecánicos es importante, diferenciándose de los materiales flexibles en cuanto a espesor, siendo éstos últimos más delgados.

Uno de los principales usos de las láminas planas es el termoformado de envases, dotando a los envases de la forma deseada a través de un molde determinado. Las láminas se distribuyen, principalmente, en bobinas; existiendo la posibilidad de envasar con sistema multicapa, con mayor o menor efecto barrera.

La estimación de la permeablidad de un envase fabricado a partir de un material homogéneo en composición y espesor (monocapa) es relativamente sencilla, conociéndose como permeabilidad a la cantidad de una sustancia (en masa, m, o

volumen, V) que atraviesa una película de espesor (l) por una unidad de superficie (A), por unidad de tiempo (t) y por unidad de diferencia de concentración (normalmente expresada como diferencia en presión parcial, p)

3.4.- DIFERENCIA ENTRE BARRERAS DE VAPOR Y LÁMINAS IMPERMEABLES

Barrera de vaporUna barrera de vapor, también llamada un retardador de difusión de vapor, es un material que detiene o controla el vapor de agua. Puede ser una lámina sólida de tablero de aislamiento de espuma, madera contrachapada tratada, plástico o acero inoxidable, así como un recubrimiento de pintura, o una hoja delgada, o membrana de lámina de plástico de aluminio o papel recubierto con asfalto. A cualquier material que retenga el agua sobre una superficie húmeda para mantener otro material seco, se lo puede llamar "barrera de vapor".

Lámina impermeableLa lámina impermeable es un tipo de barrera de vapor. También se la llama hojas impermeables, este es un tipo de material delgado y flexible a través del cual el agua

no puede pasar. En la industria de la construcción, a las hojas de 6 milímetros de plástico, o membranas de goma, se las llama a menudo "láminas impermeables".

AplicacionesLas barreras de vapor, y las láminas impermeables en particular, se utilizan en todas partes donde un material necesite ser protegido de la exposición al vapor de agua y del agua a largo plazo. Son de uso general bajo las losas de concreto, entre las losas de concreto y la base de madera con marco de paredes, y entre las fundaciones o paredes de mampostería y marcos interiores y aislamiento. Las membranas impermeables se utilizan bajo tejas para techos.

3.5.- CONCLUSIONES SOBRE ENVASES BARRERA Y SISTEMAS DE ENVASADO

1. Conocer las diferentes opciones de envases barrera puede suponer importantes ventajas en cuanto a la conservación de los alimentos, el incremento de la vida útil, el ahorro económico y la reducción del impacto ambiental.

2. Adecuar las soluciones de envase a los requerimientos de producto y proceso. A veces durante el proceso de formación de los envases y procesado térmico del producto envasado se pierden las propiedades barrera.

3. Las últimas tendencias en envases barrera se desarrollan en diferentes ámbitos: materias primas mejoradas, nuevas soluciones de envase, nuevos sistemas de envasado, nuevos equipos de test.

4. La vida útil de la mayoría de los productos depende de forma directa de la barrera de los envases: cambios químicos (como oxidaciones, pérdida de vitaminas,  cambios de color...), desarrollo de microorganismos, evolución fisico-química y organoléptica.

5. Métodos como el Challenge test, el Oxitest o el análisis de Color, permiten conocer las vías de deterioro en los alimentos y de este modo establecer actuaciones dirigidas a la mejora y el seguimiento de la calidad del producto.

6. En relación con la propiedad barrera es importante tener en cuenta el comportamiento de los envases frente a la transmisión de factores como el vapor de agua (humedad), oxígeno, CO2, nitrógeno, aromas y olores extraños, y también de la luz. Por ejemplo, en muchos casos la luz favorece los procesos de oxidación.

7. Es importante comprobar las características técnicas respecto a especificaciones de partida, pero también analizar el comportamiento en condiciones reales de trabajo. A través de  equipos específicos que midan la barrera en condiciones habituales de uso del envase.

8. Se recomienda una vez realizada la caracterización del envase y sus materiales , hacer envasado de productos y estudios de vida útil simulando las condiciones que se puedan dar en la distribución.

9. La capacidad barrera a gases es una de las principales propiedades de los envases barrera, principalmente al oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono.

10. En función de la propiedad barrera se pueden clasificar los distintos materiales plásticos, y desarrollar los denominados films multicapas que, a su vez, pueden ser modificadas por los tratamientos térmicos y por procesos como son el termoformado.

3.6.- NOVEDADES EN ENVASES BARRERA

• Nuevos envases de PET expandido para reducir el peso y cantidad de materiales empleados

• Nuevos envases de PET con propiedades barrera mejoradas mediante absorbedores y

mediante recubrimientos y con barrera a la luz

• Materiales y envases que favorecen el sellado y por tanto la integridad del envase

• Envases biodegradables con barrera mejorada a los gases

• Envases con mejores propiedades para resistir tratamientos térmicos.

• Láminas poliméricas de 11 capas con mejores prestaciones de retractilado.

• Equipos de medida de la transmisión de oxigeno mediante sensores ópticos.

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

IV.1. Materiales, instrumentos e insumos.

A) Materiales.

Desecantes o paquetes de secado (Sílica gel): 03 unidades.

Vasos limpios y secos pequeños, o frascos de vidrio de comida para bebés: 03 unidades

Regla métrica (Micrómetro y Bernier).

Bandas de goma (Liga): 06 unidades.

Recipiente grande con tapa o una bolsa de basura: 01 unidad.

Papel Encerado.

Toalla de Papel.

Taza Pequeña.

Cinta adhesiva o clips.

Calculadora.

B) Equipos.

Balanza de precisión suficiente para sopesar 0.01 gr o 0.03 oz.

Horno o Estufa

IV.2. Metodología

1. Secar los tres desecantes o paquetes de secado en una estufa aproximadamente a 200°F (93°C) durante aproximadamente 01 hora.

2. Medir el diámetro del envase con un Bernier.

3. Pesar cada desecante o paquete de secado una vez que esté frío. Escribir el peso de cada paquete al lado de uno de los círculos trazados y, luego coloca el paquete en ese círculo.

4. Colocar el film de plástico en la parte superior de un vaso o frasco que contenga un paquete. Usar dos bandas o ligas de goma para sellar herméticamente la envoltura de plástico sobre la boca del vaso o frasco. Las bandas de goma deberían romperse si tiras de ellas.

5. Utilizar papel encerado para cubrir la boca del penúltimo vaso o frasco que contenga el paquete. Fijar el material de cobertura a cada vaso o frasco con dos sligas de goma.

6. Utilizar el papel toalla para cubrir la boca del último vaso o frasco que contenga el paquete de sílica gel. Fijar el vaso con dos ligas.

7. Llenar una taza pequeña con agua, ,y ponerla en el recipiente grande o en una bolsa de basura con os tres vasos o frascos cubiertos. Si se utiliza un recipiente grande, colocar la tapa. Si se utiliza una bolsa de basura, enrollar fuertemente la abertura de la bolsa o sellarla con cinta adhesiva o clips para evitar que el agua se evapore. Dejar los vasos o frascos y las tazas pequeñas de agua en el recipiente grande o en la bolsa de basura por lo menos durante tres días.

8. Calcular el área de cada uno de los tres vasos o frascos durante el periodo de espera de tres días. La permeabilidad de un material depende de su tamaño, a mayor superficie, más vapor de agua u otro gas puede difundir a través de él. Calcular el área del círculo.

9. Abrir el contenedor o bolsa de basura después de tres días y pesa cada paquete.

10. Divide el peso ganado de cada paquete entre el área de cada círculo.

11. Colocar los materiales en orden en base a su permeabilidad, del más grande al más pequeño.

V. Resultados

V.1. Características de los materiales a ser evaluados.

CARACTERÍSTICAS

PAPEL TOALLA FILMPAPEL

ENCERADO

Gramaje (g/m2)

43.78 g/m2 11.81 g/m2 41.57 g/m2.

Espesor (mm) 0.36 mm/capa 0.0125 mm/capa 0.0525 mm/capa

Área de Exposición

41,548 mm2 24,335 mm2 86,800 mm2

Cuadro 01. Características en Gramaje, Espesor y Área de cada uno de los materiales evaluados.

1. Medimos el interior del envase con la ayuda de un Bernier.

Figura 01. Medición de Envase

Datos:- Diámetro: 70 mm- Radio: 35 mm- Área: ¿?

A = (35) 2 x 3.1416

A=3848.16 mm2

2. Colocamos el desecante Sílica gel en los 03 envases dispuestos para contenerlos, para su posterior calentamiento a 73°C en la estufa.

Área= r2 x π

Figura 02. Envases con Desecante Sílica Gel.

3. Procedemos a llevar a la estufa (73°C) a cada uno de los envases contenidos con Sílica Gel.

Figura 03. Envases en la Estufa a 73°C

4. Medimos el Área de Exposición de cada uno de los materiales utilizados y evaluados.

Papel Toalla- Largo: 21.1 cm 211 mm- Ancho: 18.8 cm 188 mm

A = 41, 548mm2

Papel Film- Largo: 15.7 cm 157mm- Ancho: 15.5 cm 155 mm

Área = 211 mm x

A = 24, 335mm2

Papel Encerado- Largo: 35 cm 350 mm- Ancho: 24.8 cm 248 mm

A = 86, 800mm2

5. Medimos el Gramaje de los materiales evaluados.

Papel Toalla

Gramaje:- Área = 41,548 mm2 0.0415 m2

- m = 1.817 gr

Figura 04. Masa del Papel Toalla.

0.0415 m2 -------> 1.817 gr 1 m2 --------> X

Papel Film

Gramaje:- Área = 24,335mm2 0.0243 m2

- m = 0.287 gr

Área = 157 mm x

Área = 157 mm x

X = 43. 78 g/m2

Figura 05. Masa del Papel Film

0.0243 m2 -------> 0.287 gr 1 m2 --------> X

Papel Encerado

Gramaje:- Área = 86,800 mm2 0.0868m2

- m = 3.609 gr

Figura 06. Masa del Papel Encerado.

0.0868 m2 -------> 3.609 gr 1 m2 --------> X

6. Medimos el Espesor de los materiales con ayuda de un Micrómetro.

X = 11.81 g/m2

X = 41.578 g/m2

Figura 07. Medición de los Materiales con el Micrómetro

Papel Toalla (P.T).

Papel Film (P.F).

Papel Encerado (P.E)

V.2. Pesos iniciales y finales de los diferentes materiales.

Papel Toalla (P.T).

P.T = 0.0125 mm/capa.

P.F = 0.36 mm/capa

P.E = 0.0525 mm/capa

201.307

201.263 202.872

MUESTRA

PESO INICIAL: 197.146 gr

PESO FINAL: 201.307 gr

GRAMOS DE H2O ganada/día*m2

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PAPEL TOALLA

179.146 gr

18.00 gr179.146

gr22.161 gr 4.161 gr

DÍA 1 DÍA 3

Figura 08. Pesos de los envases y el desecante al primer y tercer día de evaluación.

Papel Film (P.F).

MUESTRA

PESO INICIAL: 201.26 gr

PESO FINAL: 202.87 gr

GRAMOS DE H2O ganada/día*m2

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PAPEL FILM

181.26 gr

20.00 gr181.26

gr21.61 gr 1.612 gr

DÍA 1 DÍA 3

Figura 09. Pesos de los envases y el desecante al primer y tercer día de evaluación.

Papel Encerado (P.E).

MUESTRA PESO INICIAL: 195.211 gr

PESO FINAL: 198.887 gr

GRAMOS

198.887

DE H2O ganada/día*m2

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PAPEL ENCERADO

176.21 gr

19.00 gr176.21

gr22.677 gr 3.676 gr

DÍA 1 DÍA 3

Figura 10. Pesos de los envases y el desecante al primer y tercer día de evaluación.

Envase con H2O

Envases con los materiales utilizados (Papel Toalla, Film, Encerado y H2O)

Figura 11. Envases recubiertos con la film y papel dentro de una campana extractora.

VI. Conclusiones

MUESTRA

PESO INICIAL: 225.055 gr

PESO FINAL: 215.55 gr

GRAMOS DE H2O perdida/día*m2

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

PESO DE ENVASE

PESO DE DESECANTE

ENVASE + H2O

180.055 gr

45.00 gr180.055

gr35.495 gr 9.50 gr

En base a la práctica realizada sobre la Permeabilidad al Agua de Materiales de Barrera, principalmente, podemos concluir afirmando que el envase que contenía el desecante recubierto con el Papel Toalla, filtró o absorbió mayor cantidad de vapor de agua, durante los 03 días de evaluación, esto pudo haberse debido a la propia capacidad de este papel que tiene la característica y capacidad de ser absorbente al contacto directo o indirecto con humedad, el resultado de la ganancia de agua obtenido en gr es de “4.161 gr”, en segundo lugar se encuentra el Papel Encerado, el cual presentó una ganancia de vapor de agua en gr igual a “3.676 gr” y por último se encuentra el Papel Film que poco o muy poco tuvo la capacidad de retener vapor de agua durante el transcurso de los 03 días evaluados. Por ellos decimos, que el método más adecuado de permeabilidad de agua en materiales, específicamente citamos al Papel Toalla, por las características ya mencionadas con anterioridad.

VII. recomendaciones

Se recomienda, contrario a los resultados utilizar Papel Film cuando se busca impermeabilidad de agua y no fijación de éste en un alimento específico, ya que las características que presenta este tipo de papel o también denominada película plástica, no es propenso a captación de agua del medio directa o indirectamente, es por ello que es muy recomendable la utilización de este material como empaque de protección para un alimento que pueda ser susceptible a retener vapor de agua proveniente del aire.

VIII. bibliografía

1. http://www.guiaenvase.com/bases/guiaenvase.nsf/V02wn/L%C3%A1minas?Opendocument

2. http://www.bisanpack.com/protect.htm

3. http://www.monografias.com/trabajos10/tebar/tebar.shtml#eje

4. http://www.ehowenespanol.com/diferencia-barreras-vapor-laminas-impermeables-info_199480/