WO2013057725A2

WO2013057725A2 - Empaque con válvula respirable para productos perecederos

Info

Publication number: WO2013057725A2
Application number: PCT/IB2012/055765
Authority: WO
Inventors: Elkin David CARDONA JIMÉNEZ; Alberto Naranjo Carvajal; Juan Diego SIERRA MUÑETON; Jorge Iván VILLEGAS CARDONA
Original assignee: Instituto De Capacitacion E Investigacion Del Plastico Y Del Caucho Icipc
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-04-25
Also published as: ECSP14001706A; MX2014004816A; JP2014534128A; CN104066658A; CR20140174A; US20140251858A1; WO2013057725A3; HK1201503A1; DOP2014000080A; CO6660073A1; HK1202507A1; EP2769932A2; EP2769932A4

Abstract

Se divulga un empaque con una válvula respirable para prolongar la vida verde de productos perecederos. El empaque se compone de un contenedor flexible (1) y un ensamble de válvula respirable (2) que permite controlar la concentración de oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua y etileno en la atmósfera interior, a un valor deseado dependiendo del peso y la velocidad de respiración del producto. El ensamble de válvula respirable (2) comprende un anillo (3) y un tapón respirable (4) que es ensamblado para cerrar el contenedor flexible (1). Comparado con el estado del arte previo, el empaque divulgado presenta la ventaja de poderse ensamblar sin necesidad de una técnica de sellado al calor y de aumentar la vida verde de productos perecederos, tales como vegetales y frutas.

Description

EMPAQUE CON VÁLVULA RESPIRABLE PARA PRODUCTOS

PERECEDEROS

1. RESUMEN

2. FINALIDAD

La presente invención se relaciona con el empaque de productos perecederos, tales como vegetales y frutas, en particular con los medios para controlar la composición de los gases en la atmósfera interior y facilitar el cierre, por ejemplo manual del empaque, sin necesidad de utilizar técnicas automáticas tales como el sellado al calor.

3. DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DEL ARTE

Algunos productos perecederos, tales como los vegetales y las frutas, continúan su proceso de maduración y envejecimiento después de cosechados. Durante la maduración y envejecimiento, el producto exhibe un proceso de respiración caracterizado por la absorción de oxígeno y la liberación de dióxido de carbono y etileno. Adicionalmente, el producto exhibe una transpiración de humedad, disminuyendo su peso. La disminución de la respiración y transpiración en el empaque es crucial para extender la vida verde de productos perecederos. Otro problema asociado con la respiración no controlada lo constituye el alcanzar una alta concentración dióxido de carbono en la atmósfera interior del empaque, lo que afecta las propiedades organolépticas del producto perecedero. Algunas alternativas para el control de la respiración y transpiración de los productos perecederos en los empaques se han registrado en el estado del arte. Estas tecnologías incluyen las siguientes: transporte en contenedores refrigerados; empaque hipobárico; contenedores con dispositivos que remueven el etileno; empaque activo que atrapa el oxígeno, el dióxido de carbono y el etileno; empaque en atmósfera modificada; recubrimientos sobre el cartón; tratamiento químico o físico directamente sobre el producto; y empaques respirables. Comparativamente con el empaque respirable, las otras tecnologías tiene algunas desventajas, tales como la posibilidad de daño por bajas temperaturas en las opciones refrigeradas, altos costos, percepción del consumidor y dificultades en las operaciones de empaque.

Una de los empaques más utilizados para productos perecederos es el empaque respirable, debido a la conveniencia en costos. Las tecnologías de empaques respirables incluye varias posibilidades entre las cuales se encuentran: las películas de alta permeabilidad; las películas macro y microperforadas; los parches y ventanas permeables; las válvulas y canales de ventilación.

Las películas macro y micro perforadas se han divulgado en varias patentes (US5130152, US2005180664, DE202005011737, GB1 106265, GB1 134667, GB2141688, y JP6199385). Esta alternativa presenta algunas desventajas, tales como: necesidad de sellar la boca del empaque, el producto puede llegar a bloquear algunas de las perforaciones y la necesidad de operaciones adicionales de fabricación de la película o la bolsa.

Los parches y ventanas permeables han sido divulgadas en el estado del arte (US4842875, US4943440, US5045331, GB 1071586, FR2686577 y CN1036539). Las principales desventajas de esta tecnología son: la necesidad de sellar la boca del empaque y la necesidad de operaciones adicionales de fabricación de la película o la bolsa.

Los canales de ventilación han sido divulgadas en el estado del arte (US2004131731, US2007257040, US20081 16098, WO2007008459, WO2010141467 y JP2002308293). Las principales desventajas de esta tecnología son: la necesidad de sellar la boca del empaque y la necesidad de operaciones adicionales de fabricación de la bolsa.

Aunque algunas válvulas han sido reportadas en el estado del arte (US3937396, US5996800, US2003152296, WO2004108557, WO2004043191, EP0700839, JP1279073, JP1 1301743 y JP2006125559), todas la válvulas requieren del sellado a la bolsa, así como operaciones adicionales de fabricación de la bolsa.

El empaque de la presente invención divulga una combinación de contenedor flexible y una válvula respirable, compuesta a su vez por un anillo y un tapón respirable para prolongar la vida verde de productos perecederos, tales como vegetales y frutas. El empaque de la presente invención proporciona la posibilidad de efectuar un ensamble mecánico, ya sea manual o automático, sin la necesidad de tecnologías de sellado al calor; de no requerir operaciones adicionales en la fabricación de las bolsas; de poderse abrir y reabrir en las cámaras de maduración; de ser reciclable y de bajo costo. Adicionalmente al prolongar la vida verde del producto es posible aumentar el tiempo de crecimiento del fruto o vegetal en la planta.

4. RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención provee un empaque con una válvula respirables para prolongar la vida verde de productos perecederos que exhiben respiración después de la cosecha, tales como vegetales y frutas. El empaque comprende un contenedor flexible y un ensamble de válvula que se ensambla en la boca del empaque flexible para crear una atmósfera gaseosa controlada en el interior del empaque. A su vez el ensamble de válvula comprende un anillo localizado afuera del contenedor flexible y un tapón respirable localizado en el interior del contenedor flexible; estos dos componentes se pueden ensamblar mecánicamente sin la necesidad de tecnologías de sellado al calor para cerrar la boca del contenedor flexible. El tapón respirable posee medios de fijación para unir ambas partes con el contenedor flexible en medio, que pueden ser ensambles por interferencia y ajustes de presión. El tapón respirable puede ser un tapa plástica con una pluralidad de microperforaciones o nanoperforaciónes, o una sección anular que permite la instalación de una membrana permeable intercalada entre el anillo, el contenedor flexible y el tapón respirable. La membrana permeable puede ser una película cavitada, microperforada o nanoperforada. La concentración de oxígeno, de vapor de agua, de dióxido de carbono y de etileno, es controlada por la permeación del tapón respirable, el peso y velocidad de respiración de producto perecedero contenido. La permeación del tapón respirable es controlado con el número y tamaño de micro y nanoperforaciónes, en el caso de la tapa plástica y la película micro y nano perforada; y con la permeabilidad a los gases en el caso de película cavitada. 5. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIG. 1 ilustra una válvula respirable (2) ensamblada e instalada en la boca del contenedor flexible (1). La figura también muestra un ensamble por interferencia como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4). En esta forma particular de realización, la tapón respirable (4) tiene una cavidad circular para un buen ensamble por interferencia con el anillo (3).

La FIG. 2 ilustra una válvula respirable (2) ensamblada e instalada en la boca del contenedor flexible (1). La figura también ilustra un ensamble por interferencia como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4). La FIG. 3 ilustra una válvula respirable (2) ensamblada, un ajuste de presión (6) como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4). La FIG. 4 ilustra una válvula respirable (2) ensamblada, un ajuste de presión (6) como medio de fijación y una una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4). La figura también ilustra un canal rectangular (7) para facilitar el desmoldeo sin elementos móviles de las piezas a ensamblar por presión (6). La FIG. 5 ilustra una válvula respirable (2) ensamblada, un ensamble por interferencia (8) en el anillo (3) como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4).

La FIG. 6 ilustra otro modo de realización de la invención utilizando una válvula respirable (2) de forma cuadrada, un ensamble por interferencia como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4).

La FIG. 7 ilustra otro modo de realización de la invención usando una válvula respirable (2) de forma triangular, un ensamble por interferencia como medio de fijación y una tapa plástica micro o nanoperforada como tapón respirable (4).

La FIG. 8 ilustra otro modo de realización de la invención donde el tapón respirable del ensamble de válvula es de sección anular lo que permite la instalación de una membrana permeable (10) intercalada entre el anillo (3), el contenedor flexible (1) y el tapón respirable (9).

La FIG. 9 ilustra la evolución de la concentración de oxígeno y dióxido de carbono con el tiempo para dos prototipos fabricados de acuerdo a la presente invención. Se evalúan dos tapas plásticas microperforadas con 1 1 y 18 microperforaciones entre 250 y 300 micrones de diámetro.

6. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN:

La presente invención provee un empaque provisto de una válvula respirable para prolongar la vida verde de productos perecederos que exhiben respiración después de cosechados, tales como vegetales y frutas. Con referencia a la modalidad ilustrada en las figuras 1 y 2, el empaque comprende un contenedor flexible (1) caracterizado por la presencia de al menos un boca, y al menos un ensamble de válvula (2) compuesta de dos partes: un anillo (3), que se localiza sobre la perferia y superficie externa de la boca del contenedor flexible (1), y un tapón respirable (4), que se acopla mecánicamente con con el interior del añilo (3) de tal manera que el material de la boca del contenedor flexible (1) quede fijado entre entre el tapón respirable (4) y el anillo (3).

El contenedor flexible (1) es una película flexible, producida por ejemplo por vaciado, extrusión soplado, extrusión de película plana, por coextrusión o por laminación. La película polimérica es producida con un polímero preferiblemente seleccionado del grupo que comprende el Polietileno, el Polipropileno, el Polietilen tereftalato, la Poliamida, los copolímeros del Poliestireno, el Celofán, el ácido Poliláctico, el acetato de celulosa, el almidón termoplástico y sus derivados, y mezclas de ellos.

Con referencia a las figuras 3 y 4, el ensamble de válvula (2) comprende dos partes: el anillo (3) y el tapón respirable (4), los cuales pueden ensamblarse mecánicamente sin la necesidad de utilizar tecnologías de sellado al calor para cerrar la boca del contenedor flexible (1), así como tampoco requiere de operaciones adicionales en la fabricación de la bolsa. El tapón respirable (4) posee medios de fijación para unir ambas de sus partes al contenedor flexible (1) de tal manera que la película que conforma la boca del contenedor quede fijada entre las dos partes de la válvula. En la modalidad ilustrada en las figuras 3 y 4, se usa un ajuste de presión (6). Las figuras 3 y 4 también muestran un canal rectangular (7) en el tapón respirable (4) para el desmoldeo sin elementos móviles de las piezas a ensamblar por presión (6).

Con referencia a las figuras 1, 2 y 5, en otra modalidad de la presente invención, el medio de fijación para para unir ambas partes del ensamble de válvula (2) con el contenedor flexible (1), es mediante interferencia del anillo (3) y el tapón respirable (4). En este sentido, resulta conveniente que el tapón respirable (4) posea paredes laterales cónicas para facilitar el ensamble con el anillo (3). Refiriéndonos ahora a la figura 5, en una realización particular de la presente invención, el ensamble por interferencia es producido entre una extensión (8) del tapón respirable (4) y la correspondiente cavidad en el anillo (3). Con referencia a las figuras 5 a 7, aunque la realización preferida es un anillo (3) y un tapón respirable (4) de forma circular, otras formas también son posibles, por ejemplo formas poligonales o triangulares.

El anillo (3) y tapón respirable (4) del ensamble de válvula (2) se pueden producir por moldeo por inyección o por moldeo por prensado, usando un polímero preferiblemente del grupo que comprende el Poliuretano termoplástico, los termoplásticos vulcanizados, los elastómeros termoplásticos, el Polietileno, el Polipropileno, el Polietilen tereftalato, la Poliamida, los copolímeros del Poliestireno, el ácido Poliláctico, el acetato de celulosa, el almidón termoplásticos y sus derivados, y mezclas de ellos. En una realización particular de la presente invención, el anillo (3) y tapón respirable (4) del ensamble de válvula (2) se fabrican en un material cuya dureza debe ser inferior a la que produzca una marca en el fruto o vegetal. Por ejemplo en el banano la durezas deber ser menor de 80 Shore A para el caso del banano, preferentemente menor a 60 Shore A, para garantizar que el banano no sufra daño, ni se talle con la válvula. Por la misma razón resulta ventajoso que los contornos sean redondeados.

Con referencia a las figuras 1 a 7, en otra modalidad, el tapón respirable (4) puede ser una tapa plástica caracterizada por una pluralidad de micro o nano perforaciones (5).

Refiriéndonos ahora a la figura 8, otra modalidad de la presente invención usa una sección anular (9) que permite la instalación de una membrana permeable (10) intercalada entre el anillo (3), el contenedor flexible (1) y la sección anular (9). La membrana permeable (10) puede ser una película cavitada, una película micro o nano perforada. La película cavitada puede producirse usando una carga cavitante, como el carbonato de calcio. La película microperforada puede producirse usando por ejemplo una tecnología mecánica, láser o electrostática. El presente invento puede utilizar cualquier modalidad del tapón respirable (4) aún con la membrana permeable (10) intercalada entre el anillo (3) y el contenedor flexible (1). La sección anular (9) de esta modalidad está mecánicamente acoplada al anillo (3) y la boca del contenedor flexible (1) para tensionar la membrana permeable (10).

La concentración de oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono y etileno se puede controlar mediante la permeación del tapón respirable (4), el peso y la velocidad de respiración de producto perecedero contenido. La permeación del tapón respirable (4) es controlada con el número y el tamaño de las micro y nano perforaciones en el caso de la tapa plástica y la película micro y nano perforada, y con la permeabilidad a los gases en el caso de la película cavitada.

7. EJEMPLOS Los siguientes ejemplos fueron obtenidos usando un prototipo de empaque con válvula respirable para productos perecederos:

Ejemplo 1:

En este ejemplo se evalúa un prototipo del empaque de la presente invención, que tiene las siguientes características: el contenedor flexible es una bolsa fabricada con una película de Polietileno de 30 micrones de espesor y con unas dimensiones de 300 por 380 mm, un ensamble de válvula de 32 mm de diámetro interior con una tapa plástica con 1 1 microperforaciones de entre 250 y 300 micrones. Se empacaron cerca de 1.2 kg de bananos y se evaluó la vida verde a temperatura ambiente y refrigerados a 13°C. El prototipo del empaque divulgado se compara con las siguientes tecnologías disponibles en el estado del arte: una bolsa microperforada de 30 micrones de espesor con 50 microperforaciones de 200 micrones de diámetro y un bolsa macroperforada de 30 micrones de espesor y 12 huecos de 12.5 mm de diámetro. El empaque con válvula respirable incrementa la vida verde, disminuye la pérdida de peso y reduce la conversión de almidón en carbohidratos (medidos como grados brix).

Tabla 1

Vida verde Grados Pérdida de peso,

Brix %

Válvula respirable con 1 1 Más de 28 12.0 0.49 microperforaciones de 250 a 300 días

micrones y a temperatura

ambiente

Válvula respirable con 1 1 Más de 28 6.0 0.17 microperforaciones de 250 a 300 días

micrones y a 13°C

Bolsa microperforada con 50 28 días 1 1.5 0.15 microperforaciones de 200

micrones y a 13°C

Bolsa macro perforada con 12 25 días 14.5 0.60 huecos de 12.5 mm de diámetro y

a 13°C

Ejemplo 2:

En este ejemplo se evalúa un prototipo del empaque de la presente invención, que tiene las siguientes características: el contenedor flexible es una bolsa fabricada con una película de Polietileno de 30 micrones de espesor y con unas dimensiones de 300mm por 380 mm, un ensamble de válvula de 32 mm de diámetro interior con una sección anular y una película microperforada mecánicamente. Se empacaron cerca de 1.2 kg de bananos y se evaluó la vida verde a 13°C. El prototipo del empaque divulgado se compara con las tecnologías existentes en el estado del arte del ejemplo 1. El empaque con válvula respirable incrementa la vida verde, disminuye la pérdida de peso y reduce la conversión de almidón en carbohidratos (medidos como grados brix).

Tabla 2

Vida verde Grados Brix Pérdida de peso, %

Breathable valve with a Más de 28 5.0 0.06 mechanical microperforated film días

in the annular section at 13°C

Bolsa microperforada con 50 28 días 11.5 0.15 microperforaciones de 200

micrones y a 13°C

a 13°C

Ejemplo 3:

En este ejemplo compara la evolución de la concentración de oxígeno y dióxido de carbono a 13°C para dos tapas plásticas con 1 1 y 18 perforaciones. Se usó el mismo contenedor flexible, el mismo ensamble de válvula y la misma cantidad de bananos del ejemplo 1. Refiriéndonos a la figura 9, luego de 4 días la concentración de gases se regula a un valor constante que depende del número de perforaciones.

Ejemplo 4:

Una característica importante del material de la válvula respirable es su dureza y sus contornos, para que no genere daño en el producto perecedero que se está empacando. En este ejemplo se evalúa el efecto de la dureza y el contorno del material del empaque con válvula respirable en la bananos. Se evalúa el efecto de 3.5 kg (aproximadamente tres recimos de bananos verdes) aplicados en la válvula respirable y sobre la cáscara del banano. La utilización de una dureza Shore A menor de 80 y una válvula con un contorno redondeado resulta fundamental para evitar que se talle la cáscara del banano. Tabla 3

Material Dureza Superficie Resultado

Shore A Shore D

Poliuretano 80 Redondeado No se talla

Poliuretano 80 Aristas Se talla vivas

Polietileno de alta densidad 55 Aristas Se talla vivas

Polipropileno 78 Redondeado Se talla

Caucho 62 Redondeado No se talla

Las anteriores modalidades, figuras y ejemplos son meramente ilustrativos del concepto inventivo. La persona versada en el arte entenderá que pueden hacerse variaciones y optimizaciones evidentes sin alejarse del concepto inventivo, el cual se encuentra definido únicamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

Un empaque respirable para prolongar la vida verde de productos perecederos comprendido por:

a. un contenedor flexible con una boca; y

b. un dispositivo que permite la respiración del producto perecedero, donde el dispositivo se fija a la boca del contenedor mediante un ensamble mecánico.

El empaque de la reivindicación 1, carcaterizado porque el dispositivo que permite la respiración del producto perecedero es una válvula respirable.

El empaque de la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor flexible es una película polimérica.

El empaque de la reivindicación 3, caracterizado porque la película polimérica es fabricada de un polímero seleccionado del grupo que comprende Polietileno, Polipropileno, Polietilen tereftalato, Poliamida, copolímeros del Poliestireno, Celofán, ácido Poliláctico, acetato de celulosa, almidón termoplástico y sus derivados, y mezclas de ellos.

El empaque de la Reivindicación 2, caracterizado porque la válvula respirable está comprendida por: a. un anillo localizado sobre la periferia y superficie externa de la boca del contenedor flexible; y

b. un tapón respirable mecánicamente acoplado al anillo.

El empaque de la Reivindicación 5, caracterizado porque el acople mecánico del tapón respirable al anillo se lleva a cabo mediante ajuste de presión o por interferencia.

7. El empaque de la Reivindicación 6, caracterizado porque el tapón respirable tiene paredes anulares cónicas.

8. El empaque de la Reivindicación 5, caracterizado porque el tapón respirable posee una pluralidad de microperforaciones o nanoperforaciones.

9. El empaque de la Reivindicación 5, caracterizado porque el anillo y el tapón respirable están ensamblados de tal manera que el material de la boca del contenedor flexible se encuentra entre los dos formando parte del acople mecánico.

10. El empaque de la Reivindicación 2, caracterizado porque la válvula respirable está comprendida por: a. un anillo localizado sobre la periferia externa de la boca del contenedor flexible;

b. una sección anular mecánicamente acoplada al anillo; y

c. una membrana permeable localizada entre el anillo y la sección anular, formando parte del acople mecánico entre los dos.

1 1. El empaque de la Reivindicación 6, caracterizado porque el anillo y el tapón respirable son hechos de un polímero seleccionado preferiblemente del grupo que comprende Poliuretano termoplástico, termoplásticos vulcanizados, elastómeros termoplásticos, Polietileno, Polipropileno, Polietilen tereftalato, Poliamida, copolímeros de Poliestireno, ácido Poliláctico, acetato de celulosa, almidón termoplástico y sus derivados, y mezclas de ellos.

12. Una válvula respirable para permitir la respiración de productos perecederos contenidos en un contenedor flexible, caracterizada por: a. un anillo dispuesto para ser localizado sobre la periferia y superficie externa de una boca del contenedor flexible; y b. un tapón respirable dispuesto para acoplarse mecánicamente con el anillo y la boca del contenedor flexible.

13. La válvula de la reivindicación 12, donde la geometría del anillo y tapón respirable es circular.

14. La válvula de la reivindicación 12, caracterizada porque el tapón respirable posee una pluralidad de microperforaciones. 15. La válvula de la Reivindicación 12, caracterizada porque el acople mecánico es por ajuste de presión o por interferencia.

16. La válvula de la reivindicación 15, caracterizada porque el tapón respirable tiene paredes anulares cónicas.

17. Una válvula respirable para permitir la respiración de productos perecederos contenidos en un contenedor flexible, caracterizada por: a. un anillo dispuesto para ser localizado sobre la periferia y superficie externa de una boca del contenedor flexible;

b una sección anular mecánicamente acoplada al anillo, dispuesta para recibir y fijar una membrana permeable, y a la vez acoplarse mecánicamente con el anillo y la boca del contenedor flexible.