EVOH – copolímero de etileno álcool vinílico – é um dos materiais de barreira mais importantes nas modernas embalagens flexíveis de alimentos. Normalmente não é usado como um filme independente, mas como uma camada de barreira funcional dentro de uma estrutura de filme multicamadas, onde sua capacidade excepcional de bloquear a transmissão de oxigênio determina o desempenho da vida útil das embalagens para produtos alimentícios sensíveis ao oxigênio. Compreender o que o EVOH faz, como funciona e onde residem as suas limitações é útil para produtores de alimentos, compradores de embalagens e qualquer pessoa que especifique sacos assépticos ou embalagens bag-in-box para produtos líquidos.
O que é EVOH?
EVOH é um polímero termoplástico produzido pela saponificação (conversão química) do copolímero de etileno-acetato de vinila. O material resultante combina um componente de etileno que fornece processabilidade e resistência à umidade com um componente de álcool vinílico que fornece propriedades excepcionais de barreira ao oxigênio. A proporção de etileno para álcool vinílico no copolímero - expressa como porcentagem molar de etileno - afeta o equilíbrio entre o desempenho da barreira ao oxigênio e a sensibilidade à umidade: menor teor de etileno proporciona melhor barreira ao oxigênio, mas maior sensibilidade à umidade; maior teor de etileno reduz a sensibilidade à umidade enquanto reduz ligeiramente o desempenho da barreira.
Os graus comerciais de EVOH usados em embalagens de alimentos normalmente têm conteúdo de etileno de 27 a 44 moles por cento, com o grau específico selecionado com base nos requisitos de processamento e no equilíbrio entre barreira e resistência à umidade necessários para a aplicação.
Por que o desempenho da barreira de oxigênio da EVOH é importante
O oxigênio é a principal causa da deterioração da qualidade na maioria dos produtos alimentícios líquidos embalados. Em sucos e concentrados de frutas, o oxigênio reage com o ácido ascórbico (vitamina C), antocianinas (pigmentos coloridos) e compostos aromáticos voláteis – causeo escurecimento, perda de vitaminas e degradação do sabor. No vinho, o oxigênio impulsiona a oxidação de compostos fenólicos e ésteres voláteis, causando a perda do caráter da fruta fresca e o desenvolvimento de sabores estranhos. Nos óleos comestíveis, o oxigênio desencadeia a oxidação lipídica – ranço. Nos produtos lácteos, o oxigênio contribui para o desenvolvimento de sabores estranhos e a degradação de vitaminas.
A taxa na qual o oxigênio atinge o produto em uma embalagem selada é medida pela Taxa de Transmissão de Oxigênio (OTR) do material de embalagem – a quantidade de oxigênio que passa por uma área definida do material por dia sob condições padronizadas. OTR mais baixo significa melhor desempenho da barreira de oxigênio e maior vida útil do produto.
O desempenho da barreira de oxigênio do EVOH é dramaticamente melhor do que os polímeros de embalagem padrão:
| Materiais | OTR (cc/m²/dia a 23°C, 0% UR) | Nível relativo de barreira |
|---|---|---|
| LDPE (filme PE padrão) | ~7.000 – 11.000 | Barreira ruim |
| ANIMAL DE ESTIMAÇÃO | ~50 – 100 | Barreira moderada |
| Náilon (PA6) | ~30 – 60 | Barreira moderada |
| EVOH (32% molar de etileno) | ~0,1 – 0,5 | Excelente barreira (em condições secas) |
| Folha de alumínio (9 mícrons) | ~0,001 – 0,01 | Barreira ultra-alta (próxima de zero) |
O EVOH em condições secas proporciona um desempenho de barreira ao oxigênio aproximadamente 100 a 10.000 vezes melhor que o filme PE padrão. Isto significa que as embalagens que incorporam uma camada de EVOH podem manter um ambiente sem oxigênio dentro da embalagem selada durante meses, protegendo o produto da deterioração oxidativa durante todo o prazo de validade pretendido.
Limitação crítica do EVOH: sensibilidade à umidade
O excelente desempenho da barreira de oxigênio do EVOH em condições secas diminui significativamente à medida que a umidade aumenta. Os grupos de álcool vinílico no EVOH que proporcionam desempenho de barreira são hidrofílicos – eles absorvem água do ambiente circundante. À medida que a camada EVOH absorve humidade, a sua estrutura cristalina é perturbada e a permeabilidade ao oxigénio aumenta. Em alta umidade relativa (80–100% UR), o desempenho da barreira de oxigênio do EVOH pode diminuir por um fator de 10 a 100 em comparação com condições secas, dependendo do grau específico.
Essa sensibilidade à umidade é a razão pela qual o EVOH raramente é usado como camada superficial em embalagens de alimentos. Deve ser posicionado como camada intermediária em uma construção de filme multicamadas, protegida em ambos os lados por camadas de polímero resistentes à umidade. As camadas externa e interna de PE, PP ou PET atuam como barreiras contra umidade que protegem o EVOH da umidade ambiental e da umidade do próprio produto, mantendo a camada de EVOH em um estado de baixa umidade, onde seu desempenho de barreira ao oxigênio é maximizado.
Uma estrutura típica de filme multicamadas que incorpora EVOH para embalagens assépticas de alimentos é: PE/adesivo / EVOH / adesivo / PE. As camadas de PE fornecem proteção contra umidade para a camada intermediária do EVOH, selagem térmica (PE interno) e integridade estrutural. O EVOH fornece a barreira ao oxigênio. Camadas adesivas unem as camadas incompatíveis de PE e EVOH com adesão intercalar suficiente para evitar delaminação durante o processamento e uso.
EVOH vs folha de alumínio na construção de sacos assépticos
Para sacos assépticos e embalagens bag-in-box, a escolha entre filme multicamadas contendo EVOH e laminado de folha de alumínio envolve uma compensação entre desempenho de barreira, transparência e custo:
Laminado de folha de alumínio
A folha de alumínio com 9 mícrons de espessura fornece essencialmente zero OTR e zero transmissão de luz – o mais alto desempenho de barreira disponível. É impermeável ao oxigênio e à luz, tornando-o o padrão para as aplicações mais exigentes em termos de prazo de validade: concentrados de suco, produtos de tomate e outros produtos alimentícios altamente sensíveis ao oxigênio que exigem prazo de validade em temperatura ambiente de 12 a 24 meses. A desvantagem é que a folha de alumínio torna o saco opaco (o produto não pode ser visto através da embalagem), aumenta o peso e o custo do material em comparação com as construções apenas com película e cria desafios de reciclagem.
PET Metalizado (PET banhado em alumínio)
O PET metalizado usa uma camada de alumínio muito fina (aproximadamente 0,02–0,05 mícrons) depositada por vapor na superfície de um filme PET. Ele fornece desempenho de alta barreira significativamente melhor que o PE ou PET padrão, embora não se aproxime do OTR próximo de zero da folha de alumínio espessa. O PET metalizado é mais leve, mais econômico e mais flexível do que o laminado laminado, tornando-o adequado para sacos assépticos de alta barreira onde OTR zero absoluto não é necessário. É opaco (a camada de alumínio bloqueia a luz), mas fornece uma boa barreira para uma ampla gama de aplicações em embalagens de alimentos.
Filme Composto EVOH
O EVOH em uma estrutura multicamadas de PE/EVOH/PE ou PET/EVOH/PE fornece excelente barreira ao oxigênio com menor custo de material do que as construções à base de alumínio e – o que é crucial – mantém a transparência do filme se as camadas externas forem transparentes. Para aplicações onde a visibilidade do produto é valorizada (embalagens voltadas para o consumidor onde a transparência é um ponto de venda, certas aplicações de sucos e bebidas), os filmes compostos EVOH permitem uma embalagem transparente ou translúcida com alto desempenho de barreira ao oxigênio. A desvantagem é que o EVOH não fornece barreira à luz – os produtos sensíveis à luz ainda requerem uma camada externa opaca ou embalagem secundária para proteção contra a luz.
Composto EVOH Metalizado Combinado
As construções de filme de mais alto desempenho para sacolas assépticas combinam PET metalizado ou EVOH com camadas de barreira adicionais - fornecendo barreira ao oxigênio e à luz em uma estrutura mais leve que o laminado de folha sólida. Estas são as construções de “barreira ultra-alta” usadas para produtos com os mais exigentes requisitos de prazo de validade e onde o zero absoluto de OTR de folhas espessas não é alcançável com alternativas de filme. Os sacos assépticos de alta e ultra-alta barreira da Ruijin Xinchen usam essas construções de materiais combinados.
EVOH em sacos assépticos: exemplos de aplicação
Os filmes multicamadas à base de EVOH são usados em toda a gama de produtos alimentícios líquidos embalados em sacos assépticos:
- Sucos de frutas e sucos concentrados de vegetais: A proteção da vitamina C e das antocianinas requer alta barreira ao oxigênio. Os sacos laminados de composto EVOH ou folha de alumínio mantêm a qualidade do suco concentrado por 12 meses em temperatura ambiente.
- Embalagem de vinho (formato BIB): Os sacos EVOH ou PET metalizado de alta barreira para vinho bag-in-box mantêm o frescor do vinho tanto antes da abertura (protegendo da oxidação do armazém) quanto após a abertura (limitando a oxidação causada pela permeação durante o período de dispensação de 4 a 6 semanas).
- Produtos lácteos (processados UHT): As sacolas assépticas para leite UHT, creme e produtos lácteos líquidos usam filmes compostos EVOH que fornecem uma barreira ao oxigênio sem a opacidade da folha metálica, permitindo a visibilidade do produto em alguns formatos voltados para o consumidor.
- Óleo comestível: A oxidação do óleo (ranço) é impulsionada pelo oxigênio e acelerada pela luz. Sacos assépticos de alta barreira para óleo comestível usam estruturas opacas – compósitos PET/EVOH metalizados ou laminados de folha de alumínio – que abordam tanto a transmissão de oxigênio quanto de luz.
- Extratos de ervas e aditivos alimentares: Ingredientes líquidos de alto valor que exigem longa vida útil em ambiente sem cadeia de frio usam sacos assépticos de barreira ultra-alta, onde o custo adicional do filme de barreira é justificado pelo valor do produto e pela exigência de vida útil.
Perguntas frequentes
Os alimentos EVOH são seguros?
EVOH é aprovado para aplicações em contato com alimentos em todos os principais mercados regulatórios. Nos EUA, o EVOH está listado na FDA 21 CFR 177.1360 como um aditivo alimentar indireto para uso em artigos que entram em contato com alimentos. Na UE, o EVOH está incluído na lista positiva de monómeros ao abrigo do Regulamento (UE) 10/2011 sobre materiais e artigos plásticos destinados a entrar em contacto com alimentos. O EVOH produz migração mínima para os alimentos – o polímero é altamente estável sob condições normais de contato com alimentos – e não apresenta preocupações de segurança alimentar quando usado dentro dos parâmetros especificados nas regulamentações aplicáveis sobre contato com alimentos.
O filme EVOH pode ser reciclado?
Filmes multicamadas contendo EVOH geralmente não são recicláveis através de fluxos padrão de reciclagem de plástico de um único material porque as diferentes camadas de polímero não podem ser facilmente separadas. Esta é uma limitação reconhecida dos filmes de barreira multicamadas e uma área ativa de desenvolvimento na indústria de embalagens. Filmes de barreira monomateriais - alcançando desempenho adequado de barreira ao oxigênio a partir de uma única família de polímeros compatíveis (estruturas totalmente PE ou totalmente PP incorporando camadas de barreira modificadas) - estão sendo desenvolvidos como alternativas recicláveis aos filmes multicamadas EVOH, embora ainda não correspondam ao desempenho de barreira do EVOH para aplicações exigentes. Para produtos alimentares de alto valor onde o desempenho da barreira EVOH é necessário para evitar a deterioração, o equilíbrio ambiental da prevenção do desperdício de alimentos (que tem um impacto ambiental muito maior do que a própria embalagem) normalmente favorece a película de barreira EVOH em detrimento de alternativas recicláveis de menor barreira que permitem a deterioração do produto.
Qual é a diferença entre EVOH e PVDC (Saran) como barreiras de oxigênio?
Ambos EVOH and PVDC (cloreto de polivinilideno) são materiais de barreira de oxigênio de alto desempenho usados em embalagens de alimentos. O EVOH proporciona melhor desempenho de barreira ao oxigênio do que o PVDC em condições secas, é mais ambientalmente aceitável (o PVDC contém cloro e cria desafios regulatórios para descarte por incineração) e é geralmente preferido para novos desenvolvimentos de embalagens. O PVDC tem menor sensibilidade à umidade do que o EVOH – seu desempenho de barreira é mais estável em umidade elevada – o que lhe confere uma vantagem em aplicações de alta umidade. Na prática, o EVOH com camadas externas de PE adequadas para proteção contra umidade substituiu amplamente o PVDC em aplicações assépticas de embalagens de alimentos.
A espessura da camada EVOH afeta o desempenho da barreira?
Sim. Espessura da camada EVOH em uma estrutura de filme multicamadas afeta diretamente o OTR – camadas mais espessas de EVOH fornecem melhor barreira ao oxigênio. No entanto, acima de um certo limite de espessura (normalmente de 3 a 5 mícrons em uma estrutura coextrudada), a melhoria incremental da barreira por mícron adicional de EVOH diminui e outros fatores – consistência de processamento do filme, qualidade da camada adesiva, espessura total do filme – tornam-se mais significativos. A maioria dos filmes coextrusados para embalagens de alimentos usa camadas EVOH de 3 a 8 mícrons como parte da espessura total do filme na faixa de 70 a 200 mícrons. O conteúdo de EVOH representa 2 a 10% da espessura total do filme, mas é responsável pela maior parte do desempenho da barreira ao oxigênio.
Alta Barreira Sacos assépticos com EVOH de Ruijin Xinchen
Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. fabrica sacos assépticos e embalagens bag-in-box usando construções de filme de barreira padrão, alta barreira e barreira ultra-alta, incorporando combinações de PET metalizado, composto EVOH, laminado de folha de alumínio puro e filme PE. Linha de produção de uma etapa cobrindo moldagem de válvula, sopro de filme, laminação e fabricação de sacos em uma instalação da National High-Tech Enterprise com certificação QS em Ruijin, Jiangxi, China. Faixa de capacidade de 1L a 220L para aplicações em alimentos, bebidas, laticínios, óleos comestíveis e líquidos especiais.
Entre em contato conosco para discutir os requisitos de especificação de barreira para o seu produto, solicitar dados OTR do filme e obter amostras e preços.
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