Aseptic carton packaging

Envasado aséptico de cartón: un detalle en profundidad

El mercado de envases de cartón aséptico

Se estima que el mercado de envases asépticos crecerá a una tasa de crecimiento anual promedio del 10,89 %, de 39 600 millones de dólares en 2017 a 66 500 millones de dólares en 2022. El crecimiento está impulsado principalmente por la rápida expansión de las industrias de uso final como la de alimentos y bebidas y la farmacéutica en China, India, Brasil y Sudáfrica. Los principales factores que impulsan este campo al crecimiento son el aumento de la demanda de productos de conveniencia y calidad, un cambio en el estilo de vida de los consumidores, el crecimiento del mercado de bebidas lácteas y, por último, pero no menos importante, un aumento constante del poder adquisitivo en la región de Asia y el Pacífico, que en 2019 representaba la mayor cuota de mercado, el 53,61 %. De hecho, el progreso en los países en desarrollo infla la demanda de alimentos y bebidas envasados, así como de productos naturales como la leche aromatizada y los zumos.

A día de hoy, el principal segmento es el de los alimentos y los productos lácteos, con una cuota del 57 %. En cuanto al consumo, los cartones son el material de envasado más común en el mercado de las bebidas asépticas (51 % de la cuota), así como en todo el sector de los productos envasados asépticamente (72 % de la cuota).

Principios de funcionamiento y algunos antecedentes históricos

El envasado aséptico consiste en el proceso de envasado aséptico de alimentos y bebidas y productos farmacéuticos justo después de la esterilización, ejecutado a través de UHT (Ultra High Temperature). Esto es diferente del proceso estándar, donde la esterilización se realiza después del envasado en lugar de antes.
Además de la esterilización, otro factor que influye significativamente en la vida útil es el material en uso. En este sentido, el más común es el polilaminado, también conocido como cartón aséptico multicapa. El polilaminado es crucial, ya que disminuye el intercambio de oxígeno con el medio ambiente, al tiempo que funciona como una barrera contra la luz, dos elementos que, si entraran en contacto con el producto, podrían alterarlo negativamente.
El envase aséptico se inventó a finales de los años 20[1], pero pronto se descartó debido a los altos costos y la inflexibilidad. La tecnología, simplemente, no estaba lo suficientemente madura. Sin embargo, durante los decenios siguientes, el desarrollo fue enorme, lo que llevó a que los envases asépticos de tamaño adecuado para venta al consumidor se hicieran omnipresentes en el decenio de 1960 en toda la industria lechera de Europa. De hecho, Europa no tenía la capacidad de refrigeración comercial para transportar la leche de las lecherías rurales a los centros urbanos. La solución llegó en forma de bricks de cartón, llamados así por su peculiar forma parecida a la de un ladrillo de construcción.
Los bricks de cartón garantizan varias ventajas sobre los métodos tradicionales de envasado de la leche. Por un lado, no necesitan refrigeración, ya que el proceso de envasado aséptico asegura una larga vida útil a temperatura ambiente. Además, su característica forma de ladrillo hace que sean fáciles de apilar y ahorran espacio. Estos factores, entre muchos otros, determinaron la creciente popularidad del envase de cartón aséptico, que, a día de hoy, tiene una parte importante en el mercado de la leche UHT.
En este informe oficial vamos a proporcionar un análisis de 360 grados sobre los envases asépticos con un enfoque particular en los bricks de cartón aséptico multicapa para alimentos y bebidas.

Qué es el cartón aséptico multicapa y cómo se produce

La estructura del cartón aséptico multicapa para leche y bebidas

En el envasado, el cartón aséptico multicapa se refiere a delgadas estructuras multicapa hechas combinando capas de papel, plástico y aluminio. El cartón aséptico multicapa para la leche y las bebidas puede ser de porción individual y de tamaño familiar. Dependiendo de la vida útil esperada, puede tener dos estructuras diferentes:

  • Polilaminado de tres capas para una vida útil de almacenamiento corta, las capas son: polietileno, cartón y polietileno;
  • Polilaminado de 7 capas para una vida útil de almacenamiento más prolongada (i.e. hasta 12 months - Tenga en cuenta que la duración efectiva de la vida útil de almacenamiento depende totalmente del producto líquido). Las 7 capas mencionadas son: polietileno, impresión, cartón, polietileno, aluminio, resina adhesiva y polietileno. La larga vida útil de almacenamiento se obtiene gracias a la capa adicional de aluminio, hoy en día tan fina como 6 µm, que se inserta entre el cartón y la capa interna de polietileno.

CAPAS

ESTRUCTURA

Primero

Polietileno externo de baja densidad para resguardarse de la humedad y agentes externos.

Segundo

Impresión (flexográfica). Hace que el embalaje sea reconocible y atractivo.

Tercero

Cartón para asegurar que el recipiente sea resistente y firme. Hasta el 72% del paquete está hecho de esta capa.

Cuarto

Polietileno de baja densidad, una capa de laminación para favorecer la adherencia entre el cartón y el papel de aluminio.

Quinto

El papel de aluminio actúa como barrera contra la luz, los gases y la contaminación, conserva el valor nutricional y el sabor del líquido a temperatura ambiente.

Sexto

Resina adhesiva, es decir, el ionómero ubicado entre el papel de aluminio y el polietileno interno para mejorar la adhesión entre los dos.

Séptimo

Polietileno interno para permitir uso alimentario en contacto con el producto.

Polietileno, al ser empleado en tres capas diferentes, merece una mirada más atenta.
El polietileno se utiliza para la proteger contra la humedad, el sellado y como coadyuvante. Cada capa de polietileno está hecha con un tipo diferente de resina:
- La capa externa de Polietileno de Baja Densidad (PEBD) protege la segunda capa (impresión), proporciona humedad y asegura la estabilidad funcional de las solapas del brick. Se utiliza como material de relleno en la parte interior. En esta capa, una práctica innovadora y no estándar que emplean algunos actores, incluido IPI, es utilizar biopolímeros derivados de la caña de azúcar, cuyo uso aumenta el componente vegetal y renovable de la solución de envasado.
- La capa intermedia consiste en una resina adhesiva que hace que el papel aluminio se pegue al cartón.
- La capa interna de Polietileno Lineal de Baja Densidad (PLBD) proporciona tanto el sellado como las propiedades mecánicas.

Cómo se produce el cartón aséptico multicapa

La primera fase consiste en la impresión del cartón, que en algunos casos también es ondulado y/o perforado. El proceso puede tener lugar a través de la impresión flexográfica, que utiliza tintas a base de agua. Después, el polilaminado se produce mediante la unión de diferentes capas. La adhesión se logra combinando tres métodos:

  • Laminado, es decir, conectando dos capas diferentes mediante un adhesivo.

  • Recubrimiento, que consiste en aplicar una o más capas delgadas simultáneamente (coextrusión) en una sola capa para mejorar las características físico-mecánicas o proporcionar otras nuevas.

Entre ellas, la extrusión es la técnica más común para la producción de películas poliméricas. La bobina madre, una vez impresa y politenada, se corta sucesivamente para obtener bobinas "hijos". En esta fase se eliminan los defectos de proceso derivados de la impresión o la extrusión. Después, las bobinas "hijos" se paletizan y se envían al cliente.

Las ventajas del cartón aséptico multicapa

El cartón aséptico multicapa ofrece muchas ventajas desde el punto de vista empresarial, del consumidor y de la comercialización.

Desde el punto de vista empresarial:

  • Asegura una larga vida útil de almacenamiento a temperatura ambiente.

  • A diferencia de la esterilización en el contenedor, mantiene las propiedades nutricionales y sensoriales de los alimentos.

  • Ahorra espacio y, por lo tanto, es más rentable en términos de espacio de almacenamiento.

  • Producirlo es más eficiente energéticamente.

  • El envase se puede formar simultáneamente al llenarse con un único proceso de forma-llenado-sellado.

  • Protege el producto de la contaminación.

Desde el punto de vista del consumidor:

  • Ofrece el más alto grado de protección.

  • Es ligero, fácil de transportar y seguro.

  • Es fácil de guardar y apilar.

  • La eliminación no es un problema, ya que un cartón aséptico de varias capas es plegable.

  • Proporciona una gran área que puede ser utilizada para información de comercialización y marca.

  • Por último, pero no menos importante, tiene un distintivo sentimiento "ecológico".

Desde el punto de vista de la comercialización:

  • Proporciona una gran área para la gráfica que puede ser aprovechada para el desarrollo de marca.

  • La forma del brick puede ser irregular, para que encaje perfectamente con la identidad de la marca.

  • Es eco-sostenible, y la sostenibilidad vende.

El proceso de esterilización y envasado aséptico de alimentos y bebidas

IPI - Whitepaper

El envasado aséptico se logra siguiendo estos pasos:

  1. El producto alimenticio líquido pasa por un proceso de esterilización térmica, que conduce a un producto comercialmente estéril.

  2. El material de envasado se esteriliza en una zona dedicada dentro de la máquina de envasado.

  3. 3. Al comienzo de cada ciclo de producción, la máquina de envasado se esteriliza y se mantiene en condiciones estériles durante toda la producción, asegurando que el entorno sea completamente estéril durante todo el proceso de envasado. De esta manera, el producto esterilizado y el material de envasado esterilizado se unen en un entorno estéril. El resultado es un producto envasado herméticamente sellado de larga duración.

Esterilización térmica

La esterilización térmica se utiliza para eliminar o reducir la actividad microbiológica, así como para inactivar o ralentizar los cambios químicos causados por las actividades enzimáticas en el producto alimenticio.

Se obtiene mediante un choque térmico, es decir, mediante el calentamiento y posterior enfriamiento a temperatura ambiente. La temperatura y el tiempo de exposición dependen del tipo de producto que se va a envasar y dan lugar a una vida útil de almacenamiento diferente. Los principales métodos de esterilización de los alimentos líquidos son:

  • Prolongación de la vida útil de almacenamiento: el tratamiento de la leche es intermedio entre la pasteurización y la UHT. Puede lograrse combinando dos métodos, como la pasteurización y la microfiltración.

  • Esterilización a temperatura ultra alta: este método garantiza una vida útil de hasta 12 meses, dependiendo del producto líquido que se someta al proceso. Varía en función de la acidez del producto a esterilizar:

    • Para los productos de alta acidez, es decir, los productos con un pH inferior a 4,6, como la fruta, el vino y el tomate, el método que se utiliza es el HTST, es decir, Alta Temperatura por un Tiempo Corto. Este método consiste en un largo tiempo de exposición (entre 10 y 13 segundos) a alta temperatura (90 a 105 °C).

    • Para los productos de baja acidez, es decir, los productos con un pH igual o superior a 4,6, como la leche y los productos lácteos, el método en uso es el UHT. Este proceso implica un flujo continuo de calor a alta temperatura durante un corto período de tiempo, es decir, no menos de 135 °C en combinación con un tiempo de retención adecuado entre 2 y 8 segundos.

El UHT es suficiente para asegurar que los productos se mantengan microbiológicamente estables después de incubar durante 15 días a 30 °C en recipientes cerrados, o durante 7 días a 55 °C en recipientes cerrados.
El procesamiento UHT puede ser indirecto o directo.

El procesamiento UHT indirecto tiene lugar a través de intercambiadores de calor similares a los utilizados en la pasteurización. Se realiza mediante intercambiadores de calor de placas o tubulares. La transferencia de calor se produce por el contacto de la leche con la superficie metálica, que se calienta por el otro lado mediante vapor o agua sobrecalentada.

En el sistema directo, el líquido se trata haciendo contacto directo con el fluido de calentamiento o el vapor. El vapor condensado se elimina después por evaporación durante el paso del producto por las cámaras de vacío. En los sistemas directos, el vapor sobrecalentado se "inyecta" en un chorro de leche o se rocía la leche, o se deja caer como una película delgada o una fina corriente a través del vapor sobrecalentado en una cámara de infusión. Los dos sistemas se conocen como inyección de vapor e infusión de vapor

Mantenimiento de un ambiente estéril dentro de la máquina de envasado, además de la esterilización del material de envasado

La máquina de envasado aséptico se esteriliza antes de la producción y se mantiene estéril durante todo el proceso mediante la sobrepresión de aire estéril.

Esterilización del material de envasado multicapa

El material de envasado se esteriliza en el interior de la máquina de llenado aséptico por contacto con el peróxido de hidrógeno, que luego se elimina mediante una fase de secado sucesiva. El brick está sellado herméticamente dentro de la máquina de envasado, un ambiente completamente estéril. Es importante notar que después del secado del peróxido de hidrógeno, el brick se sella herméticamente dentro del mismo ambiente estéril, es decir, la máquina de envasado.

El resultado final es el polilaminado, es decir, un cartón aséptico de varias capas con la característica forma de brick aséptico.

En conclusión, el cartón aséptico multicapa tiene varias ventajas sobre otros tipos de soluciones de envasado. Dado que cada elemento -producto, material de envasado y máquina de envasar- se esteriliza, y dado que la esterilización se mantiene a lo largo de todas las etapas del proceso de envasado, el cartón aséptico multicapa garantiza una larga vida útil con el mayor grado de protección a temperatura ambiente. Debido a su peculiar forma de ladrillo, ahorra espacio y es fácil de guardar, transportar y desechar. Además, es más rentable y, por último, pero no menos importante, es realmente eco-sostenible.

Si quiere saber más sobre las ventajas del envasado aséptico y cómo puede servir a su negocio, háganoslo saber. Estaremos encantados de encontrar, junto con usted, la solución que más le convenga.


[1] Source:North Carolina State University

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