La medición de fugas en los envases en la industria de las galletas es un tema prioritario porque la medición de fugas mejora la vida útil del producto. Pero hoy en día, se está convirtiendo en una forma crucial de ser rentable optimizando la cantidad de material (tamaño, espesor y tipo de película) o acelerando la configuración de las máquinas (calor, tiempo de sellado).

También es crucial para la conservación de los aromas y el sabor y para dar una completa satisfacción al consumidor. Por ejemplo, las empresas de galletas saladas y aperitivos están preocupadas por la textura crujiente del producto, que se estropea muy rápidamente en presencia de humedad o absorción de O2, especialmente si el envase está perforado y tiene defectos de integridad. El daño a la carcasa y el sellado insuficiente pueden anular fácilmente la propiedad de barrera de la película y, en el caso del envasado en atmósfera modificada, aumentar el gasto de mantener bajo el nivel de O2 (mayor consumo de gas para lograr una tasa inicial más baja, mayor espacio libre, etc.).  soluciones por absorbentes, películas más complejas, etc.).

Las buenas prácticas de manufactura en la producción de alimentos secos prohíben el uso de agua en el área de producción, principalmente por consideraciones higiénicas y efectos negativos directos sobre el producto a través de la presencia de una fuente de humedad en el taller. Por lo tanto, la medición de fugas mediante un método de prueba aire-aire es más relevante que la simple detección de fugas mediante un depósito de agua (prueba de fugas de burbujas basada en ASTM F 2096 o DIN 55508-5).

Tener una visión de la ubicación de un defecto no es un reflejo fiel y completo de la tasa de intercambio de la atmósfera interna con la atmósfera externa, y no es representativo de las condiciones reales experimentadas por el embalaje. Tener una emisión de burbujas que se exprese de forma natural sin condiciones de estrés simplemente no es posible, entre otras cosas porque la mayoría de las veces el envase flota. Además, la tensión generada en el envase a menudo se realiza con una diferencia de presión incontrolada que puede provocar un estallido dentro del depósito de agua en lugar de revelar las debilidades del proceso de envasado.

La presión externa utilizada en la cuenca de agua para generar la emisión de burbujas (o el tránsito de aire a través del agua) no se puede lograr con un espacio de cabeza pequeño. Por ejemplo, en la confitería, el espacio libre simplemente no es suficiente para crear burbujas. Y, por último, esta técnica no proporciona ningún dato relativo al tipo de cambio del gas o del vapor de agua. En la vida real, los envases de alimentos nunca se entregan en un cubo de agua, sino que están claramente sujetos a estrés mecánico y difusión de aire a través de defectos.

El cambio de la industria del embalaje hacia una solución más basada en el papel es un nuevo desafío.El método que utiliza depósitos de agua ya no es relevante y destruirá inmediatamente las estructuras de los paquetes. Por lo tanto, una técnica aire-aire es la única solución.

Las variaciones de presión debidas a la altitud, las condiciones meteorológicas y los cambios de temperatura pueden generarse a diferentes velocidades en función del medio de transporte y del destino. Por lo tanto, la evaluación de las tasas de intercambio entre las atmósferas interna y externa no puede limitarse al conocimiento de la propiedad de permeabilidad de la película, sino que es el resultado de una difusión masiva del intercambio de gases a través de la zona abierta de los defectos.

Porque, sencillamente, los defectos generados por el proceso de envasado dan una tasa de difusión muy superior a través de su superficie equivalente, en una proporción que compromete drásticamente la velocidad de cambio basada en el cálculo inicial de la permeabilidad.

Pero evaluar los efectos del defecto mientras se espera que las moléculas se equilibren es un proceso que requiere relativamente tiempo, especialmente cuando se requiere la velocidad de las pruebas de rutina para iniciar o liberar la producción. Es en este contexto que la medición de la cantidad de aire que se escapa del volumen interior mediante el control de las condiciones iniciales y el mantenimiento constante de la presión interna, da un resultado metrológico más rápido, más consistente y más confiable con un mínimo de variables influyentes.

Por ejemplo, en el caso de un envase de flujo de aperitivos inertes N₂:

Un defecto estructural en un envase de 10 × 10 × 1 cm (volumen de espacio libre de 100 ml) que consiste en una película de plástico con un espesor de 100 μm y un defecto como un orificio recto con un diámetro de 100 μm aumenta considerablemente los intercambios, como la absorción de O₂ :

•  10 veces más rápido que la permeabilidad a través de una sola película de PE
• 10,000 a 100,000 veces más rápido que la permeabilidad a través de una sola película de EVOH. (con una relación entre el área de la superficie de la película y el área del agujero de alfiler ≈ 5 × 106).

Y en el caso del vapor de agua, es peor: la velocidad de difusión del vapor de agua en el aire es 2 veces más rápida que la del O2

En muchas técnicas de detección y medición de fugas, algunas variables aún son desconocidas para determinar el tipo de cambio relevante. Principalmente porque no se conoce la presión interna y el volumen del espacio de cabeza durante la prueba, son variables influyentes y no dan una estimación correcta de la tasa de fuga.

Por esta razón, se ha publicado el estándar DIN55508-1 que describe una técnica de fuga mediante la medición del caudal a presión constante. Esto hace que la prueba sea consistente, sensible y versátil para cualquier tipo de empaque y contenido sólido

Con la complejidad de la realización, contar con instrumentos basados en el estándar DIN55508-1, como Exos® o Oxylos®, facilita la vida del ingeniero de empaque al permitirle tener variables de influencia mínimas, alta sensibilidad y condiciones de presión controladas, independientemente de la forma y construcción del empaque.

La solución Exos® es bastante versátil, fácil de usar y puede proporcionar KPI para monitorear la calidad de la línea de producción. El Exos® aplica una presión de prueba preestablecida y luego calcula el caudal necesario para mantener esa presión. El caudal es un agregado de todas las fugas a través del paquete, mientras que otras técnicas no proporcionan ningún dato.

A continuación, puede examinar fácilmente la distribución de los valores de fuga y su desviación, como se muestra en la siguiente figura, siendo la forma ideal una línea recta de baja pendiente proporcional al muestreo constante:

Además, Exos® y Oxylos® pueden analizar el gas en la atmósfera interna además de la medición de fugas, lo que permite conocer la atmósfera inicial del paquete y anticipar el efecto del tamaño de la fuga en los cambios de gas correlacionando directamente los dos valores.El objetivo es tener mínimas variables de influencia, alta sensibilidad y condiciones de presión controladas, independientemente de la forma y construcción del paquete.

La solución Exos® es bastante versátil, fácil de usar y puede proporcionar KPI para monitorear la calidad de la línea de producción. El Exos® aplica una presión de prueba preestablecida y luego calcula el caudal necesario para mantener esa presión. El caudal es un agregado de todas las fugas a través del paquete, mientras que otras técnicas no proporcionan ningún dato.

A continuación, puede examinar fácilmente la distribución de los valores de fuga y su desviación, como se muestra en la siguiente figura, siendo la forma ideal una línea recta de baja pendiente proporcional al muestreo constante:

APOYO A LA TOMA DE DECISIONES

La sensibilidad del dispositivo permite discriminar por experiencia, las causas de fuga entre los siguientes ejemplos:

• Perforación de la película
• El mejor material para la película en relación con el nivel de fuga
• La calidad de la soldadura
• La presencia de producto en los sellos
• El efecto de la configuración de la máquina en el rendimiento
• Fenómenos de fatiga (ensayo de fluencia)

COMPROMÉTASE CON ESPECIFICACIONES CONFIABLES

La técnica utilizada por Exos® y Oxylos® permite comprobar el cumplimiento de la norma DIN 55508-1:

• La resistencia del sello
• Medición de fugas (hasta 5 μm)
• La transpirabilidad del envase
• Absorción de gas a lo largo del tiempo para aplicaciones en atmósfera modificada

El rendimiento alcanzado es tal que la sensibilidad, o límite de detección, puede bajar a una perforación de 5 μm de diámetro equivalente a una tensión baja. Es bajo esta condición de sensibilidad efectiva que las soluciones de envasado pueden ser realmente evaluadas. Esta instrumentación brinda la herramienta adecuada para medir y realizar un seguimiento de las mejoras para, en última instancia, actuar para obtener la solución más rentable y se convierte en un activo diferenciador real a través de la calidad para desarrollar sus mercados estratégicos.

Conocer la atmósfera modificada sin medir las fugas puede llevar a una conclusión errónea si se detecta contaminación en un envase mientras el nivel de gas sigue siendo bueno después de unas horas.

Incluso si un patógeno de 0,5 a 2 μm no tiene la oportunidad de pasar a través de una perforación de 5 μm, una población inicial de Escherichia coli en el paquete se puede multiplicar por 10 en 50 horas si se suministra una cierta masa de O2 a través de los defectos estructurales. Por ejemplo, después de 15 horas, el espacio de cabeza aún se puede medir por debajo del 1% de O2, pero con una tasa de fuga tan baja como 1 ml / min y mantenido durante 6 horas en una condición de solo 10 mbar de diferencia de presión, proporciona el número necesario de moléculas para hacer crecer el patógeno.