¿Por qué la mascota se usa ampliamente en el envasado de alimentos? ¿Cuáles son sus ventajas?

PET (tereftalato de polietileno) se ha convertido en uno de los materiales más utilizados en los envases de alimentos debido a su combinación única de propiedades. Lo siguiente detalla la lógica detrás de su uso generalizado en el empaque de alimentos, centrándose en sus características centrales, ventajas de aplicaciones, inconvenientes potenciales y consideraciones, y técnicas de procesamiento.

I. Características centrales de la mascota: la base para el envasado de alimentos

PET es un poliéster semicristalino con una estructura de cadena molecular regular (unidades de repetición--ch₂-o-co-c₆h₄-re). Combinado con sus propiedades físicas y químicas procesadas, es naturalmente adecuado para las necesidades de envasado de alimentos:

Excelente transparencia: las cadenas moleculares están bien llenas y carecen de cristalinidad obvia (o se puede controlar el grado de cristalinidad). Su alta transmitancia de luz (más del 90%) permite a los consumidores observar directamente el contenido (por ejemplo, jugo, bebidas, condimentos).

Ligera y alta resistencia: su densidad es de aproximadamente 1,38 g/cm³ (mucho más baja que el vidrio), y su alta resistencia mecánica por unidad de peso (resistencia a la tracción de aproximadamente 50-70 MPa, resistencia a la flexión de aproximadamente 90-120 MPa) reduce el consumo de energía de transporte y los costos de envasado.

Estabilidad química fuerte: es resistente a la mayoría de los ácidos de grado alimenticio, álcalis, aceites (como jugo de cítricos y aceites vegetales) y solventes orgánicos, y es poco probable que reaccionen con el contenido (como las sustancias dañinas de lixiviación o causando el deterioro de los alimentos).

Propiedades de barrera moderada: ofrece propiedades de barrera superiores al oxígeno (O₂) y el vapor de agua (H₂O) en comparación con PE y PP (polietileno y polipropileno), retrasando efectivamente la oxidación de alimentos o la exposición a la humedad durante períodos cortos (varios meses). Sin embargo, sus propiedades de barrera a aceites y grasas (por ejemplo, contacto a largo plazo con alimentos fritos) y dióxido de carbono (CO₂) son débiles (que requieren laminación con otros materiales).

Alta seguridad: Cumple con los estándares de material de contacto global de los alimentos principales y liberan no sustancias tóxicas bajo uso normal (por ejemplo, migración extremadamente baja de antimonio y oligómeros).

Excelente procesabilidad: exhibe una excelente flujo de fusión (temperatura de procesamiento de aproximadamente 250-280 ° C) y se puede formar utilizando una variedad de procesos, que incluyen moldeo por inyección, moldeo por soplado y extrusión, lo que lo hace adecuado para la producción automatizada a gran escala.

II. Las ventajas centrales del uso generalizado de PET en los envases de alimentos

Según las características anteriores, las ventajas de PET en el envasado de alimentos se pueden resumir como un triple equilibrio de "funcionalidad, economía y adaptabilidad":

1. Adaptabilidad funcional: satisfacer diversas necesidades de embalaje

Embalaje de bebidas: la transparencia muestra el color de las bebidas (por ejemplo, jugo y bebidas de té); Las propiedades de alta barrera ralentizan el crecimiento microbiano y la pérdida de sabor (por ejemplo, las botellas de cola necesitan mantener sus burbujas y dulzura durante mucho tiempo); Las botellas livianas reducen los costos de envío y son resistentes a la rotura.

Embalaje de alimentos listos para comer: por ejemplo, bandejas de sándwich y cajas de frutas, aprovecha su resistencia a baja temperatura (sin grietas a -40 ° C) y la resistencia al aceite (exposición a corto plazo a aceites vegetales) combinados con una capa de transmisión de calor (p. Ej.

Productos secos/Packaging: propiedades de barrera de oxígeno altas lentas oxidación y deterioro de las galletas y las nueces, mientras que la película transparente facilita la identificación del producto.

2. Economía: equilibrio de costo y rendimiento

Los precios de las materias primas de PET son más bajos que los de materiales como el vidrio y el aluminio, y su eficiencia de procesamiento es alta (por ejemplo, el proceso de moldeo por soplado de inyección de inyección ofrece un tiempo de ciclo corto), lo que lo hace adecuado para la producción a gran escala.

3. Potencial ambiental: la reciclabilidad respalda una economía circular

PET es actualmente uno de los plásticos más reciclados (a nivel mundial, aproximadamente 20%-30%, y en China, aproximadamente 30%-40%). Se puede reciclar físicamente (limpieza, pelletización de fusión) en nuevos envases (p. Ej., Fibras, embalaje no alimentado) o reciclado químicamente (despolimerización en monómeros para la repolimerización).

Iii. Posibles desventajas de las consideraciones de uso y mascotas

Aunque PET ofrece ventajas significativas, se deben evitar sus limitaciones:

1. Resistencia a la temperatura limitada

La temperatura de transición de vidrio de PET (TG) es de aproximadamente 78 ° C, y su temperatura de funcionamiento a largo plazo no debe exceder los 60-70 ° C (la resistencia a corto plazo es de 80-90 ° C). Si se usa para bebidas calientes o se somete a una esterilización de alta temperatura, se suavizará, se deformará e incluso liberará oligómeros.

Nota: Las botellas de PET en el envasado de alimentos se utilizan principalmente para bebidas frías (como agua mineral y bebidas carbonatadas) o alimentos de temperatura ambiente (como condimentos). Para las bebidas calientes, se deben usar materiales resistentes a la alta temperatura (como PP).

2. Desafíos de degradación y reciclaje

Aunque PET es reciclable, se necesitan cientos de años para degradarse en el entorno natural. Mezclarlo con otros plásticos (como PE y PP) reduce su valor de reciclaje. Algunas PET recicladas de baja calidad pueden no cumplir con los estándares de contacto de alimentos debido a contaminantes residuales (como detergentes y microorganismos).

Nota: Se requiere una clasificación de reciclaje estricto y se deben utilizar procesos de reciclaje compatibles (por ejemplo, la UE RPET debe cumplir con la certificación de contacto de alimentos EFSA).

3. Riesgo de degradación del rendimiento óptico

La exposición prolongada a la luz ultravioleta (UV) o altas temperaturas puede causar oxidación fotovoltaica o térmica de PET, lo que lleva a la rotura y el amarillamiento de la cadena molecular (por ejemplo, las botellas de salsa de soja de mascota pueden volverse amarillas después del almacenamiento a largo plazo).

Solución: agregue absorbedores de rayos UV o aplique un recubrimiento de bloqueo UV para mejorar la resistencia a la intemperie.

IV. Tecnología de procesamiento para contenedores de envases de alimentos para mascotas

PET requiere procesos específicos para formar contenedores de embalaje. Los procesos comunes incluyen:

1. Moldeo de soplado por tramo de inyección (ISBM)

Aplicaciones: botellas de bebidas (como botellas de agua mineral) y botellas de aceite transparente.

Proceso:

① Moldeo de inyección en preformas de botellas (parison): los gránulos de mascotas se calientan a 260-280 ° C para fundirse e inyectarse en un molde para formar una preforma transparente (espesor de la pared aproximadamente 1-3 mm).

② estiramiento + moldura de soplado: la preforma se calienta por encima de su TG (aproximadamente 90-110 ° C) usando radiación infrarroja. Luego se estira axialmente (relación de estiramiento aproximadamente 3-5x) por una varilla de estiramiento mientras sopla simultáneamente el aire de alta presión (0.5-1.5 MPa) en la botella para orientar las cadenas moleculares y formar la forma final de la botella (espesor uniforme de la pared y transparencia extremadamente alta).

Controles clave: la temperatura de estiramiento y la relación afectan directamente la resistencia y la transparencia de la botella (el estiramiento excesivo puede provocar cristalización y blanqueamiento).

2. Moldado de soplado de extrusión (EBM)

Aplicaciones: contenedores de mascotas de gran capacidad (como botellas de bebidas grandes y botellas de condimentos).

Proceso:

① Extrusión de billets de tubo: los gránulos de PET se derriten en una extrusora y se extruyen a través de una matriz circular para formar un tocho tubular.

② Moldado de soplado: el tocho se sujeta en un molde, se inserta una varilla de soplado y se introduce aire comprimido. El tocho se expande y se ajusta a la pared del molde. Después de enfriar, se demolda para formar un contenedor.

Limitaciones: la transparencia es ligeramente menor que la del moldeo por soplado de tramo de inyección (debido a la velocidad de enfriamiento más lenta, puede ocurrir una ligera cristalización). Se usa principalmente en aplicaciones donde la transparencia no es una prioridad.

3. Termoformado

Aplicaciones: bandejas de alimentos desechables (como cajas de frutas y loncheras) y tapas de lonchera.

Proceso:

① Preparación de la lámina: los gránulos de PET se derriten en una extrusora y se extruyen a través de una diez T en láminas gruesas (aproximadamente 0.2-1 mm de espesor). El calendario se realiza con rodillos de enfriamiento.

② Calentamiento y ablandamiento: la hoja se calienta en un horno (calefacción radiante o de contacto) a una temperatura por encima de su TG (aproximadamente 100-120 ° C), suavizándolo a un estado de plástico.

③ Moldado: la lámina ablandada se coloca sobre un molde y se forma con succión al vacío o presión (por ejemplo, formación de ampollas). Después de enfriar, la hoja se recorta para obtener el producto terminado.

Optimización: para mejorar las propiedades de la barrera y la resistencia a la temperatura, a menudo se lamina con PE o CPP (polipropileno fundido) (p. Ej., Bandejas PET/PE).

4. Moldeo de inyección

Aplicaciones: pequeños accesorios de envasado de alimentos (por ejemplo, tapas de botella, portavasos de etiquetas), bandejas de alimentos rígidos (por ejemplo, moldes para hornear).

Proceso: los gránulos de mascotas se calientan y se derriten, luego se inyectan en la cavidad del moho a través del tornillo de la máquina de moldeo por inyección. Luego se logran enfriamiento y solidificación. El diseño del moho (por ejemplo, los circuitos de enfriamiento) debe considerarse cuidadosamente para evitar la deformación o el amarillamiento causado por la cristalización.

Resumen

La PET, con su alta transparencia, liviana, alta resistencia, estabilidad química, fácil procesamiento y seguridad de contacto de alimentos, se ha convertido en un todoterreno en el empaque de alimentos, particularmente la bebida dominante, el envasado de productos listos para comer y productos secos. A pesar de las deficiencias, como la resistencia a la temperatura limitada y las propiedades de barrera insuficientes, su aplicación continúa expandiéndose a través de la laminación, las modificaciones de mejora de la barrera y el reciclaje estandarizado. En el futuro, con el desarrollo de tecnologías de reciclaje (como el reciclaje de productos químicos) y la nueva mascota modificada (como PET basada en bio y PET de alta barrera), la sostenibilidad y la funcionalidad de PET en el envasado de alimentos se mejorarán aún más.