Instituto de Agroquímicay Tecnología de Alimentos Características, innovación y calidad de los envases de papel y cartón Ramón Catalá y Rafael Gavara Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos. CSIC Av. Agustín Escardino 7, 46980 Paterna (Valencia) e-mail: [email protected] Características de los envases y embalajes de papel y cartón Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos * Materias primas abundantes * Versatilidad de formas y dimensiones * Ligereza y flexibilidad * Resistencia mecánica variable * Facilidad de impresión y decoración * Degradabilidad y reciclabilidad • Precio bajo Alta higroscopicidad No aptos para líquidos (sin protección adecuada) No presentan propiedades barrera DEFINICIONES Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos PAPEL - Sustrato poroso hecho de fibras de celulosa entrelazadas formando una red - Hoja o plancha continua constituida por fibras celulósicas de origen natural, maceradas en agua y dejadas secar bajo color y presión CARTULINA Papel cuyo espesor es de 0'2-0'5 mm y su peso 150 - 250 g/m2 CARTON Papel de consistencia bastante rígida y peso superior a 250 g/m2 CARTÓN ONDULADO: Material constituido por la unión de varias caras lisas que uno o varios onduladores mantienen equidistantes, lo que confiere al cartón la propiedad de ser indeformable. Las propiedades de estos materiales dependen básicamente de la composición de las fibras, de la estructura y forma de la red y de los aditivos presentes . almidón. hemicelulosa. lignina y pequeñas cantidades de ácidos grasos. hueca. resinas y compuestos inorgánicos Composición de las fibras de madera La unión de las fibras puede ser: • natural: la unión química se consigue con agua (puente de hidrógeno. Fibras celulósicas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos La fibra es el elemento básico del papel. porosa. blanda y cuya longitud es de 50 a 100 veces superior a su diámetro. Es una estructura filiforme..) • artificial: mediante aditivos químicos adecuados que mejoran la unión .. pectinas. constituida por celulosa. agentes de resistencia en húmedo. .Materias primas para la fabricación de papel Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos PULPA O PASTA DE PAPEL.4 mm .. de fibras alargadas (largo 3-4.biocidas. pajas. ancho 0. abeto.0.. ocasionalmente: . cáñamo.. productos de encolado.pigmentos .8-1.recubrimientos no . eucalipto.funcionales -cargas (caolín.….02 mm) otras fibras: lino. antiespumantes.). álamo. de fibra corta (largo 0.... lana.05 mm) • madera de frondosas (chopo. dispersantes. bióxido de titanio. piceas.).mejora de proceso . seda. ancho 0... haya..5 mm ..01-0. colorantes.). agentes de drenado y retención. Pasta obtenida a partir de material celulósico. pasta recuperada (papelote): desperdicios de papel y cartón recuperados ADITIVOS: . Procedente de: madera • madera de coníferas (pino.02 .…… . carbonato cálcico. defloculantes. se obtiene pasta de una buena calidad que se emplea básicamente para papel de embalaje SEMIQUÍMICOS: Disolución incompleta de la lignina con reactivos. que es parcialmente disuelta. Métodos de obtención de pastas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos MECÁNICOS: Tratamientos mecánicos de la madera. proceso alcalino: tratamiento con sulfato sódico (Kraft) maderas de coníferas. Con estos tratamientos no se eliminan los componentes de la pared celular. dando lugar a pequeños haces de fibras. se obtiene pasta con poca lignina residual. que se completa por tratamiento mecánico . QUÍMICOS: Tratamientos químicos que combina la acción de reactivos químicos y de la temperatura (de 130º a 180ºC) sobre la lignina del exterior de las fibras. que se emplea sobre todo para la fabricación de Kraft-liners para caras de cartón ondulado proceso ácido: tratamiento con bisulfito de Ca o Mg. de excelente calidad y resistencia mecánica. con el fin de obtener fibras más o menos blandas. esto facilita la separación de las fibras individuales de la madera. O3 . Blanqueo de las pastas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Las pastas crudas. obtenidas por procedimientos químicos o mecánicos. tienen un color oscuro debido a la lignina residual. resistente al envejecimiento Procesos de blanqueo Libre de cloro elemental (ECF) Proceso convencional: cloración con ClO2 y Cl2 extracción alcalinaoxidación con ClO2 Totalmente libre de cloro (TCF) Tratamientos con H2O2 . O2 . El proceso de blanqueo actúa eliminando o modificando la lignina y permite obtener papel de blancura permanente. semiquímico Fase 2. Transformación Enrollado Papel (huedad 7%) Corte-bobinado Estucado.Fabricación del papel Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Fase1.mecánico . sulfito alcalino) .secado Fase 3.desgote .. Preparación de la pasta Trituración Refino Depuración métodos: . Fabricación de la hoja Formación de la hoja Eliminación del agua .apresto- calandrado .químicos (sulfato ac. las propiedades de uso dependen sobre todo de la humedad y del sentido de fabricación de las fibras . Propiedades específicas . textura. torsión. plagado. Características físicas: color. Propiedades del papel Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Características estructurales: gramaje (g/m2). estado superficial. brillo.. permeabilidad al aire.. a la compresión. estallido.. espesor. sentido de fabricación... Propiedades mecánicas: resistencia a la tracción. humedad. composición de las fibras.. número de capas.. Aplicaciones En general... alargamiento. uso . etc. semiquímico. biclases. kraft no blanqueado Especificación: gramaje (g/m2). Por características físico-químicas: pergamino vegetal. tratamiento . papel parafinado. etc..Clasificación y denominaciones del papel para envases Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Por la composición de la fibra: papel de pasta de madera (especie). de esparto. tipo de pasta. Por el método de fabricación: papel de pasta cruda..) para cartoncillo (cartoncillo común. folding blanqueado. glaseado. etiquetas.. sulfurizado. kraft. Por el uso a que se destinan en envases y embalajes: para bolsas/envolturas. testliner. papelote. al sulfito. kraft para sacos. papel de pasta mecánica. para cartón ondulado (kaftliner. Protección del producto Cartón compacto (solid fibreboard) Embalaje .Protección en el transporte y distribución . identificación. en estado húmedo. . generalmente entre 150 a >600 g/m2 Cartón (folding carton) Envase de presentación y venta .Agrupación . de varias capas de papel superpuestas que se adhieren por compresión. modularidad . Cartón / Cartón compacto Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Producto multicapa resultante de la unión.Agrupación. información.Presentación. y reverso con distintos acabados (gris. Para algunos usos se reverso recubren con material polimérico De acuerdo con el tipo de papel empleado se distinguen (Norma DIN19303): • Cartón sólido blanqueado (con pasta al sulfato blanqueada) • Cartón sólido (kraft) no blanqueado (con pasta al sulfato no blanqueada) • Cartón folding (con pasta química con/sin blanquear + pasta mecánica) • Cartón común o de fibras recicladas (con fibras recuperadas) . kraft o colores). Cartón para envases Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Material con gramaje generalmente entre 280 a 320 g/m2 Generalmente constan de una cara blanca o estucado de color para impresión. una tripa o capa interior cara externa que puede ser de material de inferior calidad o reciclado. tripa madera. 542 m Co efic iente d e ond ula c ió n C L' C= = 1.542 L . Cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos El cartón ondulado es una estructura mecánica formada por la unión de varios papeles lisos unidos equidistantemente por una o varias hojas onduladas lo que confiere gran resistencia mecánica y la propiedad ser indeformable • Coeficiente de ondulación: relación entre el largo del papel ondulado y el largo de la cara Ca ra Ondulado L= 1 m L= 1 m Ca ra L' = 1. resistencia al apilado .rigidez a la flexión.capacidad amortiguadora (aplastamiento/impacto) .espesor inicial (que debe mantener) . Componentes del cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Caras Onda Cola CARAS (Liners): Funciones: .capacidad expositora e informativa ONDA (ondulador): Funciones : .resistencia a la compresión sobre el canto COLA: Funciones: asegura la unión de las caras y la estabilidad de la estructura .rigidez a la flexión . estallido y desgarro . con aditivos como sosa (disminuye la Tgelatinización para permitir encolado mas rápido).Materias primas para el cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos • Papel para ondular: – Semiquímico de madera (pasta virgen>50%) – Tratado. fungicidas (previenen el desarrollo de bacterias). pero sin tratamientos • Papel para caras: – Krafliner (pasta virgen.. etc. fluting. trigo. paja. maíz. Wellenstoff nº 2 (a base de pasta recuperada. borax (reduce la viscosidad de la cola. o cierta cantidad de pasta recuperada de alta calidad) – Tesliner (pasta virgen y recuperada) – Bicolores o Biclases (compuestos por pasta reciclada sin tratamientos) • Cola: Se emplean colas acuosas basadas en almidón (de patata.). . estándar o Wellenstoff nº 1 (a base de pasta de recuperación con tratamientos específicos que confieren alta calidad) – Corriente.. DOBLE CARA 4. DOBLE-DOBLE Doble-doblecara 2. DOBLE-DOBLE: doble cara + módulo simple cara 4. . SIMPLE CARA Simplecara 3. TRIPLE ONDULADO Doblecara Triplecara 1. El triple ondulado se reserva para usos específicos. DOBLE CARA : simple cara + hoja lisa 3. SIMPLE CARA:hoja lisa (cara) + ondulado (módulo elemental de todo cartón ondulado) 2. Por estructura 1. Clasificación y denominaciones del cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos 1. TRIPLE ONDULADO: doble-doble + simple cara (*) El cartón ondulado doble cara y doble-doble constituye la mayor parte de la producción. poder amortiguador y resistencia a la compresión al canto .5 < c < 4.3 – 6.52 onda pequeña B 2 < c < 3.5 2.6 152 .48 – 1. pero poca rigidez por escaso espesor Onda C: buena resistencia al aplastamiento en plano (FCT) y a la compresión vertical (BCT) Onda A: mayor rigidez.6 – 9.137 1.20 -1.36 onda media C 3.Clasificación y denominaciones del cartón ondulado (2) Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos 2.4-2.159 1.1 110 .33 – 1.1 123 .4 294 .3 – 8.5 7. Por perfil de la onda Perfil del Calibre (C) Paso Nº Coeficiente ondulado (mm) (mm) canales/mm ondulación onda grande A c > 4.0 < c < 1.2 – 3.5 6.42 Ondas E y F: superficie muy lisa con excelente imprimabilidad Onda B: buena resistencia al aplastamiento en plano.45 microcanal E 1.116 1.5 < c < 2 3.313 1.416 1.30 minimicrocanal F 1.23 – 1.41 – 1.5 8.7 370 . CAJAS ESTANDAR: cajas de una pieza conformada y pegada por la junta del fabricante – 03. CAJAS TIPO DESLIZANTE: una pieza desliza sobre la otra en diferentes direcciones – 06. CAJAS RÍGIDAS: constan de un cuerpo y dos tapas. CAJAS PREMONTADAS * Federación Europea de fabricantes de Cartón Ondulado . CAJAS Y BANDEJAS TIPO CARPETA: cajas de pieza automontables – 05. • Dimensiones: medidas exteriores de longitud x anchura x altura. destinadas a la protección de las mercancías durante la manipulación. con dimensiones adecuadas al producto. Se aplican dimensiones normalizadas para diferentes tipos de mercancías • Denominación: Código FEFCO*: Código de 4 dígitos (los dos primeros establecen el tipo y los otros dos la variante especifica): – 02. Embalaje rígido constituido por uno o varios elementos de cartón. Cajas de cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos CAJA DE CARTÓN. grapadas para su unión – 07. CAJAS TELESCÓPICAS: cajas de dos piezas que se introducen una en la otra – 04. grupouniq. sujeto a unas normas de calidad de obligado cumplimento. En el manual de Calidad UNIQ se dan las recomendaciones técnicas para que el fabricante pueda diseñar el envase que cumpla con el comportamiento exigido por el Reglamento de Calidad UNIQ. Este reglamento incluye las características técnicas que han de cumplir los envases de cartón ondulado para uso hortofrutícola autorizados a llevar estampillada la Marca y Sello de Calidad Agrícola “UNIQ”.com/sistema-de-embalaje/sello-de-calidad-uniq . Sello de calidad UNIQ* Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos El sello de calidad UNIQ es un sistema integral de embalaje en cartón ondulado. * http://www. .. sobres. skin pack.. envolturas. cajas soporte para envases flexibles (bag in box) Blisters. Tipos de envases de papel y cartón Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Bolsas. con tejadillo -gable top-). Cajas especiales: cajas para líquidos (con grifo .. Vasos Bandejas Tubos Cajas plegables: cajas lisa.. comprimibles. multipacs. con fondo sellado.. con fondo plegado. tipo brick. Cajas rígidas de embalaje Cajas Cajas Blister/ Cajas plegables Tubos Bag in box para frutas para líquidos skin-pack . . arroz. bolsas / sacos.) Pastas Legumbres y frutos secos Frutas y hortalizas frescas Productos de bollería y confitería Envoltorio de mantequillas.. zumos. Bolsas de té e infusiones Pizzas Contacto indirecto (recubrimientos plásticos) Alimentos congelados . Helados Leche. Sopas y productos cocinados .Usos del papel y cartón para alimentos Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos ENVASES: envolturas. azúcar. aguas. cajas / tubos / bandejas PRODUCTOS ENVASADOS: Contacto directo Productos secos granulados (harina ... ... permeabilidad aromas…. aditivos posibles efectos tóxicos. pardeamiento. Interacciones alimento/envase/entorno en papel y cartón y en materiales complejos Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos MATERIAL EFECTOS ALIMENTO ENTORNO humedad sorción deterioro del envase (pérdida de colorantes calidad y posible rechazo) grasas…. disolventes alteración del envase . .) migración residuos degradación sensorial del alimento. degradación sensorial 02. humedad del alimento (enranciamiento de grasas.. pérdida de textura. ..........colorantes .. Cd...glioxal .) ..blanqueadores flourescentes .....formaldehido .Riesgos potenciales en envases de papel y cartón Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Aditivos o componentes .. Cu... Contaminantes .....nitrosaminas . Contaminación microbiológica ..bifenilos policlorados (PCB’s) .. Cr.pentaclorofenol (PCP) ... Hg.....metales pesados (Pb. As..... incluidos los materiales y objetos activos e inteligentes. de 27 de octubre de 2004. Requisitos generales 1. o b) provocar una modificación inaceptable de la composición de los alimentos. habrán de estar fabricados de conformidad con las buenas prácticas de fabricación para que. no transfieran sus componentes a los alimentos en cantidades que puedan: a) representar un peligro para la salud humana.europa.htm .0014 ) Artículo 3.eu/es/index. sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos y por el que se derogan las Directivas 80/590/CEE y 89/109/CEE (Diario Oficial n° L 338 de 13/11/2004 p. 0004 . o c) provocar una alteración de las características organolépticas de éstos Toda la legislación europea sobre migración puede consultarse en la web: http://eur-lex. Los materiales y objetos.Marco legal para el control de la migración Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Reglamento (CE) n° 1935/2004 del Parlamento Europeo y del Consejo. en las condiciones normales o previsibles de empleo. Legislación de la Unión Europea sobre papel y cartón en contacto con alimentos Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos No existe normativa específica para el uso de envases de papel y cartón en contacto con alimentos. Aplicable el Reglamento (CE) n° 1935/2004 del Parlamento Europeo y del Consejo.0014 ) En tanto la Comisión europea no adopte legislación específica se siguen las directrices establecidas por el Consejo de Europa “Policy statements concerning paper and board intended to come into contact with foodstuffs”* . sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos y por el que se derogan las Directivas 80/590/CEE y 89/109/CEE (Diario Oficial n° L 338 de 13/11/2004 p. de 27 de octubre de 2004. 0004 . intended to come into contact with foodstuffs Technical document No 4: CEPI Guide for good manufacturing practice for paper and board for food contact.int/t/e/social_cohesion/soc-sp/public health/food contact/ . Council of europe's policy statements concerning materials and articles intended to come into Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos contact with foodstuffs Policy Statements Concerning Paper and Board Intended to Come into Contact with Foodstuffs* Resolution AP (2002) 1 on paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs Technical document No 1: List of substances used in the manufacture of paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs (versión 2) Technical document No 2: Guidelines on test conditions and methods of analysis for paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs Technical document No 3: Guidelines on paper and board materials and articles. made from recycled fibres.coe.02. Technical document No 5: Practical guide for users of Resolution AP (2002) 1 on paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs are still under preparation * Versión 4 (12.09) http://www. ........003 id...... con particular atención a la presencia de patógenos en alimentos líquidos • Cumplir las restricciones sobre cantidades máximas y migración específica establecidas en la lista de sustancias autorizadas.... 0.... 0.. de acuerdo con los siguientes límites Cd ........... Hg ....... ni ocasionar una modificación inaceptable de la composición de los productos alimenticios o una alteración de los caracteres organolépticos de estos (Reglamento (CE) n° 1935/2004 ) • Elaborados de acuerdo con las buenas prácticas de fabricación (Documento Técnico nº 4 de la resolución del CoE) • Elaborados con sustancias aprobadas en la lista establecida (Documento Técnico nº 1 de la resolución del CoE) • Calidad microbiológica................. 0................. 0... así como de metales pesados y pentaclorofenol.............002 id Pentaclorofenol ..002 mg/dm2 de papel y cartón Pb .......15 mg/kg de papel y cartón • Se admite el uso de fibras recicladas con determinadas restricciones (Documento Técnico nº 3 de la resolución del CoE) . Exigencias generales para los envases de papel y cartón para contacto con alimentos Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos • No ceder componentes a los productos alimenticios en cantidad que pueda representar un peligro para la salud humana............... de acuerdo con: • tipo de residuos (según grupos de papel recuperado) • tipo de alimento para el que va a ser usado (según la clasificación dada) Tratamiento a aplicar (según las impurezas que haya que eliminar) – En la tabla 1 se resumen los tipos de procesos aplicables. con el equipo y sustancias químicas a usar. Utilización práctica de las fibras de papel y cartón recicladas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Los materiales recuperados han de ser objeto de los necesarios tratamientos para eliminar las impurezas. el propósito del procesos y su eficacia – En la tabla 2 se dan los requisitos específicos de elementos a analizar – En la tabla 3 se resumen los tratamientos a aplicar FABRICACIÓN DEL PAPEL/CARTÓN . Papeles interactivos – Composites de papel con polímeros plásticos – Papeles con recubrimientos con biopolímeros (PLA. que no utiliza prácticamente agua – Nuevas tecnologías de blanqueo de pastas • Nuevos materiales – Nuevos tipos de papel con propiedades específicas. PHB…) • Nuevas tecnologías de recuperación y reciclado • Envases inteligentes. – Nuevas fuentes de obtención de celulosa (lirio acuático. realidad aumentada… • Nuevos formatos y diseños . Nuevos desarrollos en papel y cartón Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos • Nuevas tecnologías de obtención de celulosa.) – Celulosa microfibrilada. Bocomposite – Tecnología de extracción de fibras con disolventes eutécticos profundos a baja temperatura y presión atmosférica – Extracción con fluidos supercríticos • Nuevas tecnologías de producción de papel – Tecnología de condensación flash con vapor. Electrónica impresa. plantas silvestres…. propiedades ópticas . cloruros. Contenido en cenizas. pH. brillo…-) Gramaje Espesor o calibre Composición y dirección de las fibras.color. Evaluación y control del papel y cartón para envases y embalajes Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos 1..… Humedad Números de capas Fuerza de delaminación Rugosidad Fricción Permeabilidad al aire. Características y propiedades físicas Aspecto (estado superficial. Propiedades mecánicas Rigidez a la flexión (rigidez Taber) Resistencia a la tracción y el alargamiento Resistencia al estallido (Mullen) Resistencia la desgarro Resistencia al plegado Resistencia a la abrasión Resistencia a la compresión sobre el canto (para papeles lisos RCT -Ring Crush Test. para ondulados CCT-Corrugated Crush Test)…… . Porosidad Permeabilidad (absorción) a líquidos (agua //aceites y grasas) 2. etc…) Resistencia del encolado Resistencia a la compresión al canto-ECT (Edge Crush Test)* Resistencia a la compresión en plano-FCT (Flat CrushTest)* Resistencia al estallido (Mullen) Resistencia a la perforación-PET (Puncture Test) Resistencia a la flexión…….. capas. resistencia al estallido. porosidad. resistencia a la compresión sobre el canto RCT (Ring Crush Test) ó CCT (Corrugated Crush Test) . En la fabricación se evalúan asimismo las características de los papeles: .Papel para caras: Resistencia a la compresión en corto SCT (Short Compression Test).Papel para ondular: resistencia al aplastamiento en plano CMT (Corrugating Medium Test). desgarro y plegado . permeabilidad al agua. Evaluación de las características de los embalajes (además de las………………… características del material) *Estos ensayos se refieren al cartón ondulado ya formado.Evaluación y control del cartón ondulado Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos Evaluación de las características del material Espesor y Gramaje del cartón y de los papeles componentes Características de los papeles (composición de las fibras.