Materiales de Empaque Sostenibles Recientemente, un mayor enfoque en la sostenibilidad dentro de las regulaciones gubernamentales, la conciencia del consumidor y los estándares corporativos ha llevado a varios avances en la innovación y el uso de empaques sostenibles. Una de las principales formas en que los propietarios de marcas de productos empaquetados han cambiado hacia la sostenibilidad es mediante el uso de materiales de empaque que son renovables y biodegradables. El papel y los polímeros de origen biológico son ejemplos de materiales utilizados en el empaque para reemplazar el plástico, el metal o el vidrio.

Los polímeros de origen biológico están siendo evaluados cada vez más para su uso en la creación de bioplásticos que mantengan las mismas funcionalidades de barrera que tienen las películas plásticas sintéticas, de manera que puedan reemplazarlas. El papel ha sido utilizado durante mucho tiempo como material de empaque, pero deben aplicarse aprestos y recubrimientos de barrera para que sea un material viable en ciertas aplicaciones, como preservar la frescura de los alimentos y prevenir la permeación o absorción de humedad, aceite y grasa. Los alginatos sirven como un biomaterial ideal para proporcionar la mezcla perfecta de sostenibilidad, biodegradabilidad y funcionalidad, a fin de facilitar la creación de empaques sostenibles a través de la formación de bioplásticos, apresto de papel o operaciones de recubrimiento de barrera.

Scogin^® Alginates

Los alginatos Scogin^® son biopolímeros derivados de algas marrones recogidas de manera sostenible en la costa noruega. Se producen extrayendo ácido algínico de las algas y añadiendo carbonato de sodio para crear alginatos de sodio:

 

Seaweed Raw Material ▷ Washing/Grinding ▷ Extraction ▷ Screening/Filtering ▷ Precipitation ▷ Alginic Acid ▷ Sodium Alginate 

Químicamente, Scogin^® está compuesto por dos monómeros: ß-D-mannuronato enlazado (1-4), también conocido como el monómero M, y α-L-guluronato, también conocido como el monómero G.
 
Los polisacáridos formados a partir de estos monómeros tienen diferentes proporciones de secuencias M y G, llamadas bloques. Los bloques G proporcionan la capacidad de gelificación del alginato de sodio cuando se expone a iones de calcio en agua. A diferencia de otros hidrocoloides que forman geles y requieren calor para inducir la gelificación, los alginatos pueden sufrir gelificación en agua fría, proporcionando un mecanismo más fácil para crear geles. La proporción de bloques M-G dentro del alginato determina en última instancia la resistencia del gel, siendo que los alginatos con mayor contenido de bloques G forman geles más duros. La visualización del mecanismo mediante el cual ocurre la gelificación se detalla a continuación, denominada modelo de la caja de huevos.
 

La gelificación es una de las propiedades clave de los alginatos en el contexto de la formación de películas plásticas de base biológica. Sin embargo, cuando los alginatos no se exponen al calcio, pueden servir como modificadores de reología y formadores de películas. Estas propiedades hacen que los alginatos sean útiles para aplicaciones de encuadernación de papel y recubrimiento de barrera.

Alginas Scogin^® en aplicaciones de envases

Cuando los alginatos Scogin^® se dispersan en agua, sirven como excelentes formadores de película y modificadores de reología. Tanto el encolado del papel como las aplicaciones de recubrimiento barrera dependen de estas propiedades para reducir la absorción o permeación de fluidos.

Tamaño del papel
 

El papel sin encuadernar o el papel con un tamaño insuficiente no es un sustrato ideal para imprimir en paquetes. Esto se debe a que el papel es naturalmente poroso. En el caso del dimensionado del papel, los alginatos Scogin® crean una película que cubre y llena los huecos para reducir la porosidad cerca de la superficie del papel. Esto evita que los sistemas de tinta se absorban demasiado profundamente en el papel, lo que causaría una pérdida en la nitidez de la imagen debido a la mancha y la posible mezcla de colores.

Como nota relacionada, Scogin^® también se puede utilizar para modificar la reología y mejorar la estabilidad y homogeneidad de los sistemas de tinta. Por lo tanto, Scogin^® tiene utilidad tanto en la tinta de impresión como en el sustrato de papel al que se aplica.

Recubrimientos de barrera
 

La porosidad también representa un problema para el papel cuando se trata de manchas de grasa y aceite en los alimentos. Cuando se usan los alginatos de IFF como formadores de película para recubrimientos de barrera sobre el papel, pueden mejorar la resistencia del papel a la grasa y al aceite debido a su ligera anfifilicidad. Esta repelencia se pronuncia cuando se combina con otros ingredientes como el almidón modificado hidrofóbicamente.

Como se describe en la aplicación de encuadernado de papel, las películas hechas con alginatos de IFF también reducen la porosidad superficial del papel; esto permite una disminución en la tasa de transmisión de vapor de agua, lo cual es importante para proteger la frescura de los alimentos cuando el papel recubierto con barrera se utiliza en aplicaciones de bolsas.

Tanto en las aplicaciones de encuadernado de papel como en las de recubrimiento de barrera, las propiedades de modificación de la reología de los alginatos de IFF permiten formar películas que tienen mejores propiedades de nivelación para reducir los defectos superficiales y mejorar la cobertura. Esto maximiza la eficacia de las tintas, el encuadernado de papel y los recubrimientos de barrera. Los alginatos Scogin^®, al igual que otros alginatos de IFF, son biodegradables y cuentan con aprobaciones para contacto con alimentos, lo que los convierte en una opción ideal, ya que muchos productores de envases de papel de origen alimentario buscan hacer que sus empaques sean más sostenibles.

Bioplásticos

Como se mencionó, Scogin® también puede utilizarse para crear bioplásticos que fabriquen películas de empaquetado. Cuando los alginatos Scogin® se introducen en iones de calcio en agua, los bloques G dentro del polisacárido alginato forman instantáneamente enlaces iónicos que inducen la gelificación. El proceso de gelificación también entrecruza los biopolímeros de alginato para crear películas finas moldeables. Cuando estas películas en gel se secan, pueden servir como películas biodegradables que pueden modificarse aún más en términos de rendimiento para reemplazar las películas plásticas tradicionales hechas con polímeros sintéticos.

Cómo usar Scogin^®

Los tres grados disponibles de alginatos Scogin^® se enumeran a continuación con sus especificaciones.
 

Grade	Viscosity (1% solution, cP)	Suggested use level %	Mesh
Scogin® IN2420	15–25	0.1–1.0	18
Scogin® LDH	50–70	0.1–1.0	25
Scogin® MV	350–500	0.1–1.0	18

Si la aplicación de Scogin^® se refiere al tamaño de papel o a recubrimientos barrera, la selección del grado debería basarse principalmente en la viscosidad, ya que los métodos de recubrimiento varían en cuanto al rango específico de viscosidad necesario para aplicar los pesos de recubrimiento deseados. Como consideración adicional, las soluciones de recubrimiento con viscosidades más altas tienden a tener mejores propiedades de retención en el papel, lo que puede ser útil en casos donde el papel recubierto tiene una porosidad muy alta.

Si los alginatos de Scogin^® van a utilizarse para aplicaciones de bioplásticos, la siguiente información puede usarse para seleccionar un secuestrante y una fuente de calcio para la gelificación, dependiendo del pH de la solución y de las propiedades del gel deseadas:
  Se requiere equipo de dispersión para preparar soluciones con alginatos Scogin^®. Se debe mezclar previamente Scogin^® con cualquier otro componente seco que pueda añadirse a las formulaciones antes de mezclarlos a alta velocidad. Los grados de Scogin^® con tamaños de malla más finos tienden a hidratarse más rápido, pero se requiere más cizallamiento para evitar la formación de grumos.

Resumen

Los alginatos Scogin^® son biopolímeros obtenidos de manera sostenible a partir de algas pardas. Ellos, junto con otros alginatos de IFF, proporcionan la funcionalidad necesaria para crear materiales de envasado de alimentos que sean tanto sostenibles como de alto rendimiento. Como formadores de película naturales, modificadores de reología y agentes gelificantes, Scogin^® tiene una utilidad excelente en la estucación de papel, recubrimientos de barrera y películas de bioplástico. Dado que los biopolímeros de Scogin^® y otros alginatos de IFF también se obtienen de manera sostenible, son biodegradables, seguros y cuentan con aprobaciones para contacto con alimentos, coinciden perfectamente con los objetivos de los fabricantes de envases de alimentos sostenibles. ChemPoint está aquí para responder las preguntas que pueda tener sobre los alginatos de IFF para sus aplicaciones de envasado y ayudarle a obtener una muestra. Haga clic a continuación para dar sus próximos pasos.