WO2014019038A1 - Embalagem multicamadas antimicrobiana e atóxica para alimentos - Google Patents

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layer
packaging
food
antimicrobian
atoxic
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Raquel PILETTI
Marcel FERRARI DOS SANTOS
Jair FIORI JUNIOR
Márcio Antônio FIORI
Paulo Eduardo MAREGA CARGNIN
Mateus VITAL COLONETTI
Carlos Alberto ARAUJO
Adailton CITADIN PEREIRA
Thiago TOFOLI
Original Assignee
Fundação Educacional De Criciúma
Plaszom Zomer Industria De Plasticos Ltda
Seara Alimentos Ltda
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    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34—Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/70—Food packaging

Definitions

  • the present invention belongs generally to the food packaging technology sector and more specifically relates to an antimicrobial and non-toxic multilayer packaging capable of packaging food and ensuring its physical, chemical and microbiological integrity.
  • the proposed packaging consists of layers made of special active materials and principles that make it active and capable of eliminating microorganisms such as bacteria and fungi that promote premature food spoilage.
  • the invention guarantees all the traditional protection conditions of a common packaging, however, due to its antimicrobial characteristic, it eliminates microorganisms such as bacteria and fungi inside. This differential makes the packaging object of the invention capable of extending shelf-life of products on the shelf and increasing consumer safety without compromising product quality.
  • the state of the art of this technology sector comprises packaging with antimicrobial principles, but these conventional packages are composed of only a single layer, ie monolayer packaging.
  • the monolayer linear extrusion technique is employed to manufacture these packages.
  • these packages are manufactured with silver and / or triclosan-based biocidal additives, ie commercial compounds.
  • the commercial line of Irgaguard® additives BASF / CIBA SPECIALTY CHEMICALS
  • NANOX silver and nanoprotein based compounds
  • a problem related to these monolayer packages relates to the fact that the single layer needs to be considerably thick as it assumes also the structural function of the package. This has a significant impact on the cost increase of a part because additives are too expensive and the high thickness implies the use of more additives. Many application possibilities are eliminated due to the high cost of packaging.
  • these conventional packages are subject to significant interactions with the external environment, which causes degradation of their active principle.
  • the active ingredients used are ionic or molecular species that easily oxidize in the presence of oxygen (or other free radicals). These reactions are accelerated by increased temperature and exposure to light. Thus, these packages have potentially short antimicrobial action time.
  • the present invention relates to an antimicrobial multilayer package produced with zinc based antimicrobial additive.
  • Zinc is an element present in the metabolic systems of humans and animals, so that in many situations of nutrition and medicines it is added in view of the vital need of humans and animals for this chemical element. Thus, it is not considered toxic and gives the packaging the great advantage and differential of being non-toxic. This feature will greatly facilitate their market acceptance and easy release by regulatory bodies such as ANVISA, Animal Health Bodies and others.
  • the proposed packaging is produced with the concept of functional multilayers.
  • the active (antimicrobial) layer is on the inside of the package and in contact with the food packaging medium.
  • This layer is protected from the external environment and its active principle isolated and absent from reactions with oxygen or other free radicals present in the atmosphere. It is Design ensures greater durability of antimicrobial principle and longer antimicrobial action time for packaging. It gives the food greater safety and longer time, and increases the shelf life of stored products.
  • the multilayer configuration guarantees on the outside of the packaging layers without the active principle, but with structural and finishing functions. Not being the antimicrobial outer layer the packaging can accept any visual finishing art. In this way it is possible to print images with traditional inks and varnishes without reacting with the active principle.
  • the active inner layer has no structural function, it is feasible to produce packages with small thicknesses. As a result, small thicknesses require smaller amounts of polymers and especially smaller amounts of active ingredients. Since active ingredients account for most of the cost of packaging, this differential certainly guarantees the economic viability of antimicrobial multilayer packaging over traditional single-layer packaging.
  • FIG. 1 perspective view of a three layer package manufactured in accordance with the principles of the invention.
  • FIG. 3 perspective view of a multilayer package manufactured in accordance with the principles of the invention.
  • the present invention relates to an antimicrobial and non-toxic food multilayer package comprising at least two layers having specific functions, wherein the inner layer (1) must have an antimicrobial function, preferably consisting of a polymeric material with any additive. zinc-based compound, which performs the antimicrobial function, associated with an outer layer (2).
  • the inner layer (1) is not restricted to just one additive or polymer, but any antimicrobial additive, preferably zinc based for the absence of toxicity, and any compatible polymer.
  • Suitable polymers for the inner layer constitution include, but are not limited to: LDPE, LLDPE, HDPE, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP or other non-toxic polymer compatible with the antimicrobial additive.
  • the package may consist of multiple layers in which each layer will have specific functions.
  • the other layers may be made of any polymer or any other material of interest, ie LDPE, LLDPE, HDPE, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP or other polymer, or aluminum films, or adhesives, or other materials. It depends on the functions they will perform and the physical and chemical properties that will be required of them according to the characteristics and properties required by the products to be packaged. At first there is no restriction on the number of layers that will make up the package. Packaging can be manufactured from two layers to the required quantity requested by the project.
  • Multilayer packaging should be produced with layers that perform important functions in the multilayer system as packaging.
  • Each layer has its own function and contributes to the fundamental performance of the multilayer packaging in its antimicrobial protection function.
  • the intermediate layers preferably perform the blocking / barrier function of undesirable compounds to the food or active ingredient. They thus contribute to the efficiency and durability of antimicrobial function.
  • the outer layers have structural and receiving function of the packaging art.
  • the structural layers are sized to prevent fractures from being generated during use of the packages, which would expose the active inner layers to the outer environment (which would decrease the efficiency and durability of the active principle). They also guarantee good weldability in their application, allowing the generation of vacuum and at the same time the tightness of the packaging medium (increases the efficiency and durability of the antimicrobial function).
  • two-layer film illustrated in Figure 1 is provided with an outer layer (2), which has the function of receiving the aesthetic finish (art) of the package, providing structural support to the package and acting as protection barrier of antimicrobial additive.
  • the inner layer (1) is a thermo sealable layer with antimicrobial additive, which has direct contact with the food, that is, the food packaging medium is surrounded by the inner layer (1).
  • the package consists of three layers: an inner layer (1) with antimicrobial additive, surrounding the food packaging medium; an outer layer (2) which receives the aesthetic finish of the package and provides structural support and; an intermediate layer (3) having barrier properties against moisture, gases and the antimicrobial additive.
  • Figure 3 shows an exemplary embodiment of a seven-layer package consisting of an inner layer with antimicrobial additive (1) and an outer layer with finishing functions (2), limiting a series of intermediate layers: a structural layer. (4), a gas barrier layer (5), another structural layer (6), a moisture barrier layer (7) and an antimicrobial additive barrier layer (8).

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Abstract

Embalagem multicamadas antimicrobiana e atóxica para alimentos constituída por pelo menos duas camadas dotadas de funções específicas, em que a camada interna (1) é obrigatoriamente dotada de função antimicrobiana, sendo constituída preferencialmente por um material polimérico aditivado com qualquer composto a base de zinco, associada a uma camada externa (2) de suporte estrutural e de recebimento de acabamento estético, podendo incluir uma multiplicidade de outras camadas intermediárias com funções específicas.

Description

EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS
Setor tecnológico da invenção
A presente invenção pertence, de maneira geral, ao setor tecnológico de embalagens para alimentos e se refere, de modo mais específico, a uma embalagem multicamadas antimicrobiana e atóxica, capaz de acondicionar alimentos e garantir sua integridade física, química e microbiológica.
A embalagem proposta é composta por camadas fabricadas com materiais e princípios átivos especiais, que a tornam ativa e capaz de eliminar microrganismos, tais como bactérias e fungos que promovem a deterioração prematura dos alimentos.
A invenção garante todas as condições de proteção tradicionais de uma embalagem comum, porém, devido a sua característica antimicrobiana, elimina microrganismos como bactérias e fungos no seu interior. Este diferencial torna a embalagem objeto da invenção capaz de prolongar o tempo de integridade dos produtos na prateleira e aumentar a segurança de consumo, sem comprometer a qualidade dos produtos.
Estado da técnica conhecido
O estado da técnica deste setor tecnológico compreende embalagens com princípios antimicrobianos, porém estas embalagens convencionais são compostas apenas por uma única camada, ou seja, são embalagens monocamada. Em relação ao processo de fabricação, é empregada a técnica de extrusão linear monocamada para a fabricação destas embalagens. Para conferir a propriedade antimicrobiana estas embalagens são fabricadas com aditivos biocidas a base de prata e/ou a base de triclosan, ou seja, compostos comerciais. Cita-se, por exemplo, a linha comercial de aditivos Irgaguard® (BASF/CIBA SPECIALTY CHEMICALS) e compostos a base de prata e nanoprata (NANOX).
Um problema relacionado a estas embalagens monocamada se refere ao fato da camada única necessitar ser consideravelmente espessa, pois assume a função também estrutural da embalagem. Deste fato decorrem impactos significativos no aumento dos custos de uma peça, pois os aditivos são demasiadamente caros e a espessura elevada implica no uso de maior quantidade de aditivos. Muitas possibilidades de aplicação são eliminadas devido ao elevado custo das embalagens.
Além disto, por possuir apenas uma camada, estas embalagens convencionais estão sujeitas a interações significativas com o meio externo, o que provoca fenómenos de degradação de seu princípio ativo. Os princípios ativos utilizados são espécies iónicas ou moleculares que sofrem facilmente oxidação na presença de oxigénio (ou outros radicais livres). Estas reações são aceleradas pelo aumento da temperatura e exposição à luz. Assim, estas embalagens apresentam tempo de ação antimicrobiana potencialmente curto.
Vale ressaltar que estas embalagens monocamadas convencionais são limitadas no tipo de acabamento externo que podem receber, pois ocorre à reação dos vernizes e tintas aplicados com os princípios ativos antimicrobianos, o que leva a neutralização do princípio.
Adicionalmente, o uso de aditivos biocidas a base de prata e/ou a base de triclosan é problemático, uma vez que tais produtos têm sido questionados em relação a sua toxicidade. Estes compostos podem ser prejudiciais à saúde humana em determinados níveis de ingestão, tendo em vista a sua ausência nos organismos humanos e animais. A prata pode ocasionar problemas neurológicos, nos rins, indigestão e dores de cabeça. Em relação ao triclosan, é conhecida a possibilidade de promover a formação de câncer. Ambos já estão em questionamento intenso pela comunidade de pesquisadores da área da saúde e sendo rejeitados por fabricantes de embalagens.
Novidade e objetivos da invenção
A presente invenção se refere a uma embalagem multicamada antimicrobiana produzida com aditivo antimicrobiano à base de zinco. O zinco é um elemento presente nos sistemas metabólicos dos seres humanos e animais, de tal forma que, em muitas situações de nutrição e de medicamentos é adicionado, tendo em vista a necessidade vital dos seres humanos e animais por este elemento químico. Assim, não é considerado tóxico e confere à embalagem a grande vantagem e diferencial de ser atóxica. Esta característica facilitará sobremaneira sua aceitação pelo mercado e a fácil liberação pelos organismos regulatórios como ANVISA, Órgãos de Sanidade Animal e outros.
A embalagem proposta é produzida com o conceito de multicamadas funcionais. A camada ativa (antimicrobiana) está na parte interna da embalagem e em contato com o meio de acondicionamento do alimento. Assim, esta camada está protegida do ambiente externo e seu princípio ativo isolado e ausente de reações com oxigénio ou outros radicais livres presentes na atmosfera. Esta concepção garante maior durabilidade do princípio antimicrobiano e maior tempo de ação antimicrobiana para a embalagem. Confere ao alimento maior segurança e por tempo mais prolongado, além de aumentar a vida de prateleira dos produtos armazenados.
A configuração de multicamadas garante na parte externa das embalagens camadas sem o princípio ativo, porém com funções estruturais e de acabamento. Não sendo a camada externa antimicrobiana a embalagem pode admitir qualquer arte visual de acabamento. Deste modo é possível fazer a estampagem de imagens com as tintas e vernizes tradicionais sem reagir com o princípio ativo.
Como a camada interna ativa não tem função estrutural, torna-se viável produzir embalagens com pequenas espessuras. Em decorrência, pequenas espessuras demandam menores quantidades de polímeros e principalmente menores quantidades de princípios ativos. Uma vez que os princípios ativos respondem pelo maior parte do custo da embalagem, este diferencial certamente garante a viabilidade económica da embalagem multicamadas antimicrobiana diante as embalagens monocamadas tradicionais.
Descrição dos desenhos anexos
A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e seus ensinamentos levados à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será explicada de forma clara e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que são apenas ilustrativos de um número não exaustivo de possíveis concretizações da mesma sem ter a finalidade de limitar o escopo da proteção apenas a estes exemplos em particular, nos quais: Figura 1 desenho em perspectiva de uma embalagem de duas camadas, fabricada de acordo com os princípios da invenção.
Figura 2 desenho em perspectiva de uma embalagem de três camadas, fabricada de acordo com os princípios da invenção.
Figura 3 desenho em perspectiva de uma embalagem de múltiplas camadas, fabricada de acordo com os princípios da invenção.
Descrição detalhada da invenção
A presente invenção se refere a uma embalagem multicamadas antimicrobiana e atóxica para alimentos constituída por pelo menos duas camadas dotadas de funções específicas, em que a camada interna (1) é obrigatoriamente dotada de função antimicrobiana, sendo constituída preferencialmente por um material polimérico aditivado com qualquer composto a base de zinco, que realiza a função antimicrobiana, associado a uma camada externa (2).
A camada interna (1) não se restringe apenas a um aditivo ou polímero, mas qualquer aditivo antimicrobiano, preferencialmente a base de zinco pela ausência de toxicidade, e qualquer polímero compatível. Polímeros adequados para a constituição da camada interna incluem, mas não estão limitados a: PEBD, PEBDL, PEAD, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP ou outro polímero atóxico e compatível com o aditivo antimicrobiano.
A embalagem pode ser constituída por múltiplas camadas em que cada camada terá funções específicas. Assim, as demais camadas podem ser fabricadas com qualquer polímero ou com qualquer outro material de interesse, ou seja, poderão ser de PEBD, PEBDL, PEAD, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP ou outro polímero, ou filmes de alumínio, ou adesivos, ou outros materiais. Depende das funções que exercerão e das propriedades físicas e químicas que serão requeridas das mesmas de acordo com as características e propriedades solicitadas pelos produtos que serão acondicionados. A princípio não há qualquer restrição do número de camadas que comporão a embalagem. As embalagens poderão ser fabricadas a partir de duas camadas até a quantidade necessária solicitada pelo projeto.
A embalagem multicamada deverá ser produzida com camadas que desempenhem funções importantes no sistema multicamadas como embalagem. Cada camada tem função própria e contribui para o desempenho fundamental da embalagem multicamada na função de proteção antimicrobiana. As camadas intermediárias preferencialmente desempenham a função de bloqueio/barreira de compostos indesejáveis ao alimento ou ao princípio ativo. Contribuem assim para a eficiência e durabilidade da função antimicrobiana. As camadas externas têm função estrutural e de recebimento da arte da embalagem. As camadas estruturais são dimensionadas de forma a impedir que sejam geradas fraturas durante a utilização das embalagens, as quais exporiam as camadas internas ativas ao meio externo (o que diminuiria a eficiência e durabilidade do princípio ativo). Ainda garantem a boa soldabilidade na sua aplicação, permitindo a geração de vácuo e ao mesmo tempo a estanqueidade ao meio de acondicionamento (aumenta a eficiência e durabilidade da função antimicrobiana). Referindo-nos agora as figuras anexas, vemos que filme de duas camadas ilustrado na figura 1 é provido de uma camada externa (2), que tem função de receber o acabamento estético (arte) da embalagem, proporcionar suporte estrutural à embalagem e atuar como barreira de proteção do aditivo antimicrobiano. Já a camada interna (1) é uma camada termo selável com aditivo antimicrobiano, que tem contato direto com o alimento, ou seja, o meio de acondicionamento do alimento fica envolto pela camada interna (1).
Na figura 2 vemos outra concretização da invenção, em que a embalagem é constituída por três camadas: uma camada interna (1) com aditivo antimicrobiano, que envolve o meio de acondicionamento do alimento; uma camada externa (2), que recebe o acabamento estético da embalagem e proporciona suporte estrutural e; uma camada intermediária (3) que tem propriedades de barreira contra a umidade, gases e ao aditivo antimicrobiano.
Por fim, a figura 3 apresenta uma concretização exemplar de uma embalagem de sete camadas, composta por uma camada interna com aditivo antimicrobiano (1 ) e uma camada externa com funções de acabamento (2), limitando uma série de camadas intermediárias: uma camada estrutural (4), uma camada com barreira a gases (5), outra camada estrutural (6), uma camada de barreira contra umidade (7) e uma camada com barreira ao aditivo antimicrobiano (8).
Vemos, portanto, que são inúmeras as possibilidades de composição da embalagem, dependendo das propriedades desejadas. Os casos acima expostos são apenas exemplificativos de possíveis concretizações do conceito proposto, não tendo qualquer intenção de limitar o escopo da proteção apenas aos mesmos, pelo contrário, o presente relatório visa compreender toda e qualquer concretização que esteja dentro do conceito inventivo apresentado.
Tratou-se no presente relatório descritivo de uma invenção dotada de aplicação industrial, novidade e atividade inventiva, sendo revestida de todos os requisitos determinados pela lei da propriedade industrial para receber o privilégio pleiteado.

Claims

Reivindicações:
1- EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS caracterizada por ser constituída por pelo menos duas camadas dotadas de funções específicas, em que a camada interna (1) é uma camada polimérica dotada de função antimicrobiana, aditivada com qualquer composto a base de zinco, enquanto a camada externa (2) tem função de receber o acabamento artístico da embalagem e atuar como suporte estrutural.
2- EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 1 e ainda caracterizada por a camada interna ser constituída por polímero escolhido do grupo consistindo de PEBD, PEBDL, PEAD, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP ou outro polímero atóxico e compatível com o aditivo antimicrobiano.
3- EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 1 e ainda caracterizada por as camadas intermediárias serem fabricadas com polímeros escolhidos do grupo consistindo de PEBD, PEBDL, PEAD, EVOH, PET, NYLON, PVC, PP, BOPP.
4- EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 1 e ainda caracterizada por as camadas intermediárias serem fabricadas com filmes de alumínio ou adesivos.
5- EMBALAGEM MULTICAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 1 e ainda caracterizada por as camadas intermediárias desempenharem funções de bloqueio/barreira de compostos indesejáveis ao alimento ou ao princípio ativo.
6- EMBALAGEM MULTI CAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 5 e ainda caracterizada por as funções de bloqueio/barreira incluírem barreira a gases, à umidade e ao próprio princípio ativo.
7- EMBALAGEM M U LTI CAMADAS ANTIMICROBIANA E ATÓXICA PARA ALIMENTOS como reivindicado em 1 e ainda caracterizada por serem intercaladas uma ou mais camadas estruturais.
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