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Ciencia de los materiales: por qué el PET ofrece un rendimiento superior en cuanto a barrera
La rigidez inherente, la transparencia y la densidad molecular garantizan la integridad estructural y una baja permeabilidad
Las tasas de transmisión de humedad también son muy bajas en comparación con otros materiales de embalaje debido a los laminados PET/EVOH y PET/PE. Por ejemplo, los laminados PET/EVOH y PET/PE presentan tasas de transmisión de humedad inferiores a 0,8 g/m²/día. Esta baja tasa de transmisión contribuye a mantener el contenido de humedad de las frutas y verduras envasadas y ayuda a limitar el crecimiento bacteriano. Además de estas bajas tasas de transmisión de humedad, otras propiedades intrínsecas y deseables del PET, como su resistencia mecánica, sus propiedades barrera y su transparencia, permiten su uso en una amplia variedad de aplicaciones. Una de dichas aplicaciones como barrera superficial es el envase tipo caja de almeja (clam shell) de PET y las cajas de cartón de PET empleadas actualmente como embalaje. En relación con la estructura cristalina del PET, este presenta bajos niveles de transmisión de humedad y de oxígeno en estado cristalino. Estas tasas de transmisión de oxígeno son la razón por la cual los recipientes tipo caja de almeja (clam shell) de PET no necesitan combinarse con otros plásticos para preservar la integridad de los productos contenidos. Las muestras de PET presentan valores de OTR (tasa de transmisión de oxígeno) de 0,5 cm³/m²/día, lo que representa una décima parte del valor de OTR del polipropileno (PP) de grado residencial.
Rendimiento de barrera al oxígeno y a la humedad del PET frente al rPET: efecto del contenido reciclado
Además de superar las barreras de los nuevos materiales, el rPET no parece lograr lo mismo en la práctica. Pruebas independientes realizadas con PET nuevo y rPET mostraron diferencias en la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) y en la tasa de transmisión de vapor de agua (MVTR) que, en general, fueron inferiores al 5 %. Esto se debe al hecho de que el rPET (mediante reciclaje mecánico) no degrada el monómero de poliéster (tereftalato de etileno) que, desde un principio, es responsable de dichas propiedades de barrera. Este es un dato importante respecto a obstáculos más permeables, como los envases tipo «clamshell» para mascotas. Y ahí radica la dificultad. Las capas de reciclado pueden, paradójicamente, aumentar hasta en un 12 % la permeabilidad de los materiales al oxígeno, y probablemente aún más si la temperatura de procesamiento se mantiene por encima de 280 °C. La mayoría de las plantas de reciclaje actuales intentan evitar este problema mediante diseños innovadores de filtración que minimicen esos contaminantes problemáticos que anteriormente causaban dificultades con las propiedades de barrera. El rPET apto para contacto con alimentos actual cuenta con propiedades de barrera contra la humedad que cumplen con los requisitos exigidos, presentando una MVTR de 0,1 a 0,3 gramos por metro cuadrado por día, incluso en rPET con un contenido reciclado de hasta el 30 %. Esto significa que las empresas pueden alcanzar sus objetivos medioambientales sin comprometer la vida útil de los productos.
Función de barrera en acción: control de la transmisión de oxígeno y humedad
Tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de referencia para envases tipo caja de PET y comparación con otros materiales
Cuando se trata de envases tipo caja plegable (clamshell), el tereftalato de propileno (PET) tiene una ventaja competitiva, ya que su permeabilidad al oxígeno se mide entre 5 y 10 cc por metro cuadrado por día. Se trata de una mejora drástica en comparación con la mayoría de los materiales de embalaje. Por ejemplo, los recipientes estándar de polipropileno presentan tasas de permeación de 50 a 150 cc/m²/día, y los productos de poliestireno tienen una tasa de permeación aún mayor, de 200 a 400 cc/m²/día. Debido a esta baja permeabilidad al oxígeno, se produce menos deterioro en los alimentos deshidratados contenidos en el envase. Por ejemplo, las frutas como las bayas no se oscurecen tan rápidamente, y las verduras como las hojas verdes no pierden tanto contenido nutricional; concretamente, se conserva significativamente más vitamina C con el paso del tiempo. Entonces, ¿qué es lo que hace que el PET logre una mejora tan notable? La respuesta radica en su estructura cristalina. Esta estructura crea pequeñas aberturas en la barrera, lo que dificulta el paso de las moléculas de oxígeno a través de ella. Como resultado, los alimentos conservan mejor su sabor y su valor nutricional, manteniéndose frescos durante un período más prolongado. Esto convierte al PET en una opción óptima para productos alimenticios menos estables que requieren una mayor protección.
Tasa de transmisión de vapor de humedad (MVTR) y su papel en la gestión de la respiración de los productos frescos y la condensación
Los rangos de MVTR para el PET son de aproximadamente 1-2 g/m²/día, y, en este caso, ayudan a controlar la humedad dentro del envase tipo caja plegable. Las frutas, al respirar, producen de 20 a 50 mg de vapor de agua por kilogramo de fruta por hora. Si no se controlan los niveles de humedad, los productos frescos se deteriorarán y experimentarán cambios indeseables. El PET es excelente porque es resistente al agua y ayuda a minimizar el marchitamiento y la pérdida de peso. Por ejemplo, los envases con tomates cherry y uvas no se volverán empapados ni blandos.
Uso de cajas plegables de PET para una vida útil real más prolongada
Estudio de caso confirmado: estudio de investigación conjunto USDA-FDA con un aumento de +4 a +7 días en la vida útil de las fresas
Un reciente estudio colaborativo de la USDA y la FDA revela que las fresas empaquetadas en envases tipo almeja de PET pueden permanecer en los estantes de venta de cuatro a siete días más que con los envases convencionales. Los investigadores observaron la doble función que ofrecen los envases tipo almeja de `PET`. Con una tasa de transmisión de oxígeno (OTR) inferior a 0,5 cc/m²/día, se redujo la velocidad de oxidación y, consecuentemente, la aparición de antiestéticas manchas marrones. Al mismo tiempo, se controló la transmisión microscópica de vapor de humedad, logrando así un nivel óptimo de humedad y contenido hídrico dentro del envase. Este control condujo a una reducción aproximada del 60 % en la tasa de crecimiento microbiano, lo que prolonga la vida útil del producto. Estos hallazgos contribuyen significativamente a mitigar el enorme problema del desperdicio alimentario. Según el Servicio de Investigación Agrícola de la USDA (2023), las bayas frescas —un cultivo valorado en 6 200 millones de dólares en Estados Unidos— experimentan una pérdida anual estimada del 30 % debido a envases inadecuados o mal diseñados. Además, los minoristas señalaron que las fresas empaquetadas en PET conservaron un 15 % más de vitamina C tras 10 días de almacenamiento, lo que representa un beneficio para la salud. Esto demuestra que el envase conserva el valor nutricional y evidencia que las barreras de los envases no son meras cifras numéricas, sino que representan un valor nutricional real. En el caso de las fresas, el PET hace más con menos.
Integración de Diseño: Ventilación, Integridad del Sellado y Gestión de la Humedad en el Embalaje de Tipo Caja de PET
Las buenas juntas, la ventilación y el control de la humedad deben considerarse y diseñarse como un sistema intrincado e integral, en lugar de como sistemas independientes, al diseñar envases de PET tipo 'concha'. Los pequeños orificios que cortamos con láser en distintas ubicaciones actúan como microventilaciones que permiten la circulación de una cantidad exacta de aire hacia los productos generadores de etileno, reduciendo así la probabilidad de formación de condensación. Los cierres de enganche que diseñamos se fabrican mediante un proceso de moldeo en silicona que crea sistemas de cierre que, literalmente, se cierran con un clic para formar una barrera triple contra la entrada de partículas contaminantes, la salida de gases generados y la pérdida prematura de humedad. La característica distintiva del embalaje de PET para productos frescos es su tasa de transmisión de vapor de agua, diseñada específicamente para estabilizar de forma equilibrada el contenido de humedad del producto. Está concebido para lograr el equilibrio ideal entre sequía y humedad, evitando así el crecimiento indeseado de moho, la acumulación excesiva de humedad y la pudrición terminal. Las condiciones controladas de microclima ralentizan la tasa de respiración de los productos frescos. El embalaje retrasa el inicio del crecimiento de las esporas de moho y preserva la desagradable y poco atractiva pérdida de textura por marchitamiento de las fresas. Es un ejemplo perfecto de un embalaje que, efectivamente, prolonga la vida útil.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el PET y por qué se utiliza para el embalaje?
El PET es un tipo de plástico denominado polietileno tereftalato. Es muy denso y presenta una estructura semicristalina notable. Esto lo convierte en una barrera excelente contra los gases y la humedad. Por tanto, es ideal para fines de embalaje, ya que mantiene los productos frescos y protege su visibilidad.
¿Cuáles son las propiedades de barrera del PET reciclado (rPET) en comparación con el PET virgen?
En comparación con el PET virgen, el rPET ofrece una protección de barrera comparable, y cualquier deficiencia se limita estrictamente a las tasas de transmisión de humedad y oxígeno del rPET, que generalmente son del 5 % o menos. Con el reciclaje, la protección de barrera suele disminuir, aunque este aspecto es menos problemático con las tecnologías actuales de reciclaje.
¿Cómo ayudan las cajas tipo almeja de PET a que los productos se mantengan frescos durante más tiempo?
Las cajas tipo 'clamshell' de PET tienen una baja tasa de transmisión tanto de oxígeno como de humedad. Esto ayuda a controlar la humedad y reduce la velocidad de oxidación, lo que permite que los productos se mantengan frescos durante más tiempo. El USDA-FDA realizó un estudio que concluyó que las fresas empaquetadas en cajas tipo 'clamshell' de PET se mantuvieron frescas de 4 a 7 días más que las fresas empaquetadas en envases estándar.