Qué mide el ensayo de la tasa de transmisión de oxígeno

Un equipo para medir la permeabilidad al oxígeno de los envases alimentarios mide el paso de oxígeno a través de un material o envase en condiciones específicas. La tasa de transmisión de oxígeno, u OTR, ayuda a los equipos de envasado a evaluar la capacidad de una barrera para frenar la entrada de oxígeno. La exposición puede contribuir a la oxidación, cambios de sabor, decoloración y degradación de nutrientes, aunque el efecto depende del alimento, el espacio de cabeza, las condiciones de almacenamiento y otros factores.

En el caso de películas y láminas, los resultados suelen expresarse en centímetros cúbicos de oxígeno por metro cuadrado y día, indicando junto al valor la temperatura de ensayo, la humedad relativa y la presión parcial de oxígeno. En el caso de un envase acabado, el resultado puede expresarse en centímetros cúbicos por envase y día. Los resultados expresados en estas unidades corresponden a objetos de ensayo distintos y no deben compararse directamente.

La OTR es una tasa de transmisión medida en condiciones definidas, mientras que la permeabilidad al oxígeno es una propiedad del material calculada bajo supuestos adecuados sobre el espesor y la diferencia de presión. Los materiales multicapa, recubiertos o sensibles a la humedad requieren especial cuidado al interpretar un valor de permeabilidad normalizado. La especificación más útil identifica la muestra, el método y las condiciones, en lugar de basarse en un único valor de barrera.

Cómo funciona el ensayo de permeación de oxígeno

En un ensayo típico de películas, se sella una muestra entre dos cámaras. Un lado se expone a un gas que contiene oxígeno, mientras que el otro recoge o detecta el oxígeno que atraviesa la muestra. El instrumento registra la señal hasta alcanzar el punto final establecido por el método aplicable. Un sellado eficaz es importante, ya que el oxígeno que entra alrededor de la muestra puede confundirse con el que la atraviesa.

Entre los métodos habituales se incluyen el método con sensor coulométrico, descrito para materiales adecuados en ASTM D3985, y el método de presión diferencial, descrito en ASTM D1434. ISO 15105 incluye métodos para determinar las tasas de transmisión de gases de películas y láminas de plástico. Estos métodos difieren en su principio de medición y aplicabilidad, por lo que los compradores deben confirmar la edición, los requisitos de las muestras y las condiciones pertinentes para su trabajo.

La temperatura, la humedad relativa, la composición del gas, el área expuesta y el acondicionamiento de las muestras afectan a la interpretación. En algunas estructuras de alta barrera, alcanzar un resultado estable puede llevar bastante tiempo. Registre las condiciones reales del ensayo, la identificación de la muestra y los criterios del punto final; compare los resultados solo cuando los métodos y las condiciones estén suficientemente alineados. Siga las instrucciones del fabricante del instrumento y la norma seleccionada para la preparación y el funcionamiento.

Principales tipos de equipos y sus usos

Los equipos para películas y láminas evalúan muestras planas cortadas de rollos, bolsas o envases formados. Son útiles para inspeccionar materiales entrantes, comparar proveedores y desarrollar estructuras multicapa. Una muestra plana proporciona un área de ensayo controlada, pero puede no representar un envase completo después del formado, sellado y manipulación, o tras añadir cierres y otros componentes.

Los sistemas de ensayo de envases evalúan la entrada de oxígeno en un recipiente o envase acabado en condiciones definidas. Según el equipo y el método, la contribución medida puede reflejar conjuntamente el cuerpo, los sellos, los cierres y otras vías de transmisión. La geometría del envase, los adaptadores disponibles y el volumen interno afectan a la viabilidad del ensayo. Pida al proveedor que explique con precisión qué mide la configuración propuesta y cómo se presentan los resultados.

Los instrumentos también difieren en la tecnología de sensores, el número de celdas de ensayo, el nivel de automatización y el control ambiental. Un mayor número de celdas puede aumentar el rendimiento cuando estas se controlan de forma independiente y se utilizan adecuadamente, pero no mejora automáticamente la precisión. Elija un rango de medición que cubra el rendimiento de barrera previsto y considere si el laboratorio necesita controles de calidad rutinarios, trabajos de desarrollo o ambos.

Aplicaciones, normas y ensayos complementarios

Los fabricantes de alimentos, los transformadores, los proveedores de materiales y los laboratorios independientes utilizan datos de OTR para cualificar películas, investigar cambios y supervisar la producción. Entre las aplicaciones habituales se incluyen las bolsas de café, las películas para aperitivos, los envases lácteos y las bandejas para alimentos sensibles al oxígeno. La barrera objetivo debe tener en cuenta la sensibilidad del producto y el periodo de distribución previsto; una OTR baja por sí sola no determina la vida útil.

Los métodos ASTM e ISO proporcionan un marco para materiales y configuraciones de ensayo específicos, pero el uso de un método determinado no establece por sí mismo la aprobación reglamentaria ni la idoneidad para todos los envases alimentarios. Confirme la edición vigente, el alcance y los requisitos de presentación de resultados con la organización de normalización correspondiente. El acceso a los mercados también puede exigir el cumplimiento independiente de los requisitos para materiales en contacto con alimentos y documentación para cada destino.

Una evaluación completa puede combinar el ensayo de transmisión de oxígeno con ensayos de transmisión de vapor de agua, resistencia del sellado y fugas, según los riesgos de fallo. paratronix incluye entre sus equipos medidores de permeabilidad al vapor de agua, equipos para ensayos de fugas y resistencia del sellado, y equipos de ensayo no destructivo de microfugas. Los compradores pueden consultar con paratronix sobre estos controles complementarios y confirmar por separado la disponibilidad y las especificaciones de cualquier solución de ensayo de oxígeno.

Cómo seleccionar un equipo para medir la permeabilidad al oxígeno

Empiece por definir el material o envase, el rango de OTR previsto y el método de ensayo exigido por los clientes o las especificaciones internas. Solicite el rango de medición indicado para el instrumento, la resolución, la repetibilidad y las condiciones aplicables, junto con pruebas que respalden esas especificaciones. Compruebe que el rango abarque tanto el valor mínimo previsto como el límite de aceptación, con un margen práctico para la variación.

A continuación, evalúe el control de temperatura y humedad, las dimensiones de las muestras, el área de ensayo, los requisitos de suministro de gas y los accesorios para envases. En el caso de barreras sensibles a la humedad, confirme qué lado se acondiciona y si es posible mantener las condiciones deseadas durante todo el ensayo. Si distintos centros deben comparar datos, armonice el método, la preparación y el acondicionamiento de las muestras, así como la presentación de resultados, antes de comparar las especificaciones de los instrumentos.

Cuando sea posible, solicite una demostración con muestras representativas, incluida una muestra de alta barrera y un formato de envase complejo. Evalúe el tiempo de estabilización, los pasos que debe seguir el operador, la exportación de datos, la gestión de alarmas y el acceso para la limpieza. Confirme por escrito la cobertura del servicio técnico local, la formación, las piezas de repuesto y el soporte de calibración. Estos aspectos prácticos determinan si un instrumento puede satisfacer tanto la carga de trabajo habitual como los requisitos técnicos.

Preparación de muestras, control de calidad y mantenimiento

Elabore un plan de muestreo que identifique la posición en el rollo, el lote de producción, la orientación de la muestra y el número de réplicas. Evite pliegues, poros y bordes dañados, salvo que la investigación se centre específicamente en defectos. Mida el espesor cuando lo exija el método y acondicione las muestras según lo especificado. En el caso de envases acabados, documente los sellos, los cierres y cualquier preparación que pueda modificar la vía de transmisión medida.

Antes de realizar ensayos rutinarios, verifique las condiciones de instalación, las conexiones de gas y la integridad de la celda de ensayo de acuerdo con las instrucciones del proveedor. Cuando estén disponibles, utilice materiales de referencia o verificaciones adecuados y establezca criterios para investigar desviaciones o blancos inusuales. Registre el estado de calibración y las condiciones ambientales con cada resultado. Un procedimiento documentado ayuda a distinguir un cambio real del material de un problema de configuración del ensayo.

Establezca los intervalos de mantenimiento según las recomendaciones del fabricante, el uso y el rendimiento observado, en lugar de asumir que un mismo calendario sirve para todos los laboratorios. Inspeccione los sellos y los accesorios, mantenga los suministros de gas y programe el mantenimiento de los sensores o del instrumento, según corresponda. Si los resultados son inesperados, revise el acondicionamiento, las fugas, la manipulación de las muestras y las verificaciones del instrumento antes de rechazar el material o modificar un proceso de producción.

Costes de propiedad, tendencias y decisiones de compra

El precio de compra es solo una parte del coste total de propiedad. Incluya la instalación, la formación, los gases, los materiales de referencia, los sellos, los accesorios, la calibración, el servicio y los posibles tiempos de inactividad. Calcule la mano de obra por ensayo y el número de muestras que se pueden completar de manera realista dentro del plazo requerido. Un adaptador para envases o la capacidad de controlar la humedad pueden tener un coste adicional, así que solicite un presupuesto desglosado.

Evalúe el retorno de la inversión frente a una base de referencia definida, como el gasto actual en laboratorios externos, los retrasos en el desarrollo o el coste de disputas reiteradas con proveedores. Compare los costes anuales y el ahorro de tiempo previsto durante la vida útil prevista, teniendo en cuenta la incertidumbre en el volumen de muestras y el mantenimiento. Mantenga los ensayos externos cuando se necesite una confirmación independiente o un método que exceda las capacidades del instrumento.

La demanda de envases reciclables o con menos material impulsa una evaluación más exhaustiva de nuevas estructuras de barrera, mientras que los laboratorios siguen buscando una mejor trazabilidad de los datos y una mayor automatización de los flujos de trabajo. Estos avances hacen que la coherencia de los métodos y los ensayos en condiciones pertinentes sean especialmente valiosos. Para tratar con paratronix un requisito de compra, prepare los formatos de las muestras, el rango de OTR objetivo, la norma exigida, las condiciones del ensayo y el volumen mensual de muestras previsto.