EVOH (copolímero de etileno y alcohol vinílico) es uno de los materiales de barrera más importantes en los envases flexibles modernos para alimentos. Por lo general, no se usa como una película independiente, sino como una capa de barrera funcional dentro de una estructura de película multicapa, donde su capacidad excepcional para bloquear la transmisión de oxígeno determina la vida útil de los envases para productos alimenticios sensibles al oxígeno. Comprender qué hace EVOH, cómo funciona y dónde residen sus limitaciones es útil para los productores de alimentos, los compradores de envases y cualquiera que especifique bolsas asépticas o envases bag-in-box para productos líquidos.
¿Qué es EVOH?
EVOH es un polímero termoplástico producido por la saponificación (conversión química) de un copolímero de etileno-acetato de vinilo. El material resultante combina un componente de etileno que proporciona procesabilidad y resistencia a la humedad con un componente de alcohol vinílico que proporciona propiedades excepcionales de barrera al oxígeno. La proporción de etileno a alcohol vinílico en el copolímero, expresada como porcentaje molar de etileno, afecta el equilibrio entre el rendimiento de la barrera al oxígeno y la sensibilidad a la humedad: un contenido de etileno más bajo proporciona una mejor barrera al oxígeno pero una mayor sensibilidad a la humedad; un mayor contenido de etileno reduce la sensibilidad a la humedad y al mismo tiempo reduce ligeramente el rendimiento de la barrera.
Los grados comerciales de EVOH utilizados en envases de alimentos suelen tener un contenido de etileno de 27 a 44 por ciento molar, y el grado específico se selecciona en función de los requisitos de procesamiento y el equilibrio de barrera y resistencia a la humedad necesarios para la aplicación.
Por qué es importante el rendimiento de la barrera de oxígeno de EVOH
El oxígeno es la causa principal del deterioro de la calidad en la mayoría de los productos alimenticios líquidos envasados. En los jugos y concentrados de frutas, el oxígeno reacciona con el ácido ascórbico (vitamina C), las antocianinas (pigmentos de color) y los compuestos aromáticos volátiles, lo que provoca oscurecimiento, pérdida de vitaminas y degradación del sabor. En el vino, el oxígeno impulsa la oxidación de compuestos fenólicos y ésteres volátiles, provocyo la pérdida del carácter de fruta fresca y el desarrollo de sabores desagradables. En los aceites comestibles, el oxígeno desencadena la oxidación de los lípidos: rancidez. En los productos lácteos, el oxígeno contribuye al desarrollo de sabores desagradables y a la degradación de vitaminas.
La velocidad a la que el oxígeno llega al producto en un paquete sellado se mide mediante la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) del material de embalaje: la cantidad de oxígeno que pasa a través de un área definida del material por día en condiciones estandarizadas. Un OTR más bajo significa un mejor rendimiento de la barrera contra el oxígeno y una vida útil más larga del producto.
El rendimiento de la barrera de oxígeno de EVOH es dramáticamente mejor que el de los polímeros de embalaje estándar:
| Materiales | OTR (cc/m²/día a 23°C, 0% HR) | Nivel de barrera relativo |
|---|---|---|
| LDPE (película de PE estándar) | ~7.000 – 11.000 | Mala barrera |
| mascota | ~50 – 100 | Barrera moderada |
| Nailon (PA6) | ~30 – 60 | Barrera moderada |
| EVOH (32% en moles de etileno) | ~0,1 – 0,5 | Excelente barrera (en condiciones secas) |
| Papel de aluminio (9 micras) | ~0,001 – 0,01 | Barrera ultra alta (acercándose a cero) |
EVOH en condiciones secas proporciona un rendimiento de barrera al oxígeno aproximadamente entre 100 y 10 000 veces mejor que la película de PE estándar. Esto significa que los envases que incorporan una capa de EVOH pueden mantener un ambiente sin oxígeno dentro del paquete sellado durante meses, protegiendo el producto del deterioro oxidativo durante toda la vida útil prevista.
Limitación crítica de EVOH: sensibilidad a la humedad
El excelente rendimiento de barrera al oxígeno de EVOH en condiciones secas disminuye significativamente a medida que aumenta la humedad. Los grupos de alcohol vinílico en EVOH que proporcionan un rendimiento de barrera son hidrófilos: absorben agua del entorno circundante. A medida que la capa de EVOH absorbe humedad, su estructura cristalina se altera y aumenta la permeabilidad al oxígeno. Con una humedad relativa alta (80-100% HR), el rendimiento de la barrera de oxígeno del EVOH puede disminuir en un factor de 10 a 100 en comparación con las condiciones secas, según el grado específico.
Esta sensibilidad a la humedad es la razón por la que el EVOH rara vez se utiliza como capa superficial en envases de alimentos. Debe colocarse como capa intermedia en una construcción de película multicapa, protegida por ambos lados con capas de polímero resistentes a la humedad. Las capas exterior e interior de PE, PP o PET actúan como barreras contra la humedad que protegen el EVOH de la humedad ambiental y de la humedad del producto mismo, manteniendo la capa de EVOH en un estado de baja humedad donde se maximiza su rendimiento de barrera contra el oxígeno.
Una estructura típica de película multicapa que incorpora EVOH para envasado aséptico de alimentos es: PE/adhesivo/EVOH/adhesivo/PE. Las capas de PE brindan protección contra la humedad para la capa intermedia de EVOH, termosellabilidad (PE interior) e integridad estructural. El EVOH proporciona la barrera al oxígeno. Las capas adhesivas unen las capas incompatibles de PE y EVOH con suficiente adhesión entre capas para evitar la delaminación durante el procesamiento y el uso.
EVOH versus papel de aluminio en la construcción de bolsas asépticas
Para las bolsas asépticas y los envases bag-in-box, la elección entre una película multicapa que contiene EVOH y un laminado de papel de aluminio implica un equilibrio entre el rendimiento de la barrera, la transparencia y el costo:
Laminado de papel de aluminio
El papel de aluminio de 9 micrones de espesor proporciona esencialmente cero OTR y cero transmisión de luz: el rendimiento de barrera más alto disponible. Es impermeable tanto al oxígeno como a la luz, lo que lo convierte en el estándar para las aplicaciones de vida útil más exigentes: concentrados de jugo, productos de tomate y otros productos alimenticios altamente sensibles al oxígeno que requieren una vida útil ambiental de 12 a 24 meses. El inconveniente es que el papel de aluminio hace que la bolsa sea opaca (el producto no se puede ver a través del embalaje), agrega peso y costo de material en comparación con las construcciones que solo contienen película, y crea desafíos de reciclaje.
PET metalizado (PET recubierto de aluminio)
El PET metalizado utiliza una capa de aluminio muy delgada (aproximadamente 0,02 a 0,05 micrones) depositada al vapor sobre la superficie de una película de PET. Proporciona un alto rendimiento de barrera significativamente mejor que el PE o PET estándar, aunque no se acerca al OTR casi nulo del papel de aluminio grueso. El PET metalizado es más liviano, más rentable y más flexible que el laminado de aluminio, lo que lo hace adecuado para bolsas asépticas de alta barrera donde no se requiere OTR de cero absoluto. Es opaco (la capa de aluminio bloquea la luz) pero proporciona una buena barrera para una amplia gama de aplicaciones de envasado de alimentos.
Película compuesta EVOH
EVOH en una estructura multicapa de PE/EVOH/PE o PET/EVOH/PE proporciona una excelente barrera al oxígeno con un menor costo de material que las construcciones a base de aluminio y, lo que es más importante, mantiene la transparencia de la película si las capas exteriores son transparentes. Para aplicaciones donde se valora la visibilidad del producto (envases orientados al consumidor donde la transparencia es un punto de venta, ciertas aplicaciones de jugos y bebidas), las películas compuestas EVOH permiten un paquete transparente o translúcido con un alto rendimiento de barrera al oxígeno. La desventaja es que EVOH no proporciona ninguna barrera a la luz: los productos sensibles a la luz aún requieren una capa exterior opaca o un embalaje secundario para protegerse de la luz.
Compuesto EVOH metalizado combinado
Las construcciones de película de mayor rendimiento para bolsas asépticas combinan PET o EVOH metalizado con capas de barrera adicionales, lo que proporciona tanto una barrera contra el oxígeno como una barrera contra la luz en una estructura más liviana que el laminado de lámina sólida. Estas son las construcciones de "barrera ultra alta" utilizadas para productos con los requisitos de vida útil más exigentes y donde el cero absoluto de OTR de láminas gruesas no se puede lograr con alternativas de películas. Las bolsas asépticas de barrera alta y ultraalta de Ruijin Xinchen utilizan estas construcciones de materiales combinados.
EVOH en bolsas asépticas: ejemplos de aplicación
Las películas multicapa basadas en EVOH se utilizan en toda la gama de productos alimenticios líquidos envasados en bolsas asépticas:
- Zumos de frutas y concentrados de zumos de verduras: La protección de la vitamina C y las antocianinas requiere una alta barrera al oxígeno. Las bolsas laminadas de papel de aluminio o compuesto EVOH mantienen la calidad del concentrado de jugo durante 12 meses a temperatura ambiente.
- Envases de vino (formato BIB): Las bolsas de EVOH de alta barrera o PET metalizado para vino bag-in-box mantienen la frescura del vino tanto antes de la apertura (protegiéndolo de la oxidación del almacén) como después de la apertura (limitando la oxidación impulsada por la permeación durante el período de dispensación de 4 a 6 semanas).
- Productos lácteos (procesados UHT): Las bolsas asépticas para leche UHT, crema y productos lácteos líquidos utilizan películas compuestas EVOH que proporcionan una barrera al oxígeno sin la opacidad del papel de aluminio, lo que permite la visibilidad del producto en algunos formatos orientados al consumidor.
- Aceite comestible: La oxidación del aceite (rancidez) es impulsada por el oxígeno y acelerada por la luz. Las bolsas asépticas de alta barrera para aceite comestible utilizan estructuras opacas (compuestos metalizados de PET/EVOH o laminados de papel de aluminio) que abordan tanto la transmisión de oxígeno como de luz.
- Extractos de hierbas y aditivos alimentarios: Los ingredientes líquidos de alto valor que requieren una larga vida útil a temperatura ambiente sin cadena de frío utilizan bolsas asépticas de barrera ultra alta donde el sobreprecio de la película de barrera se justifica por el valor del producto y el requisito de vida útil.
Preguntas frecuentes
¿Son seguros los alimentos EVOH?
EVOH está aprobado para aplicaciones en contacto con alimentos en todos los principales mercados regulatorios. En los EE. UU., EVOH figura en la lista FDA 21 CFR 177.1360 como aditivo alimentario indirecto para uso en artículos que entran en contacto con alimentos. En la UE, EVOH está incluido en la lista positiva de monómeros según el Reglamento (UE) 10/2011 sobre materiales y objetos plásticos destinados a estar en contacto con alimentos. EVOH produce una migración mínima a los alimentos (el polímero es altamente estable en condiciones normales de contacto con alimentos) y no presenta problemas de seguridad alimentaria cuando se usa dentro de los parámetros especificados en las regulaciones aplicables sobre contacto con alimentos.
¿Se puede reciclar la película EVOH?
Películas multicapa que contienen EVOH Por lo general, no son reciclables mediante flujos estándar de reciclaje de plástico de un solo material porque las diferentes capas de polímero no se pueden separar fácilmente. Esta es una limitación reconocida de las películas de barrera multicapa y un área activa de desarrollo en la industria del embalaje. Se están desarrollando películas de barrera monomaterial, que logran un rendimiento de barrera de oxígeno adecuado a partir de una única familia de polímeros compatibles (estructuras totalmente de PE o totalmente de PP que incorporan capas de barrera modificadas), como alternativas reciclables a las películas multicapa de EVOH, aunque todavía no igualan el rendimiento de barrera de EVOH para aplicaciones exigentes. Para productos alimenticios de alto valor donde se requiere el desempeño de la barrera EVOH para evitar el deterioro, el equilibrio ambiental de prevenir el desperdicio de alimentos (que tiene un impacto ambiental mucho mayor que el empaque mismo) generalmente favorece la película de barrera EVOH sobre alternativas reciclables de barrera más baja que permiten el deterioro del producto.
¿Cuál es la diferencia entre EVOH y PVDC (Saran) como barreras de oxígeno?
ambos EVOH and PVDC (cloruro de polivinilideno) son materiales de barrera al oxígeno de alto rendimiento utilizados en envases de alimentos. EVOH proporciona un mejor rendimiento de barrera al oxígeno que el PVDC en condiciones secas, es más aceptable ambientalmente (el PVDC contiene cloro y crea desafíos regulatorios para la eliminación por incineración) y generalmente se prefiere para nuevos desarrollos de empaques. El PVDC tiene una menor sensibilidad a la humedad que el EVOH (su rendimiento de barrera es más estable en condiciones de humedad elevada), lo que le da una ventaja en aplicaciones de alta humedad. En la práctica, el EVOH con capas exteriores de PE protectoras de la humedad adecuadas ha reemplazado en gran medida al PVDC en aplicaciones de envasado aséptico de alimentos.
¿El espesor de la capa de EVOH afecta el rendimiento de la barrera?
Sí. Espesor de la capa de EVOH en una estructura de película multicapa afecta directamente a la OTR: las capas de EVOH más gruesas proporcionan una mejor barrera al oxígeno. Sin embargo, por encima de un cierto umbral de espesor (normalmente de 3 a 5 micrones en una estructura coextruida), la mejora incremental de la barrera por cada micrón adicional de EVOH disminuye y otros factores (consistencia del procesamiento de la película, calidad de la capa adhesiva, espesor total de la película) se vuelven más significativos. La mayoría de las películas coextruidas para envasado de alimentos utilizan capas de EVOH de 3 a 8 micras como parte del espesor total de la película en el rango de 70 a 200 micras. El contenido de EVOH representa del 2 al 10 % del espesor total de la película, pero es responsable de la mayor parte del rendimiento de la barrera al oxígeno.
Alta barrera Bolsas asépticas con EVOH de Ruijin Xinchen
Ruijin Xinchen Tecnología Co., Ltd. fabrica bolsas asépticas y envases bag-in-box utilizando construcciones de películas de barrera estándar, barrera alta y barrera ultra alta que incorporan combinaciones de PET metalizado, compuesto EVOH, laminado de papel de aluminio puro y película de PE. Línea de producción de un solo paso que cubre el moldeado de válvulas, el soplado de películas, el laminado y la fabricación de bolsas en una instalación de empresa nacional de alta tecnología con certificación QS en Ruijin, Jiangxi, China. Rango de capacidad de 1 l a 220 l para aplicaciones de alimentos, bebidas, lácteos, aceites comestibles y líquidos especiales.
Contáctenos para analizar los requisitos de especificación de barrera para su producto, solicitar datos OTR de película y obtener muestras y precios.
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