Todo Empaque enero-febrero 2013 by Alfa Editores Técnicos

CONTENIDO

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

Enero / Febrero 2013 Volumen 4, No. 1 www.alfaeditores.com buzon@alfaeditores.com

8 14

ENTREVISTA Tendencias en empaque sustentable y la importancia de la cadena de valor Ing. Alejandro Sosa Reyes, Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI A.C.

Evaluación de metales pesados en tres pastas de productos finales (moinmoin) de frijoles nigerianos comunes (Vigna unguiculata) empleando diferentes materiales de empaque Olayiwola, O. Abidemi; Shittu, S. Abdulsalam; y Adebayo, O. Rebbeca

Resinas de glicidil carbamato lineales (GC) para recubrimientos altamente flexibles

Nociones sobre calidad y seguridad del envase farmacéutico

Nuevas soluciones en etiquetas autoadhesivas para productos farmacéuticos

Umesh D. Harkal, Andrew J. Muehlberg y Dean C. Webster

Luis Prats, Laura Valle, Ramón Alonso y Nuria Herranz

Jordi Garcés Albuixech

CONTENIDO

Editor Fundador Ing. Alejandro Garduño Torres Directora General Lic. Elsa Ramírez-Zamorano Cruz

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

Consejo Editorial y Árbitros

M. C. Abraham Villegas de Gante Dra. Adriana Llorente Bousquets Q.B.P. Ana María Ramírez Ornelas Dr. Arturo Inda Cunningham Dra. Consuelo Silvia O. Lobato Calleros Dr. Francisco Cabrera Chávez Dr. Felipe Vera Solís Dra. Herlinda Soto Valdez Dr. Humberto Hernández Sánchez Dr. J. Antonio Torres Dr. Jaime García Mena M. C. José Luis Curiel Monteagudo Dr. José Pablo Pérez-Gavilán Escalante Dra. Judith Jiménez Guzmán Lic. Julia León Cobo M. C. Ma. del Carmen Beltrán Orozco Dra. Ma. del Carmen Durán de Bazúa Dra. Ma. del Pilar Cañizares Macías Dr. Marco Antonio Covarrubias Cervantes Dr. Mariano García Garibay Lic. Pilar Meré Palafox M. C. Rodolfo Fonseca Larios Dra. Ruth Pedroza Islas Dr. Salvador Vega y León Dr. Santiago Filardo Kerstupp Dra. Silvia Estrada Flores Dr. Valente B. Álvarez Dirección Técnica Q.F.B. Rosa Isela de la Paz G. Dirección Comercial Lic. J. Gerardo Muñoz Lozano Prensa Lic. Víctor M. Sánchez Pimentel Ventas Cristina Garduño Torres Edith López Hernández Juan Carlos González Lora ventas@alfaeditores.com

Editorial

Nuevos Productos

Novedades

Índice de Anunciantes

Calendario de Eventos

ORGANISMOS PARTICIPANTES

CON EL RESPALDO DE:

OBJETIVO Y CONTENIDO El objetivo principal de TODOEMPAQUE es difundir la tecnología del empaque y embalaje del ramo alimentario, farmacéutico, cosmético, automotriz, industrial, etc. y servir de medio para que los técnicos, especialistas e investigadores de todas las áreas relacionadas con la industria, expongan sus conocimientos y experiencias. El contenido de la revista se mantiene actualizado gracias a la aportación del conocimiento de muchas personas especializadas en el área, pero además la tecnología que difunde es de aplicación práctica para ayudar a resolver los problemas que se plantean al pequeño y mediano industrial. TODOEMPAQUE se edita bimestralmente y es publicada por ALFA EDITORES TÉCNICOS, S.A. DE C.V., Av. Unidad Modelo No. 34, Col. Unidad Modelo, 09089, México, D.F. Tels./Fax: (55) 55 82 33 42, 78, 96 con 6 líneas. E-mail: buzon@alfaeditores.com, Web: www.alfaeditores.com Todos los derechos reservados. Impreso en Via Publicaciones, S.A. de C.V. Prohibida la reproducción total o parcial, sin permiso escrito del editor. El contenido de los artículos firmados es responsabilidad del autor. El contenido de los artículos sin firma es responsabilidad de la editorial. La veracidad y legitimidad de los mensajes contenidos en los anuncios publicados en esta revista son responsabilidad de la empresa anunciante. Se aceptan colaboraciones. No se devuelven originales. Se acepta intercambio de publicaciones similares. Certificado de Licitud de Título en trámite • Certificado de Licitud de Contenido en trámite. Reserva No. 04-2009-112013535700-102 expedida por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Registro Postal PP09-1791

EDITORIAL

Tendencias en crecimiento: sustentabilidad y seguridad exhaustiva

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

Para asegurar la integridad y éxito de los productos que colocamos en el mercado, no basta con acatar la legislación establecida dependiendo el giro y contar con un empaque atractivo que refuerce el valor comercial de lo que se ofrece, además de vender calidad, pues las industrias son cada vez más minuciosas y el detalle se presenta como una puerta más hacia la competitividad.

Por esa razón, actualmente es común ver en las grandes ferias de empaque y embalaje que los equipos de detección de metales, por ejemplo, están viviendo una revolución tecnológica principalmente a través de los rayos x, para asegurar tanto la inocuidad de productos alimentarios como la ausencia de elementos ferrosos o indeseados en fármacos, calzado, ropa, equipo electrónico, autopartes, químicos, etcétera. Al mismo tiempo, la tendencia del siglo XXI por darse a conocer como compañías sustentables se está convirtiendo en una prometedora área de desarrollo para los profesionales del empaque, pues tanto grandes como pequeñas firmas están pasando de ser socialmente responsables mediante la ayuda económica a causas humanas bien particulares, a ser organizaciones con mayor coherencia entre lo que se dice y lo que se hace: la sustentabilidad bien lograda abarca todos los aspectos de la cadena de un producto, desde el ahorro de energía hasta los materiales del envase, pasando por la moda del paperless y el rediseño de embalaje y distribución que genere mayores beneficios respecto a tiempos de trayecto y consumo de combustible. Para atender dichas directrices que están en boga prácticamente en todas las industrias, en este primer número de 2013 de TodoEmpaque le presentamos cuatro interesantes trabajos en materia de procesos y tecnología, materiales, seguridad y etiquetado, esperando que sean de su utilidad e interés. Así, primeramente hallará una evaluación de la absorción y distribución de metales pesados en tres alubias nigerianas comunes, Vigna unguiculata y sus productos finales (moinmoin); después le exponemos un enfoque para el diseño de resinas altamente flexibles basadas en la química del glicidilcarbamato; para seguir con un interesante texto que le da continuidad a otro expuesto en la edición pasada de TodoEmpaque: “Nociones sobre calidad y seguridad del envase farmacéutico”; por último, cerramos con una revisión a las nuevas soluciones en etiquetas autoadhesivas para productos medicinales. Finalmente, cabe destacar que a manera de reporte especial le presentamos una entrevista exclusiva con el Ing. Alejandro Sosa Reyes, Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI (por las siglas en inglés de Global Environmental Management Initiative), quien nos habla de las tendencias en prácticas y avances respecto a los esfuerzos sustentables de compañías productoras de bienes de consumo, que han encontrado en el empaque y embalaje una puerta para colaborar con el cuidado del medio ambiente al tiempo que ahorran activos. Nuestra casa editorial le desea que este 2013 sean doce meses de éxitos constantes y sólidos. Gracias por iniciar el año con el pie derecho, de la mano de su revista líder en la industria de empaque y embalaje de México y Centroamérica: TodoEmpaque. Elsa Ramírez-Zamorano Cruz Directora General

SIG COMBIBLOC PRESENTA UNA INNOVACIÓN EN EL CAMPO DE LOS ENVASES DE CARTÓN: COMBIBLOCXSLIM SIG Combibloc, fabricante de sistemas de envasado en cartón y de

NUEVOS PRODUCTOS Febrero 2013

La multinacional Croda, dedicada a la fabricación de aditivos para polímeros, ha desarrollado un nuevo tipo de concentrado antivaho nombrado Atmer 7373, el cual es un polipropileno único anti-condensación de vapor útil en envasado de alimentos tanto fríos como calientes. El polipropileno se utiliza ampliamente en el envasado de alimentos debido a su excelente claridad y procesamiento de baja temperatura. En un entorno competitivo, los alimentos deben tener apariencia atractiva para destacarse de la competencia. La formulación única de Atmer 7373 dispersa efectivamente las gotitas de agua sobre las superficies de plástico, ya sean aplicaciones tanto en frío como en caliente, lo que hace más claro el envasado de alimentos, otorgándoles una apariencia fresca.

máquinas llenadoras para alimentos y bebidas, ha desarrollado el nuevo envase de cartón combiblocXSlim, el cual posee un área de 47 x 32.5 mm que proporciona al envase un aspecto particularmente esbelto. El envase está disponible en siete volúmenes diferentes: 80, 90, 100, 110, 125, 150 y 180 mL que pueden llenarse en una misma dosificadora de SIG Combibloc. A estos pequeños envases de cartón pueden añadírseles popotes de gran diámetro (7 mm), de forma que incluso las bebidas de consistencia espesa y cremosa puedan consumirse directamente del envase. Así, el combiblocXSlim puede usarse en productos lácteos o refrescos sin gas. Esto representa una opción de envasado completamente nueva que les permite a los fabricantes diferenciarse en las estanterías del supermercado. Además, la llenadora CFA 1224-36 para combiblocXSlim se basa en la tecnología de llenado de alta velocidad de SIG Combibloc, capaz de llenar hasta 24,000 envases de cartón a la hora. La compañía, que forma parte del grupo multinacional Royal Friesland Campina, está especializada en la fabricación y comercialización de productos lácteos de larga duración, durante los últimos 45 años ha sido, y sigue siendo, uno de los principales actores del mercado tailandés.

Enero

Champ’s Mushrooms es la compañía pionera en usar una nueva línea de productos certificados, compostables en casa, reciclables y renovables, cuyo nuevo empaque fue encargado a Earthcycle, que utiliza una fórmula de pulpa de palmera altamente refinada que permitirá a los minoristas, productores y re-empacadores de todo Estados Unidos aprovechar un empaque para productos con alta humedad, especialmente hongos. Earthcycle genera el empaque compostable convirtiendo la fibra de palmera, la cual es cultivada en Malasia, para producir aceite de palmera en pulpa. La pulpa es entonces usada para formar virtualmente cualquier forma o tamaño de empaque, utilizando herramientas estándares de termo-formado al vacío. El nuevo empaque resistente al agua está disponible en toda la línea de productos Earthcycle y también será usado para empaquetar otros productos frescos como aguacates, jitomates, espárragos, pimientos, brócoli, zarzamoras, fresas, frambuesas y moras.

NUEVO POLIPROPILENO ANTI-CONDENSACIÓN DE VAPOR (ANTI-VAHO)

| Todoempaque

LANZAN HONGOS EN EMPAQUE COMPOSTABLE RESISTENTE AL AGUA

ENTREVISTA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque 8

Ing. Alejandro Sosa Reyes Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI A.C.

Enero

Febrero 2013

ENTREVISTA

| Todoempaque

Tendencias en empaque sustentable y la importancia de la cadena de valor

a consciencia global de las afectaciones al medio ambiente provocadas por la actividad humana se ha acentuado en las últimas décadas, destacando el llamado de atención para actuar de manera más prudente y amigable con la naturaleza, resultado del descubrimiento en 1995 del agujero de ozono antártico y del esclarecimiento de la amenaza que representan los gases clorofluorocarbonos (CFC) para la capa de ozono terrestre; aportaciones científicas del mexicano José Mario Molina-Pasquel Henríquez y sus colegas Paul J. Crutzen y F. Sherwood Rowland, que les valieron ser acreedores al Premio Nobel de Química en el año referido.

Las industrias en general tienen parte de responsabilidad respecto a esa preocupación y la mayoría han implementado medidas para contrarrestar los embates del denominado cambio climático, donde las aportaciones del sector productor de bienes de consumo, que se ha preocupado por el cuidado medioambiental desde años antes del citado descubrimiento, son dignas de reconocerse. En ese contexto, en 1990 fue creada la Global Environmental Management Initiative (GEMI; en español, Iniciativa Global de Gestión Ambiental) en Estados Unidos por un grupo de empresas de clase mundial comprometidas con

ENTREVISTA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

la búsqueda de la excelencia en medio ambiente, salud y seguridad. Tan sólo cuatro años después nace en México Iniciativa GEMI A.C., una organización no lucrativa que tiene el objetivo de ser la estructura empresarial líder en México en la generación e implementación de estrategias y proyectos de vanguardia sobre sustentabilidad, resultado del compromiso con el cuidado del medio ambiente y la responsabilidad económica y social de sus asociados. Entre tantas aportaciones de Iniciativa GEMI se reconocen las que involucran al medio de empaque y embalaje, ya que mantienen una relación cercana con importantes fabricantes de todo tipo de productos en el país y con organismos reguladores y de gobierno, lo que resulta en el diseño e implementación de políticas y medidas encaminadas a preservar el medio ambiente desde la industria. A casi 20 años de haberse establecido este esfuerzo medioambiental en México, TodoEmpaque realizó una

A decir del Ing. Alejandro Sosa Reyes, Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI A.C., el PVC, material que antiguamente era el preferido para la fabricación de botellas de aceite comestible y que era atacado regulatoriamente en el mundo, encontró un mejor sustituto en la innovación. Así surgió el PET, material con excelentes propiedades que ofrecen ventajas en cuanto a peso, resistencia al impacto, transparencia, resistencia química y factor barrera.

entrevista con el Ing. Alejandro Sosa Reyes, Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI A.C., quien ofreció una interesante actualización sobre las tendencias y avances en sustentabilidad de los sectores que requieren soluciones de empaque y embalaje, tanto a nivel internacional como nacional.

VALORIZANDO LOS DESECHOS, CÓMO RECICLAR EN EL SIGLO XXI Para Iniciativa GEMI, indicó, el tratamiento de los temas medioambientales y su relación con el empaque trasciende más allá de las actividades principales de las compañías fabricantes, tocando elementos que conciernen a entidades que van desde los proveedores de insumos hasta los consumidores finales. Para explicarlo, detalló la cadena de valor de un producto bajo la lógica de la Producción y Consumo Sustentable (PyCS) y de la Responsabilidad Compartida y Diferenciada (RCD), donde destaca el importante papel del consumidor para lograr que los materiales desechados se integren a una “corriente valorizable” que se encarga de recolectar, separar y valorizar los residuos de empaque de cualquier artículo para que se concrete un círculo virtuoso que beneficie al medio ambiente, empresa y sociedad al mismo tiempo (ver Figura 1). Como se puede apreciar en la Figura 1, la sinergia sustentable entre productores y consumidores se enmarca en un escenario donde políticos, organismos nacionales, academia, sociedad civil, medios de comunicación y organizaciones certificadoras deben garantizar la viabilidad y consecución de la cadena de valor de un producto sus-

ENTREVISTA

Figura 1. Cadena de valor bajo la lógica de la PyCS y RCD; elaborada por Iniciativa GEMI y el Ing. Alejandro Sosa, Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI. Cadena de valor PYCS; RCD Importadores y exportadores de empaques, envases, embalajes y productos Materias primas

Productos intermedios

Productos terminados

Intermediarios

Comercio

Consumo

Todas las corrientes generas residuos

Poder Ejecutivo Academia

Poder Legislativo

Organizaciones de la Sociedad Civil

Fuente: Iniciativa GEMI, 2008.

tentable. Sin la participación activa de alguna de estas partes, la recuperación de desechos de acuerdo con la PyCS y RCD puede desvirtuarse. Lograr una producción y consumo sustentable es un problema complejo, pero una vez resuelto, es de esta manera como se aprovechan al máximo los materiales y se reduce su impacto ambiental en el tercer milenio.

TENDENCIAS ACTUALES Además de explicar la cadena de valor de un artículo sustentable, el Director Ejecutivo de Iniciativa GEMI enlistó las tendencias que en los últimos años han acaparado la atención de las firmas fabricantes de bienes de consumo que persiguen la sustentabilidad y cuál es el panorama que prevé al respecto para los próximos años. Etiquetado y el paradigma de la demostración. “Antes del año 2007 no veíamos muchas declaraciones ambientales en nuestro país, comúnmente denominadas etiquetado verde, que internacionalmente son clasificadas en

Valorizable

Medios de comunicación

Organismos Acreditación, Normalización, Certificación

Tratamiento biológico Tratamiento térmico

Recolección y selección

Reciclado de materiales

Materiales desechados

Disposición final

Relleno sanitario

generales (por ejemplo, ‘amigable con el ambiente’) y en específicas, ya sea por atributo del producto o del proceso. En ambos casos, algo que estamos proponiendo es que se cumplan tres cuestiones principales: no mientas, no engañes y sé capaz de demostrar lo que estás diciendo; si bien a veces

Responsabilidad Compartida y Diferenciada (RCD). “Cada uno de nosotros la debe adoptar en dos sentidos para tener éxito en la cadena de valor. La RCD propia, cuando, por ejemplo, separamos nuestros residuos y los depositamos en el sitio adecuado; y la coadyuvante, que surge cuando pensamos en eficientar los pasos siguientes de la cadena de valor, por ejemplo, al evitar que los residuos se ensucien, para que no tenga que invertirse en mayores recursos en el reciclaje para limpiarlos y reprocesarlos”.

Febrero 2013

Organismos internacionales

Corriente

Enero

Recolección, acopio

Separación

| Todoempaque

Valorización

ENTREVISTA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

“Con la evaluación del ciclo de vida de un producto se pueden medir cada uno de los impactos ambientales ocasionados en las etapas, y compararlos. Ese es un gran paradigma que está acaparando la atención de todos los productos; en ello incluyo envases, empaques y embalajes”.

no se puede poner toda la información necesaria por falta de espacio, lo que recomienda la normatividad internacional es acompañarla de un folleto o complementarla en un sitio de internet para conocer detalles más puntales”, señaló el entrevistado. En consecuencia, a decir del Ing. Alejandro Sosa, el próximo paradigma en productos sustentables será “el ser capaces de demostrar lo que estamos diciendo, a los ojos del consumidor, quien representa la cúspide de la cadena de valor”. Sociedad informada y comprometida. “Las personas comenzamos a preferir algunas particularidades de los productos, lo que invita a su diferenciación. Vemos con mayor frecuencia en el supermercado compradores que están revisando las etiquetas, algo que no sucedía hasta hace pocos años. Es parte de la cultura que estamos detectando y que se irá poco a poco acentuando; no lo veo tan inmediato pero sí creo que las nuevas generaciones están ubicadas de una manera distinta”, dijo. Reducción de materiales y uso eficiente de los mismos. Sobre la concepción de los materiales empleados en la fabricación de un producto, el Ing. Sosa Reyes comentó que la tendencia es el ahorro de materias primas y espacio

al mismo tiempo, lo que de manera indirecta acarrea beneficios medioambientales. Si bien matemáticamente un envase esférico corresponde al mayor volumen con una menor superficie, éstos no son prácticos en su manejo debido a factores ergonómicos. Hoy, la tendencia busca la maximización del espacio-contenido y la minimización de la cantidad de materias primas empleadas, apuntó. Benchmark. Este anglicismo que en español se puede traducir como “Punto de Referencia”, refiere a una técnica usada para medir el rendimiento de un sistema o componente del mismo, habitualmente en comparación con el que se busca específicamente. “En el caso de empaques sustentables existen distintos tipos de Benchmark, entre los que se encuentran el funcional, el de desempeño de procesos o producto y el estratégico. Hoy en día el aspecto ambiental se está convirtiendo en algo similar a lo que fue la calidad en su momento, en un principio la calidad se concebía como un lujo y después pasó a ser un elemento de competitividad; para poder participar con autoridad en un mercado, los Benchmark sobre sustentabilidad son una herramienta vital”. Diseño para el ambiente o Diseño desde su origen. “Se refiere a una serie de herramientas cuya intención es que desde antes de fabricar un producto, tú como compañía selecciones los materiales, hagas un ciclo de vida y estimes cuál será su impacto ambiental, para después llevar a cabo el proyecto con la mejor tecnología que permita alcanzar los objetivos planteados”. Logística. “Aquí aparece un nuevo paradigma que es abordado por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) a través del pro-

“En este ánimo empresarial de diferenciar marcas y productos, tú como fabricante sustentable tienes que ir pensando hacia atrás en tu cadena de valor y con base en el ciclo de vida”.

EL FUTURO Y EL EMPAQUE SUSTENTABLE Por último, tras hacer un recuento de las tendencias en empaque y embalaje sustentable, el Ing. Alejandro Sosa vislumbró que en los próximos diez años las compañías productoras asumirán mayores compromisos, conscientes de las barreras que la misma evolución de acciones verdes acarreará, pues en la actualidad “hay fronteras a partir de las cuales ya no puedes aspirar a una mayor sustentabilidad; en ocasiones es mucho más caro o peor tratar de ser más eficiente de lo que ya eres dentro de tu planta; en Iniciativa GEMI pensamos que bajo este planteamiento, puede ser mejor acudir a esquemas de desarrollo de cadena de valor. Hay que evitar invertir en algo que en realidad no va a representar un mayor valor agregado”, concluyó.

ENTREVISTA Febrero 2013

“Nuestra primera trinchera de defensa para el medio ambiente está en el diseño del producto, la segunda es el departamento de compras con especificaciones claras y la tercera es el laboratorio de control de calidad; no pensamos normalmente en eso”.

Enero

Logística Inversa. “Esta tendencia indica cómo se pueden regresar los materiales, lo que nos lleva a la fase de reencarnación, hacia otros puntos de la cadena de valor. Dentro de dicha categoría hay diversos esfuerzos de la iniciativa privada. En particular, uno con un esquema interesante: con los residuos sólidos urbanos y de manejo especial lo que dicen es ‘lo que no se pueda reciclar o no se le encuentre utilidad, dénnoslo y le encontraremos un tipo de salida’, algo que empezaremos a ver más constantemente en los próximos años. Actualmente existen ejemplos como el de un fabricante trasnacional de dulces, que ya lo lleva a cabo con la recuperación de chicles usados.

Materiales renovables y biodegradables. “Finalmente, otro gran punto a destacar es el que tiene que ver con los materiales renovables, que de acuerdo con el punto de vista de nuestros asociados, en general están teniendo cada vez mayor impacto positivo en el ambiente”. Actualmente existen materiales renovables que se aplican a envases y en el plano promocional, desde tarjetas de presentación hasta plumas que una vez que llegan al final de su vida útil pueden plantarse en la tierra para que germine una semilla de cierto tipo de árbol; ejemplos similares irán presentándose con el paso del tiempo según el titular de Iniciativa GEMI.

| Todoempaque

grama de Transporte Limpio; sin embargo no todo se concentra en la parte de transporte, pues la logística sustentable abarca dos polos, donde el otro es precisamente la organización de ese transporte (centros de distribución o cedis, la forma en que ingresan y salen los productos de los almacenes, etcétera). Todos los pequeños porcentajes que se ganen en beneficio del medio ambiente respecto a planeación, se suman a los esfuerzos que se hacen en cuanto a transporte”.

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Evaluación de metales pesados en tres pastas de productos finales (moinmoin) de frijoles nigerianos comunes (Vigna unguiculata) empleando diferentes materiales de empaque Evaluation of heavy metals in three common Nigerian cowpea (Vigna unguiculata) paste end product (‘‘Moinmoin’’) using different packaging materials Olayiwola, O. Abidemi; Shittu, S. Abdulsalam; y Adebayo, O. Rebbeca1

Departamento de Ciencias Aplicadas, Osun State Polytechnic, IREE, Nigeria, perfecstars2001@yahoo.com 1

| Todoempaque 15

Enero

Febrero 2013

PROCESOS & TECNOLOGÍA

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

RESUMEN Este estudio fue llevado a cabo para evaluar la absorción y distribución de metales pesados en tres frijoles nigerianos comunes, Vigna unguiculata, y sus productos finales (moinmoin o pasta de frijol). Se procesaron y analizaron tres muestras de variedades de frijol, posteriormente fueron procesadas a pasta y analizadas en su contenido de metales pesados empleando diferentes materiales de empaque. Las tres variedades incluyeron frijol oloyin, drum y blancos, los cuales son popularmente consumidos en la tierra de Yoruba en Nigeria. Los niveles de hierro, zinc, cobre y cromo fueron determinados en estas muestras utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica modelo 210 VGP. Los materiales de empaque utilizados fueron hojas, plástico, nylon y un contenedor metálico. Se obtuvo un alto contenido de hierro en la pasta muestra del producto preparado a partir de frijol drum utilizando nylon y materiales plásticos (16.8 ± 1.09 mg/ Kg). El nivel más alto de cobre se obtuvo en la pasta preparada a partir de frijoles drum utilizando un contenedor metálico (1.30 ± 0.01 mg/ Kg). Se encontró que la concentración de zinc fue la más alta en la pasta muestra preparada con frijol drum utilizando plástico (24.3 ± 0.05 mg/ Kg). Sin embargo, el cromo no se detectó en las muestras analizadas por el equipo de investigación considerando a las hojas

como un material de empaque y los frijoles crudos. Los análisis estadísticos revelaron una diferencia significativa de metales en la pasta utilizando materiales de empaque diferentes, especialmente con el cobre y el zinc a p < 0.05. Una correlación positiva se observó entre el hierro y el zinc a p < 0.01 (r= 0.543), y entre el zinc y el cobre a p < 0.05 (r= 0.351). La asociación entre elementos fue alta sólo para el cobre en nylon/zinc en plástico (r= 0.97), y para hierro en plástico/zinc en plástico (0.97). Los niveles de metales se correlacionaron positivamente entre los frijoles y los materiales de empaque, con coeficientes en un intervalo entre 0.50 para el cobre y 0.99 para el hierro. Palabras clave: Frijoles, correlación, metales pesados, moinmoin, materiales de empaque.

ABSTRACT This study was carried out to evaluate the absorption and distribution of heavy metals in three common Nigerian Vigna unguiculata beans and their end product (‘‘moinmoin’’). Three varieties of beans samples were processed into ‘‘moinmoin’’ and analysed for their heavy metals content using different packaging materials. The three varieties included drum, oloyin, and white beans popularly eaten in Yoruba land in Nigeria. Levels of iron, zinc, copper and chromium were determined in these samples using atomic absorption spectrophotometer of model 210 VGP. The packaging materials used were leaves, nylon, plastic and milk tin. The highest content of iron in ‘‘moinmoin’’ sample was obtained in ‘’moinmoin’’ prepared from drum beans using nylon and plastic materials (16.8 ± 1.09 mg/ Kg). The highest level of copper was obtained in ‘‘moinmoin’’ prepared from drum beans using milk tin (1.30 ± 0.01 mg/ Kg). Concentration of zinc was found to be highest in ‘‘moinmoin’’ sample prepared from drum beans using plastic (24.3 ± 0.05 mg/ Kg). No chromium was however detected in all the samples analysed for the research work including the leaves as a packaging material and the raw

Keywords: Beans, correlation, heavy metals, moinmoin, packaging materials.

PROCESOS & TECNOLOGÍA

ejemplo de ello es la pasta de frijol al vapor denominada ‘‘moinmoin’’. Esta es una pasta hecha por una masa tratada al vapor de frijoles húmedos molidos, usualmente se comen como un componente proteico (es decir, un substituto de la carne) de la comida con un carbohidrato y un condimento [3]. Esta pasta puede hacerse empleando diferentes materiales de empaque como hojas, contenedores metálicos, tazas de plástico y nylon.

Febrero 2013

beans. Statistical analysis revealed a significant difference in metals in ‘‘moinmoin’’ using different packaging materials especially with copper and zinc at p < 0.05. A positive correlation was observed between iron and zinc at p < 0.01 (r= 0.543) and between zinc and copper at p < 0.05 (r= 0.351). Inter-element association was high only for copper in nylon/zinc in plastic (r= 0.97) and iron in plastic/ zinc in plastic (0.97). Metal levels correlated positively between beans and packaging materials, with coefficients ranging between - 0.50 for copper and 0.99 for iron.

| Todoempaque

Los frijoles son leguminosas autóctonas y uno de los granos africanos más económicos y nutricionalmente importantes, producidos a través de las áreas tropicales y subtropicales del mundo. Los granos de leguminosas o legumbres son una rica fuente de proteínas dietéticas de bajo costo y otros nutrientes para una gran parte de la población mundial [1]. Los frijoles juegan un rol clave en la agricultura y abastecimiento de alimentos de Nigeria, el cual parece ser el productor y consumidor más grande de frijoles en el mundo. El mayor centro de consumo de frijoles es el área densamente poblada del sur de Nigeria. En algunos casos, los frijoles pueden ser embarcados a Nigeria desde lugares remotos como Senegal y Sudán [2]. Los frijoles pueden ser componentes de diferentes tipos de alimentos, un muy buen

Enero

INTRODUCCIÓN

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

La forma de la pasta obtenida dependerá de los materiales de empaque utilizados [4]. Acorde a Bojinova, et al. (1994) y Sajwan et al. (1996) los frijoles pertenecen al grupo de los cultivos que fuertemente acumulan metales pesados. Estos estudios son importantes desde el punto de vista público, donde la atención ha sido atraída a la necesidad de cuantificar la acumulación de metales pesados, particularmente de aquellos metales que poseen serios riesgos para la salud (p. ej. Cd, Pb, Hg). En pequeñas cantidades, ciertos metales pesados son nutricionalmente esenciales para una vida sana. Algunos de ellos están referidos como elementos traza p. ej. hierro, cobre, manganeso y zinc. La exposición humana a los metales pesados se ha elevado dramáticamente en los últimos 50 años, sin embargo, se ha originado como un resultado de un incremento exponencial en el uso de metales pesados en procesos industriales y productos. Hoy en día, la exposición crónica viene de residuos químicos en los alimentos crudos y procesados. En la sociedad industrial actual no hay escape a la exposición a metales y químicos tóxicos. Desde el punto de vista de los metales pesados y de su interacción con las plantas, hay un acuerdo para controlar las legumbres como los frijoles; sin embargo, la acumulación de metales pesados en los tejidos de algunos tipos de legumbres es relativamente pequeña [7]. La acumulación de metales pesados depende del tipo de plantas y sobre todo en sus partes y superficie. Acorde a Angelova et al. (2003) las semillas de chícharos acumularon Fe y Zn, y el más bajo fue Pb en las semillas de lentejas. En humanos,

el hierro es un componente esencial de las proteínas implicadas en el transporte de oxígeno [9 y 10]. El hierro en los frijoles está arreglado en una estructura química denominada hierro no-hémico. La mayor parte del hierro de la dieta es hierro no hémico [11 y 12]. El estudio del efecto de los metales pesados sobre los materiales de empaque para la producción de la pasta de frijoles es limitado en la literatura. Este trabajo de investigación evalúa el nivel de metales pesados tanto en los frijoles crudos utilizados en la preparación de la pasta “moinmoin” como en la pasta usando diferentes materiales de empaque para su moldeo. Tal información puede concientizar respecto cuál es el mejor tipo de material de empaque que debe utilizarse para la preparación de la pasta de frijoles al vapor en términos de la absorción de metales pesados.

METODOLOGÍA Tres muestras de diferentes frijoles populares fueron colectadas en el pueblo de Iree (longitud 4° 44.052 ’E, latitud 7° 56.878 ’N) en el estado de Osun. Estas muestras fueron de frijoles oloyin, drum y blancos. Cuatro diferentes materiales de empaque se utilizaron para la generación del ‘‘moinmoin’’ tales como polietileno de alta densidad, llamado nylon; hojas, tazas de plásticos y contenedores metálicos, fueron empleados como material de empaque para cocinar esta pasta al vapor. Los códigos utilizados para su etiquetación están descritos en la Tabla 1.

Frijoles oloyin

Frijoles blancos

Frijoles drum

Hojas

Nylon

Plástico

Contenedor metálico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles oloyin empleando hojas

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles blancos empleando hojas

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles drum empleando hojas

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles oloyin empleando nylon

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles blancos empleando nylon

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles drum empleando nylon

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles oloyin empleando plástico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles blancos empleando plástico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles drum empleando plástico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles oloyin empleando contenedor metálico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles blancos empleando contenedor metálico

‘‘moinmoin’’ preparado con frijoles drum empleando contenedor metálico

No detectado

Preparación de la pasta “moinmoin” 100 g de cada una de las muestras de frijoles colectadas fueron impregnadas en agua y colocadas en diferentes contenedores etiquetados durante 10 minutos y las cubiertas de dichos frijoles fueron removidas y mezcladas utilizando una piedra para moler y así poder evitar una contaminación debido a los metales. La pasta fue preparada utilizando frijol e ingredientes tales como maggi, aceite de palma, sal y agua añadiéndose y agitándolos vigorosamente. La muestra molida de cada una de los frijoles fue vertida dentro de diferentes materiales de empaque etiquetados tales como hojas, nylon y conte-

nedor metálico para producir el ‘‘moinmoin’’. Cada uno fue enfriado separadamente antes de su análisis. Determinación de metales pesados en las muestras de ‘‘moinmoin’’ Los metales pesados en frijoles crudos usando hojas como envase y muestras de ‘‘moinmoin’’ preparadas a partir de diferentes materiales de empaque fueron determinadas por digestión usando ácido nítrico-perclórico utilizando el método del bloque de Aluminio. 0.2 g de cada muestra fue pesada en un tubo de digestión y 5 mL de una solución 2:1 de HNO3:HClO4 fue añadida al tubo. Un peque-

PROCESOS & TECNOLOGÍA

Febrero 2013

Significado

Enero

Código

| Todoempaque

Tabla 1. Códigos utilizados para el etiquetado de muestras.

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

20 ño embudo de vidrio fue insertado en el tubo para actuar como un condensador de reflujo y se dejó durante toda una noche. El tubo fue colocado en el bloque calefactor y digerido a 230 °C, se detectó un punto frío en el bloque caliente, y el tubo fue girado para que uniformemente se eliminara el ácido nítrico lo mejor posible. La digestión duró 30 minutos. El tubo fue posteriormente removido del bloque de digestión y enfriado a una temperatura aproximada de 100 °C. 1ml de HCl 1 M fue añadido para disipar las últimas trazas del óxido de nitrógeno. La solución fue enfriada tanto como fue posible para su manipulación. 5 mL de agua fueron adicionados y mezclados para disolver moderadamente las sales perclóricas solubles. A la sílice se le permitió sedimentar y 10 mL del digerido se utilizaron para la determinación de metales. Hierro, cobre, zinc y cromo fueron determinados empleando un espectrofotómetro de absorción atómica (modelo 210VGP).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados de los metales pesados obtenidos para los diferentes materiales de empaque son mostrados en las tablas 2 a 7. Distribución de hierro De la Tabla 3, las hojas utilizadas en la preparación del ‘‘moinmoin’’ se encontró que contenían 11.1 ± 0.12 mg/ Kg de hierro el cual estuvo por arriba del contenido de hierro más alto obtenido en los frijoles drum (9.61 ± 0.44 mg/ Kg) como se muestra en la Tabla 2. En todas las muestras de ‘‘moinmoin’’analizadas, se notó que el contenido de hierro del ‘‘moinmoin’’ preparado utilizando el material de plástico en los frijoles blancos tuvo la concentración más alta (19.2 ± 1.04 mg/ Kg) como se ilustra en la Tabla 6. Se encontró un contenido

7.95 ± 0.59 (7.34 - 8.51)

3.65 ± 0.42 (3.33 - 4.12)

30.0 ± 0.04 (29.9 - 30.0)

4.71 ± 0.26 (4.50 - 5.00)

21.7 ± 0.86 (20.9 - 22.6)

9.61 ± 0.44 (9.25 - 10.1)

4.37 ± 0.25 (4.11 - 4.61)

27.6 ± 0.26 (27.3 - 27.8)

Tabla 3. Concentración de metales pesados en hojas (mg/ Kg).

Código de la muestra

11.1 ± 0.12 (11.0 - 11.2)

4.33 ± 0.03 (4.30 - 4.36)

26.0 ± 0.40 (25.6 - 26.4)

Distribución de cobre La alta concentración de cobre en los frijoles crudos fue obtenida en los frijoles drum (4.37 ± 0.25 mg/Kg) como se ilustra en la Tabla 2, y en la muestra de hojas (4.33 ± 0.03 mg/Kg) como se muestra en la Tabla 3. Se observó que la concentración de cobre debía ser baja en los frijoles oloyin preparados en contenedor metálico (0.78 ± 0.04 mg/ Kg) de la Tabla 7, y de las hojas (0.83 ± 0.02 mg/ Kg) de la Tabla 4. Esta no fue incluso detectada cuando el nylon fue usado como material de empaque. Se notó alto contenido de cobre del ‘‘moinmoin’’ procesado con frijoles oloyin utilizando plástico (1.26 ± 0.67 mg/ Kg). Para frijoles blancos, la concentración de cobre fue mayor cuando se utilizó nylon para

de hierro de 4.3 mg/por ración, con un porcentaje del valor diario de hierro de 24 según lo reportado por la USDA en el 2011. Esto significa que los materiales de empaque pudieron contribuir a esto, ya que el nivel de hierro obtenido, fue más alto que los valores registrados en los frijoles blancos crudos (4.71 ± 0.26 mg/ Kg) de la Tabla 2 y en las hojas utilizadas para la preparación (11.1 ± 0.12 mg/ Kg). Sin embargo se encontró que los frijoles oloyin tenían al menos un contenido de hierro independientemente del material de empaque empleado. El hierro no fue detectado en el ‘‘moinmoin’’ de frijoles oloyin usando nylon como material de empaque, como muestra la Tabla 5.

Tabla 4. Concentración de metales pesados en el ‘‘moinmoin’’ empleando hojas (mg/Kg)

Código de la muestra

5.76 ± 0.05 (5.72 - 5.81)

0.83 ± 0.02 (0.81 - 0.84)

19.6 ± 0.02 (19.6 - 19.7)

9.76 ± 0.04 (9.75 - 9.82)

1.00 ± 0.08 (0.92 - 1.07)

7.85 ± 0.03 (7.82 - 7.88)

12.9 ± 0.52 (12.3 - 13.3)

0.90 ± 0.02 (0.88 - 0.92)

12.4 ± 0.34 (12.0 - 12.6)

PROCESOS & TECNOLOGÍA

Febrero 2013

Enero

Código de la muestra

| Todoempaque

Tabla 2. Concentración de metales pesados en muestras de frijoles crudos (mg/Kg).

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

el empaquetado del producto (1.13 ± 0.06 Kg/Kg) como se muestra en la Tabla 5. Los frijoles drum tuvieron el nivel de cobre más alto en el ‘‘moinmoin’’ y se obtuvo cuando se utilizó el contenedor metálico para empaquetarlo (1.30 ± 0.01 mg/ Kg) como se muestra en la Tabla 7. En todas se observó que el nivel de cobre obtenido en el ‘‘moinmoin’’ utilizando diferentes materiales de empaque no era tan alto como el que se obtuvo en las muestras de frijoles crudos y las hojas. Esto invariablemente significa que los materiales de empaque realmente no contribuyen mucho en el contenido de cobre en las muestras de ‘‘moinmoin’’ analizadas. Balogun y Oladoye (2012) reportaron un nivel promedio de cobre en frijol terciopelo en su estudio (7.1 ± 0.1 mg/ Kg) el cual fue más que el obtenido en la muestra entera de frijoles crudos en este experimento.

factores del crecimiento normal saludable y reproducción de las plantas de cultivo. Los frijoles, son muy sensibles a la deficiencia de micronutrientes, particularmente para el Zn. Regularmente, se ha observado que los frijoles blancos tienen la mayor concentración de zinc como se muestra en las Tablas 5 a 7 con WN en la Tabla 5 (9.90 ± 0.03 mg/Kg), WP en la Tabla 6 (24.3 ± 0.05 mg/Kg) y WT en la Tabla 7 (16.6 ± 0.15 mg/Kg), la menor concentración con los frijoles blancos fue sin embargo obtenida en WL en la Tabla 4 (7.85 ± 0.03 mg/Kg). El ‘‘moinmoin’’ preparado de frijoles oloyin y hojas fue observado que contenía 19.6 ± 0.02 mg/Kg el más alto nivel de zinc (Tabla 4). El nivel de zinc en el ‘‘moinmoin’’ preparado de frijoles drum fue notado que debía de ser alto, comparado con los frijoles oloyin como se muestra en las Tablas 4 a 7, excepto en la Tabla 4 donde las hojas fueron utilizadas para la preparación. En todas, el contenido de zinc del ‘‘moinmoin’’ preparado de todas las especies de frijol usando diferentes materiales de empaque fueron observados que debían de estar por debajo del nivel de Zn en los frijoles crudos y hojas utilizadas, excepto para el ‘‘moinmoin’’ preparado de frijoles blancos usando plástico (24.3 ± 0.05 mg/Kg) y fue encontrado que debía de ser mayor que la concentración de Zn obtenida para los frijoles blancos crudos (21.7

Distribución de Zinc Se observó que el contenido de Zinc de las muestras de frijoles debía de ser alto en todas las especies de frijoles analizadas, como puede verse en la Tabla 2 con los frijoles oloyin teniendo el contenido de zinc más alto (30.0 ± 0.04 mg/ Kg). Las hojas también tuvieron niveles muy altos de zinc comparados con todos los otros elementos. Cakmak en el 2008, reportó que el zinc es uno de los

Tabla 5. Concentración de metales pesados en el ‘‘moinmoin’’ empleando nylon (mg/ Kg).

Código de la muestra

4.70 ± 0.44 (4.40 - 5.21)

8.75 ± 0.04 (8.71 - 8.79)

1.13 ± 0.06 (1.07 - 1.19)

9.90 ± 0.03 (9.87 - 9.93)

16.8 ± 1.05 (16.0 - 18.0)

0.78 ± 0.05 (0.73 - 0.83)

8.87 ± 0.57 (8.30 - 9.44)

Tabla 6. Concentración de metales pesados en el ‘‘moinmoin’’ empleando plástico (mg/Kg).

Código de la muestra

7.33 ± 0.66 (6.91 - 8.09)

1.26 ± 0.67 (1.20 - 1.33)

10.2 ± 0.79 (9.58 - 11.1)

19.2 ± 1.04 (18.0 - 20.0)

1.00 ± 0.04 (0.96 - 1.04)

24.3 ± 0.05 (24.2 - 24.3)

16.8 ± 0.05 (16.7 - 16.8)

1.28 ± 0.01 (1.27 - 1.29)

20.6 ± 0.03 (20.5 - 20.6)

PROCESOS & TECNOLOGÍA

9.00 ± 0.99 (8.00 – 9.47)

0.75 ± 0.04 (0.71 – 0.79)

10.9 ± 0.18 (10.7 - 11.0)

13.1 ± 0.12 (13.0 – 13.2)

0.80 ± 0.06 (0.74 – 0.86)

16.6 ± 0.15 (16.5 – 16.8)

16.3 ± 0.05 (16.2 - 16.3)

1.30 ± 0.01 (1.29 - 1.31)

12.1 ± 0.85 (11.2 - 12.9)

± 0.86 mg/Kg), las cuales parecen contener el último nivel de Zn en todas las especies de frijol estudiadas. Esto significa que la utilización de plástico como material de empaque puede contribuir a que esto ocurra, debido a que la mayoría de los materiales plásticos usados en estos días contienen algunos productos obtenidos del reciclado de residuos y pueden no experimentar un procesamiento que realmente elimine algunos de estos metales. Un valor promedio de 3.46 ± 0.1 mg/100 g ha sido reportado por Balogun y Oladoye (2012) en frijoles terciopelo y es más bajo comparado al nivel de zinc en este estudio. Distribución de cromo Se encontró que el cromo estuvo ausente en todas las muestras estudiadas hasta aquí. Esto es, todas las especies crudas de frijoles, hojas y el ‘‘moinmoin’’ preparado de diferentes materiales de empaque. La razón para no detectar cromo en estas muestras puede ser debida al bajo contenido de este elemento en el suelo, plantas de frijoles y hojas utilizadas en el empaquetamiento del ‘‘moinmoin’’. La captación de metales pesados en frijoles está relacionada a plantas solamente, ya que no depen-

de sólo de la concentración de elementos en el suelo, sino también de la condición bioquímica del suelo, del contenido y tipos de ácidos húmicos, de la actividad microbiológica, del pH y condiciones tales como la temperatura o humedad del aire. Análisis estadístico La disponibilidad de cada material de empaque para la producción del ‘‘moinmoin’’ es mostrado en la Figura 1 de abajo. La Figura 1, muestra que en términos del contenido de hierro, el ‘‘moinmoin’’ preparado de hojas acumuló el más bajo nivel de hierro (9.44 mg/Kg). Una mirada al nivel de cobre, el ‘‘moinmoin’’ preparado a partir de nylon acumuló de 0.91 mg/Kg y fue el menos acumulado. El ‘‘moinmoin’’ preparado de hojas acumuló 26.4 mg/Kg de Zn, siendo fue el más acumulado; el nylon tuvo el contenido más bajo de Zn (7.82 mg/Kg). Ninguno de los materiales de empaque acumuló cromo. En general, considerando la acumulación de metales pesados, el ‘‘moinmoin’’ preparado de nylon es preferido a otros

26.4 18.4 14.4

12.8

9.44 4.01

hojas

12.8

13.2

7.82 0

0.91

nylon

1.18

plástico

0.95

contenedor metálico

Febrero 2013

Enero

Código de la muestra

| Todoempaque

Tabla 7. Concentración de metales pesados en el ‘‘moinmoin’’ empleando contenedor metálico (mg/Kg).

PROCESOS & TECNOLOGÍA Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

materiales de empaque debido a su baja acumulación de metales. De todos los materiales de empaque utilizados, el zinc y el cobre mostraron una diferencia estadística significativa en sus medias a p < 0.05 (Zn, F= 5.466 y Cu, F= 8.502). Se observó una correlación positiva entre el hierro y el zinc a p < 0.01 (r= 0.543) y entre el zinc y el cobre a p < 0.05 (r= 0.351). La asociación inter-elementos fue notada entre metales y frijoles, y entre metales y algunos materiales de empaque: Fe frijoles/Zn frijoles (r= 0.88), Fe frijoles/Zn en contenedor metálico (r= 0.81), Fe en frijoles/Zn en plástico (r= 0.83), Cu en frijoles/Zn en hojas (r= 0.83), Zn en frijoles/Fe en frijoles (r= 0.88), Zn en frijoles/Cu en nylon (r= 0.79), Fe en frijoles/ Zn en contenedor metálico ( r= 0.81), Fe en frijoles/Cu en nylon (r= 0.83) y también entre Fe en nylon/Cu en contenedor metálico (r= 0.84), Cu en nylon/Zn en plástico (r= 0.97), Zn en nylon/Fe en plástico (r= 0.74), Fe en plástico/ Zn en plástico (r= 0.97). Esto implica la presencia de lixiviados de los metales de esos materiales de empaque hacia el ‘‘moinmoin’’ durante su preparación. También se detectó alta correlación entre los mismos pares de iones: Fe en frijoles/Fe en plástico (r = -0.75), Fe en nylon/Fe en plástico (r = 0.73), Fe en nylon/Fe en contenedor metálico (r = 0.99), Fe en contenedor plástico/Fe en plástico (r = 0.74), Cu en frijoles/Cu en nylon (r = - 0.63), Cu en hojas/Cu en frijoles (r = - 0.62), Cu en plástico/Cu en contenedor metálico (r = - 0.50), Zn en frijoles/Zn en hojas (r = - 0.67), Zn en frijoles/ Zn en contenedor metálico (r = 0.60), Zn en frijoles/ Zn en nylon (r = 0.79), Zn en frijoles/Zn en plástico (r= 0.77), Zn en hojas /Zn en frijoles (r = 0.67), Zinc en hojas/Zn en plástico (r = 0.97), Zn en contenedor metálico/Zn en plástico (r = 0.81), Zn en contenedor metálico/Zn en hojas (r = -0.0.87).

CONCLUSIÓN Los frijoles oloyin parecen ser la especie de frijol más preferida que puede ser usada para preparar ‘‘moinmoin’’ por su contenido de metales en términos del contenido de hierro y cobre para casi todos los materiales de empaque utilizados. El hierro y el cobre no fueron detectados cuando se utilizó nylon. En términos del contenido de zinc, en los frijoles oloyin se encontró que contenían una gran cantidad de estos metales cuando se usaron hojas. El ‘‘moinmoin’’ procesado a partir de frijoles drum también se encontraron altos niveles de esos metales independientemente del material de empaque y su uso debe frenarse. Los frijoles blancos también presentaron altos contenidos de metales comparados

con el ‘‘moinmoin’’ preparado de frijol oloyin. Derivado del estudio, el ‘‘moinmoin’’ preparado de hojas y nylon se encontró que contenía al menos concentraciones de metales independientemente de la especie de frijol utilizado, excepto para las hojas con alto contenido de zinc más que de nylon. La disponibilidad de los materiales de empaque para la preparación de ‘‘moinmoin’’ está en el siguiente orden: hojas>nylon> contenedor metálico>plástico. De este trabajo de investigación se desprende que la preparación del ‘‘moinmoin’’ utilizando material plástico debe frenarse ya que este material exhibe el mayor contenido de metales entre los materiales estudiados, y desafortunadamente éste es el material de empaque más utilizado por nuestra gente para la preparación del ‘‘moinmoin’’.

RECOMENDACIÓN Para investigaciones posteriores, los niveles de estos metales en nylon, plástico y contenedor metálico deben investigarse para ver el efecto con que contribuyen. Deben investigarse otras especies de frijoles abundantes y su disponibilidad. Tomado de: INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES

BIBLIOGRAFÍA 1.

Egounlety M., A and Aworh O.C., (2003), Effect of soaking, dehauling, cooking and fermentation with Rhizopus oligosporus on oligosaccharides, trypsin inhibitor, phytic acid and tannins of soybean (Glycine max Merr.), cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) and groundbean (Macrotyloma geocarpa Hams., Journal of Food Engineering, 56, pp 249-254. 2. Harris F., (1998), Assessment of the nutrient balance in northern Nigeria, Agriculture, Ecosystem and environment, 71, pp 201-214. 3. United States Agency International Development, (2008), A study of the cowpea value chain in Kano, Nigeria for a pro-poor and gender perspective. Contract No. Gew-1-00-02- 00018-00. Test Order No. 02. 4. Kethireddipalli P., Hung Y.C., Mcwaters K.H., and Phillips R.D., (2002), Effect of milling method (wet & dry) on functional properties of cowpea (Vigna Unguiculata) pastes and end product (Akara) quality. Journal of Food Science, 67(1), pp 48-52. 5. Bojinova P., Georgiev B., Krasteva V., Chuldjian H., and Stainislavova L., (1994), Investigation about the heavy

10.

11.

12.

13.

PROCESOS & TECNOLOGĂ?A Febrero 2013

Enero

lease 24. Nutrient data laboratory, available at http:// www.ars.usda.gov//ba/bhnrc/ndl., accessed during July 2012. 14. Cakmak I., (2008), Enrichment of cereal grains with zinc: agronomic or genetic biofortification, Plant and soil, 302, pp 1 -17.

| Todoempaque

metal pollution in soils and agricultural crops in region of nonferrous metal works, D. Bagoev, Soil Science, Agrochemistry and Ecology, 4-6, p 32. Sajwan K., Ornes W., Youngblood T., and Alva A., (1996), Uptake of soil applied cadmium, nickel and selenium by bush beans, Water, Air and soil pollution, 91, p 209. Salem N., (1990), Heavy metals and nutrients uptake by plants. Agrohimiya, 1, p 57. Angelova V., Ivanova R., and Ivanov K., (2003), Accumulation of heavy metals in leguminous crops (bean, soybean, peas, lentils and gram), Journal of environmental protection and ecology, 4 (4), pp 787-795. Institute of Medicine, Food and Nutrition Board (2001), Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium and zinc, Washington, DC: National Academy Press. Dallman PR., (1986), Biochemical basis for the manifestation of iron deficiency. Annu Rev. Nutr., 6, pp 13-40. Mirret S., Simpson R.J., and Mickie A.T. (2003), Physiology and molecular biology of dietary iron absorption, Annu Rev. Nutr, 23, pp 283- 301. Hurrell R.F., (1997), Preventing iron deficiency through food fortification, Nutr Rev, 55, pp 210 â&#x20AC;&#x201C; 222. U.S. Department of Agriculture (2011), Agricultural research service, USDA national data base for standard reference, re-

MATERIALES Febrero 2013

Linear glycidyl carbamate (GC) resins for highly flexible coatings

| Todoempaque

Enero

Resinas de glicidil carbamato lineales (GC) para recubrimientos altamente flexibles

26 Umesh D. Harkal, Andrew J. Muehlberg y Dean C. Webster1

U.D.Harkal, A. J. Muehlberg, D.C. (Webster) Departamento de Recubrimientos y Materiales PolimĂŠricos Universidad del Estado de Dakota del Norte, departamento 2760, PO Box 6050 Fargo, DN, EUA, e-mail: dean.websterndsu.edu 1

| Todoempaque 27

Enero

Febrero 2013

MATERIALES

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

RESUMEN Se presenta un enfoque para el diseño de resinas altamente flexibles basadas en la química del glicidil carbamato (GC). En trabajos anteriores, resinas de GC han sido sintetizadas a partir de la reacción de poli-isocianatos tales como biuret hexametilén di-isocianato o resinas de hexametilen di-isocianato isocianurato con glicidol. Cuando se presenta entrecruzamiento con aminas, debido a su alta funcionalidad, estas resinas forman recubrimientos muy duros y resistentes, pero que presentan una limitada flexibilidad. Para obtener recubrimientos con buena flexibilidad varias resinas de GC fueron sintetizadas usando di-isocianatos lineales y cicloalifáticos, y una combinación de dioles y trioles con glicidol. La combinación de los di-isocianatos lineales y dioles introduce una mayor estructura lineal en la composición de la resina de GC. La combinación cruzada de los recubrimientos se obtuvo usando

dos aminas entrecruzadoras: para-aminociclohexil metano (PACM) y poliamida comercial Ancamida 2353 (A- 2353). La flexibilidad de los recubrimientos se caracterizó usando la prueba de impacto reverso, prueba de impacto GE y alargamiento de rotura en la prueba de tensión. Los revestimientos fueron caracterizados posteriormente para determinar su resistencia química, dureza, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión. La composición del di-isocianato y la composición de dioles y trioles influyeron en la elaboración de los revestimientos. Con la finalidad de entender la influencia de la composición de las resinas de GC en la elaboración, los recubrimientos fueron caracterizados mediante calorimetría diferencial de barrido y análisis mecánico dinámico. Palabras clave: Resinas de glicidil carbamatos, poliuretanos, epoxi, recubrimientos flexibles, densidad de entrecruzamiento.

MATERIALES

ABSTRACT

Keywords: Glycidyl carbamate resins, polyurethanes, epoxy, flexible coatings, crosslink density.

INTRODUCCIÓN Las resinas de glicidil carbamato (GC) se obtienen por la reacción de compuestos funcionales de isocianato y glicidol. Una propiedad única de las resinas de GC, es la combinación de uretano y grupos epoxi funcionales en sus estructuras y así el rendimiento de uretano y la reactividad del epóxido son combinadas en una resina sencilla. Las recientes investigaciones sobre resinas GC y recubrimientos se basaron sobre resinas obtenidas a partir de poli-isocianatos alifáticos como son el biuret y las resinas de isocianurato hexametilén di-isocianato. Por ejemplo, biuret glicidil carbamato (BGC) y las resinas isocianurato glicidil carbamato (IGC) fueron obtenidas por la reacción de biuret, y resinas isocianurato poli-isocia-

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

An approach to the design of highly flexible coatings based on glycidyl carbamate (GC) chemistry is presented. In past work, GC resins had been synthesized by reacting polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate biuret or hexamethylene diisocyanate isocyanurate resins with glycidol. When crosslinked with amines, due to their high functionality, these resins form very hard and tough coatings, but the coatings have limited flexibility. To obtain coatings with good flexibility, several GC resins were synthesized using linear and cycloaliphatic diisocyanates and a combination of diols and triol with glycidol. The combination of linear diisocyanates and diols introduces a more linear structure in the GC resin compositions. Crosslinked coatings were obtained using two amine crosslinkers, para-aminocyclohexyl methane (PACM) and a commercial polyamide, Ancamide-2353 (A-2353). The flexibility of the coatings was characterized using reverse impact test, GE impact test, and elongation at break in tensile test. The coatings were further characterized to determine their chemical resistance, hardness, thermal stability, and corrosion resistance. The diisocyanate composition and composition of diols and triol influenced the performance of the coatings. In order to understand the influence of the composition of the GC resins on their performance, coatings were characterized using differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis.

nato con glicidol, respectivamente. Los recubrimientos preparados a partir de BGC e IGC usaron aminas y entrecruzadores, obteniendo una excelente combinación de propiedades químicas y mecánicas. [1,3] El alto potencial de los recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos GC pueden ser obtenidos a partir de un entrecruzamiento sol- gel a base de grupos alcoxi silano en la resina del recubrimiento [4, 6]. Además, hemos mostrado que la baja viscosidad de las resinas GC y las resinas solubles en agua pueden ser obtenidas a partir de aplicaciones de bajo VOC [7, 8]. La reacción de un compuesto isocianato funcional con un alcohol produce funcionalmente uretano. La formación de puentes reversibles de hidrógeno entre los grupos uretano, mejora la tenacidad y resistencia al rayado. Los recubrimientos de poliuretano con un amplio rango de propiedades se obtienen a partir de la

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

variación de la composición de los di-isocianatos y poliisocianatos con dioles y polioles. La naturaleza química y molecular fundamental de la arquitectura de isocianatos y alcoholes utilizados para obtener uretanos pueden tener una profunda influencia sobre las redes de entrecruzamiento y las propiedades de los recubrimientos como son propiedades mecánicas (alargamiento a la rotura, módulo, resistencia al rayado, dureza, adherencia, etc.), temperatura de transición de vidrio (Tg), la estabilidad térmica, y resistencia a la corrosión química y a la intemperie. Por ejemplo, poliuretanos basados en di-isocianatos simétricos como son el hexametilén diisocianato (HDI), el 1,4-fenilén di-isocianato ó el 1,4 ciclohexil-di-isocianato, resultan en una película de polímero flexible. Sólidos de poliuretano de alto revestimiento basados en isocianatos simétricos y dioles lineales muestran alta elongación a la rotura. Los recubrimientos de poliuretano basados en bis (4-isocianatociclohexil) metano (H12MDI), e isoforona diisocianato (IPDI) presentan alta resistencia, rigidez y dureza [9-13]. Los recubrimientos altamente flexibles son necesarios en diversos tipos de industrias, como son, electrónica, embalaje, automotriz y aviación. [14, 15] Por ejemplo sistemas de recubrimiento, debido a su pobre flexibilidad son propensos presentar fallas alrededor de las uniones y las partes remachadas. En algunas aplicaciones, la flexibilidad de los recubrimientos puede incrementar la resistencia a la corrosión de los recubrimientos a partir de la optimización de las propiedades de barrera, y la protección del sustrato de corrosión. El daño de los recubrimientos se presenta al ser, expuestos a la corrosión ambiental en superficies metálicas y a las reacciones de iniciadores electroquímicos. En este punto los iniciadores de la corrosión se utilizan como base para frenar la velocidad de las reacciones de corrosión. Ha habido muchos esfuerzos para desarrollar sistemas de recubrimientos altamente flexibles con un buen rendimiento en la corrosión, para aplicaciones en aeronaves. Los recubrimientos tradicionales en aeronaves se basan en epoxi-poliamidas como sistema primario, o cauchos de epoxi polisulfamidas con un acabado de poliuretano flexible [16, 18-24]. El objetivo del presente trabajo en esta publicación fue la evaluación de un enfoque del desarrollo de recubrimientos altamente flexibles a partir de GC amina-curados, para el diseño de resinas GC funcionales teniendo más estructuras lineales que antes. Di-isocianatos alifáticos

Materiales Los di-isocianatos usados para la síntesis fueron hexametilén diisicianato (HDI), bis(4-isocianatociclohexil)

Se usaron diferentes solventes durante la síntesis de la resina, la reducción de la viscosidad y para facilitar la reacción de síntesis. Los solventes usados fueron MAK (Aldrich), etil 3-etoxi propionato (EEP) (Aldrich) y terbutilacetato (TBA) (Ashland). TBA y EPP fueron también usados en las formulaciones de los recubrimientos.

MATERIALES Febrero 2013

Desmudur H, Desmodur W fueron obtenidos de Bayer Material Science, y Vestanat TMDI fue obtenido de Evonik. Los dioles y el triol usados fueron 2-butil-2-etil1-3-propane-diol (BEPD) (Aldrich), neopentil glicol (NPG) (Aldrich), y dietilén glicol (DEG) (Sigma Aldrich) y trimetilol propano (TMP) (Aldrich). Glicidol fue proporcionado por Dixie Chemical. El Glicidol fue refrigerado para minimizar la formación de impurezas. Dibutiltindilaurato (DBTL), comprado a Aldrich, fue usado para catalizar el isocianato y las reacciones de hidroxilación de las resinas GC. Todos los reactivos fueron usados tal cual fueron recibidos, sin ninguna futura purificación.

Enero

EXPERIMENTACIÓN

metano (H12MDI), y trimetil hexametilén di-isocianato (TMDI). HDI, H12MDI, y TMDI fueron Desmondur H, Desmondur W, y Vestanat TMDI, respectivamente.

| Todoempaque

lineales fueron usados en combinación principalmente con dioles lineales y glicidol para obtener varias resinas y sus recubrimientos con entrecruzamiento en las aminas. Inicialmente varios sistemas de recubrimiento fueron seleccionados por su flexibilidad y resistencia a los solventes, usando pruebas de frotaciones dobles con impacto contrario MEK. La flexibilidad de los recubrimientos seleccionados fue estudiada posteriormente por obtención en los valores de elongación y pruebas de rotura por tensión. Calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis mecánico-dinámicos (DMA), y análisis termogravimétricos (TGA) sobre los recubrimientos seleccionados, fueron realizados para posteriormente entender la correlacion estructura-propiedades. La resistencia a la corrosión de los recubrimientos seleccionados se realizó por la prueba del espray salino.

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Air Products proporcionó las 2 aminas entrecruzadoras, para aminociclohexil metano (PACM) y Ancamida-2323 (A 2353), teniendo peso equivalente al hidrógeno (g/H) de 52.5 y 114 respectivamente. Ancamida 2353 es una mezcla de poliamidas de diferentes pesos moleculares. Síntesis de resinas funcionales de glicidil carbamatos La reacción de síntesis de GC se llevó a cabo en 2 pasos. En el primer paso, un uretano intermediario terminado en isocianato fue sintetizado usando diisocianatos y dioles. Una pequeña cantidad de triol fue también usada en las composiciones de resina seleccionada para introducir ramificación y una alta funcionalidad. En el segundo paso, la resina de GC fue sintetizada para tapar los extremos del uretano intermediario con terminación en isocianato, esto con glicidol. Un matraz de reacción de 4 bocas de 500 mL se usó para la síntesis de las resinas GC. El matraz se equipo con un condensador, entrada de nitrógeno, controlador de temperatura Modelo 210 J-KEM,

manta térmica y agitador mecánico. Se usó un baño de agua para mantener la temperatura de la reacción. La relación molar del isocianato y los grupos hidroxilo usada para la síntesis de uretano intermediario con terminación en isocianato, fue de 1.0:0.66. Para la síntesis de de las resinas de GC, las cantidades estequiométricas equivalentes de NCO y glicidol basadas en el –NCO total y el los grupos OH fue 1:1 (NCO:glicidol). Una serie de resinas fue sintetizada usando isocianatos alifáticos lineales, y combinaciones de dioles y trioles. Durante la síntesis de resinas, el matraz de reacción fue cargado con las cantidades requeridas de dioles y trioles. Dioles y trioles sólidos fueron calentados para fundir y mezclar con los solventes antes de la adición del disolvente de mezcla y el di-isocianato. La mezcla de reacción fue agitada por cerca de 30 min. Para asegurar una mezcla homogénea. El catalizador (DBTDL), en solución en TBA (1-2 % en peso), fue adicionado después de la mezcla total. La cantidad de catalizador

MATERIALES Febrero 2013 Enero

Además, las resinas GC basadas en di-isocianato GC, generadas a partir de poli-isocianato como son BGC, que se sintetizaron por la reacción de biuret de hexametilén di-isocianato con glicidol y sus versiones modificadas de estudios previos, fueron usadas para la comparación de la flexibilidad de los recubrimientos. La síntesis de las resinas se llevó a cabo como se describe en anteriores publicaciones [7].

Titulación de NCO El contenido de isocianato (% NCO) para el uretano intermediario, terminado en isocianato, fue determinado usando valoración por retroceso de acuerdo a ATSM D 2572. Una cantidad requerida (0.5-1.0 g) de NCO uretano intermediario disuelto en 50 mL de una mezcla de tolueno y alcohol isopropílico (1:1 proporción en peso) se hizo reaccionar con un exceso (25 mL) de 0.1 N de una solución de di-n-butil amina. La di-n-butil amina fue titulada contra una solución 0.1 N de HCl usando azul de bromofenol como indicador. El punto final de titulación, se observó con la aparición de color amarillo. Caracterización Las determinaciones de FTIR se realizaron usando tanto un espectro FTIR Nicolet Magna 850 así como un Nicolet 8700. Las alícuotas de las muestras se tomaron y se colocaron sobre una placa de sales de bromuro de potasio. La adquisición de los espectros se basó en 64 lecturas con una separación de 1.28 cm-1. El cambio en las bandas de absorción del isocianato (2272 cm-1), OH y –NH (3750-3000 cm-1), amida (1244 cm-1) y epóxido (910 cm-1) se usaron para seguir la reacción en proceso.

| Todoempaque

añadida fue de 0.03 % en peso (del total de la carga de reacción). La reacción se llevó a cabo entre 65 y 80 °C hasta el valor requerido para que el % de NCO (determinado por la valoración) fuera alcanzado antes de la adición de glicidol. El Glicidol fue añadido a 40 °C y la reacción fue posteriormente llevada hasta 45 y 55°C durante 3-4 h. La temperatura de reacción se incrementó en un rango de 60-65 °C en un paso posterior de la reacción hasta que el pico de –NCO en el espectro de FTIR desapareciera completamente. En algunos casos, pequeñas cantidades de glicidol fueron adicionadas para asegurar el consumo total de isocianato, después de la completa reacción las resinas fueron colectadas en frascos de vidrio.

MATERIALES

El peso equivalente del epoxi de la resina fue determinado por titulación con ácido bromhídrico (HBr) de acuerdo a ASTM D1652. Una cantidad requerida de resina (0.006-0.8) fue disuelta en 5-10 mL de cloroformo y fue titulada contra una solución estándar de HBr preparada en ácido acético glacial. El indicador usado fue una solución de cristal violeta en ácido acético glacial. El punto final de titulación fue la aparición permanente de color verde amarillo.

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

Los contenidos sólidos de las resinas fueron determinadas de acuerdo al procedimiento descrito en ASTM D2369.

Cerca de 1g de muestra de la resina fue pesada en un bote de aluminio y disuelta en TBA. Los botes de aluminio se mantuvieron en un horno a 120 °C por 1 h. Los pesos de las muestras antes y después del calentamiento en el horno fueron usados para determinar el % de sólidos de las resinas. Preparación de los recubrimientos Los recubrimientos de GC fueron preparados a partir de las resinas GC usando PACM y entrecruzadores de Ancamida 2353. La proporción equivalente de amina activa hidrogenada: epoxi fue de 1:1 en todas las for-

mulaciones y basadas en los determinados pesos equivalentes de los epoxis sobre la resinas GC. Los solventes usados para la formulación de los recubrimientos fueron EEP (20 % en peso total de la resina) y TBA (20 % total de la resina). Las formulaciones se calentaron a 50-60 °C para asegurar la mezcla homogénea. Las formulaciones se dejaron reposar por 15 antes de realizar las reducciones. Las películas fueron aplicadas en película húmeda con un espesor de 6 milésimas de pulgada, usando una barra de reducción sobre los paneles de acero (acabado fino, paneles Q, tipo QD 36, 0.5 X 76 X 152 mm) limpiados con p-xileno. Las películas también fueron aplicadas sobre paneles de aluminio tratados con Alodina 5700 (la aleación de aluminioA12024 T0. 0.032´´) para estudiar su resistencia al impacto y adhesión. Alodina 5700 es un pre-tratamiento sin cromato proporcionado por Henkel. Películas fueron aplicadas a paneles de vidrio para obtener películas libres de DMA y para medir las pruebas de tracción. Los paneles con recubrimientos fueron mantenidos a condiciones ambientales durante toda la noche y al día siguiente, fueron curados en un horno a 80 °C por 1 h. Todos los paneles recubiertos se mantuvieron a condiciones ambientales por 14 días después del curado y antes de la prueba.

Rendimiento del recubrimiento La dureza del péndulo König de los recubrimientos se determinó siguiendo ASTM D 4366. Los resultados de la prueba de dureza de los recubrimientos fue reportada en segundos (s). La fuerza de impacto reverso de los recubrimientos fue determinada siguiendo ASTM D 2794, usando la prueba de impacto Gadner. La altura de caída máxima fue de 43 pulgadas y el peso de caída fue de 4 libras. Se notó un agrietamiento o pérdida de

MATERIALES Febrero 2013

Las muestras recubiertas usadas para la prueba del espray salino fueron aplicadas en dos placas, sobre el acero y sobre los paneles de aluminio tratados para minimizar defectos locales en los recubrimientos. Los paneles de acero se frotaron con p-xileno, para desengrasar antes de aplicar el recubrimiento sobre ellos. Los paneles de aluminio usados en estos experimentos fueron limpiados usando MEK para desengrasar y limpiador Brulin (Fórmula 815 MX) con esponja abrasiva. Los paneles de aluminio fueron posteriormente tratados con solución deoxidante (35 % butanol, 25 % isopropanol, 18 % ácido ortofosfórico y 22 % en volumen de agua desionizada) y Alodina 5700 (recubrimiento de conversión libre de cromatos). Los paneles de aluminio tratados fueron mantenidos a condiciones ambiente toda la noche antes de que los recubrimientos les fueran aplicados. El primer recubrimiento que se colocó fue de 4 milésimas de pulgada y se mantuvo a condiciones ambiente por 2 días antes del curado a 80 °C por 1 h. El segundo recubrimiento fue de 5 milésimas de pulgada y se colocó sobre los paneles previamente curados y recubiertos. Después de mantener los recubrimientos a condiciones ambientales por 2 días, los recubrimientos fueron nuevamente curados a 80 °C por 1 hora. Finalmente todos los recubrimientos se mantuvieron en condiciones ambientales por 8- 9 días antes de ser colocados en la cámara de espray salino.

Las muestras que no presentaron fallas se observó que tenían una fuerza de impacto > 172 in-lb. La flexibilidad de los recubrimientos fue también determinada usando prueba de flexibilidad de impacto usando GE, de acuerdo a ASTM D 6905. La prueba de perno cónico se usó también de acuerdo a ASTM D 522 para la determinación de la flexibilidad de los recubrimientos. Los resultados de la prueba de flexibilidad fue reportada como la longitud de rotura (cm) formada sobre el recubrimiento durante la prueba. La prueba de metil etil cetona (MEK) de frotamientos dobles fue usada de acuerdo a ASTM D 5402 para probar la resistencia química y el desarrollo de curado. Un martillo de 26 onzas con tres capas de estopilla envoltura alrededor de la cabeza del martillo estaba empapada en MEK. La cabeza del martillo era rehumedecida con MEK después

Enero

Las películas de recubrimiento libres de DMA y de ensayo de tensión que se obtuvieron por la inmersión de paneles de vidrio recubiertos durante toda la noche y las películas se removieron al siguiente día. Las películas limpias fueron evaluadas al siguiente día después de su secado en condiciones ambientales durante toda la noche.

adhesión y se reportó en pulgadas-libra (in-lb) en la falla de la película final.

| Todoempaque

Los recubrimientos fueron revisados por la prueba del impacto directo de frotamientos dobles MEK, perno cónico, dureza König, adherencia de cortador de trama cruzada, pruebas de DSC y TGA.

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

de 30-50 dobles frotamientos. La adherencia de trama cruzada de los recubrimientos fue evaluada usando un instrumento de adherencia de trama cruzada Gardco con referencia ASTM D 3359.

temperatura fue elevada de temperatura ambiente a 800 °C con una velocidad de 10 °C min-1. Una atmósfera de nitrógeno fue usada durante la prueba. El peso retenido se registró como una función de la temperatura.

Calorimetría diferencial de Barrido Un calorímetro de escaneo diferencial TA Instruments Q 1000 (DCS) acoplado con un accesorio auto-muestreador, fue usado para determinar la temperatura de transición del vidrio (Tg) de los recubrimientos. Los experimentos con el DSC fueron realizados colocando muestras dentro de recipientes de aluminio convencionales.

Análisis dinámico mecánico (DMA) Un instrumento de Análisis Dinámico Mecánico TA Q 800, fue usado para determinar las propiedades elástico-viscosas de las películas de recubrimiento curadas. Las dimensiones de las películas libres usadas fueron de 23-26 mm en longitud, 5 mm de ancho y 0.09-0.1 mm de espesor. El coeficiente de Poisson se asumió ser de 0.4 para todas las películas de recubrimientos.

Las muestras fueron sometidas a ciclos de calor-frio-calor. Las muestras fueron calentadas a 200 °C y después enfriadas a -75 °C y se mantuvieron por 3 ó 5 minutos. Los termogramas DSC fueron tomados de -75 a 250 °C. Una velocidad de calentamiento de 10 °C min-1 fue usada durante los experimentos. La temperatura de transición del vidriado se determinó como la temperatura al punto medio de inflexión en el segundo ciclo de DSC. Análisis termogravimétrico (TGA) TGA se realizó usando un instrumento de TA Q 500. La

Los experimentos se realizaron en un rango de temperatura de -20 a 200 °C con una rampa de velocidad de 5 °C min-1 a una frecuencia de 1 Hz. La densidad de entrecruzamiento de los recubrimientos fue calculada a partir de los valores de los módulos de almacenamiento (muy por encima de Tg) obtenidos en los experimentos de DMA. La ecuación (1) fue usada para calcular la densidad de entrecruzamiento de los recubrimientos [25,26].

Prueba del espray salino (ASTM B 117) Los paneles con recubrimientos fueron marcados y expuestos continuamente rociados con espray salino (5 % NaCl en agua desionizada) a 35 °C por 10 días. Imágenes de los recubrimientos fueron tomadas periódicamente por escaneo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Síntesis de resinas GC elaboradas a partir de diisocianatos y dioles La reacción de síntesis de las resinas de GC se llevó a cabo en dos pasos. El primer paso de la reacción fue la síntesis de uretano intermediario con isocianato ter-

Las resinas fueron también sintetizadas usando una combinación de BEPD con NPG y DEG para determinar el efecto en sus propiedades. Dos composiciones de resinas usando pequeñas cantidades de tiol, TMP para incrementar la funcionalidad de la resina. Así, siete resinas CG fueron sintetizadas tomando como base tres di-isocianatos y se variaron las cantidades estequiométricas de dioles y trioles durante la síntesis. La Tabla 1 muestra la composición de las resinas GC sintetizadas.

Figura 1. Representación esquemática de la síntesis de resinas GC usando diisocianato, diol y glicidol.

Diisocianato

Diol Solvente de catálisis

Uretano intermediario con Isocianato terminal

Solvente de catálisis

Resina de glicidil carbamato

MATERIALES

Se usó un exceso estequiométrico de di-isocianato; en la primera parte de la reacción se usó una proporción del oligómero de isocianato terminal, de tal forma que se pudiera obtener un promedio de 5 unidades de monómero. Así los grupos de isocianato sin reaccionar, reaccionaron con el glicidol en la etapa final de la formación de la resina. Las estructuras de las materias primas usadas en la síntesis experimental se muestran en la Figura 2. Dos di-isocianatos alifáticos y uno cicloalifático fue usado con todas las resinas conteniendo BEDP. BEDP se seleccionó como diol principal, dependiendo de si su cadena larga podía generar una disminución en la viscosidad de la resina.

Febrero 2013

Prueba de tensión La prueba de tensión de los recubrimientos, se realizó con Instron 5542. Las muestras a evaluar se prepararon de acuerdo a ASTM D 638-5.L aprueba se llevó a cabo a 10 mm/min a condiciones ambientales. Se determinaron también las pruebas de alargamiento a la rotura, y módulo de Young de los recubrimientos.

Enero

minal, Y el segundo paso fue cubrir al intermediario con glicidol. Un esquema de la reacción de síntesis se presenta en la Figura 1.

| Todoempaque

Donde es el módulo de almacenaje (Pa), es la densidad del entrecruzador (mol/L). es la constante de los gases (8.3 J/K/mol), y es la temperatura (K).

MATERIALES

Resina de glicidil carbamato Figura 2. Estructuras de los diisocianatos, dioles, trioles y glicidoles usados en síntesis de resinas GC.

Hexametilen diisocianato (HDI)

2-butil-2-etil-1,3.-propano diol (BEPD)

Neopentil glicol (NPG)

Diciclohexil diisocianato (H12 MDI) Trimetilopropano (TMP)

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

Trimetil hexametilen diisocianato (TMDI)

Se comparó la flexibilidad de los recubrimientos de las Dietilenglicol (DEG) resinas GC a partir de poli-isocianatos con las resinas GC a partir de isocianato y las resinas GC modificadas sintetizadas en un estudio previo [8]. Las resinas GC modificadas fueron BGC-EP 15 % y BGC-EP 25 % cuando el etilén-glicol propil-éter (EP) fue usado como modificador a 15 y 25 % mol para remplazar el glicidol. La modificación de la resina a partir del isocianato poliisocianato se llevó a cabo para reducir la viscosidad, la cual también resultó en la reducción del peso equivalente del epoxi. Los valores de viscosidad de BGC, BGC-EP 15 %, y BGC-EP 25 % fueron: 350 X 104, 130 X 104 y 808 X 103 mPa•s. El equivalente en peso del epoxi (teo, g/eq) de BGC, BGC-EP 15 %, y BGC-EP 25 % fueron: 249, 299 y 343 respectivamente. Screening inicial de recubrimientos basados en el impacto y la resistencia al solvente La primera fase de esta investigación involucra el screening de las resinas en los recubrimientos, para identificar aquéllos recubrimientos que presentan la combinación de buena flexibilidad y resistencia al solvente. Para el estudio, resinas GC con entrecruzador PACM fueron preparadas usando resinas GC de BGC de R1 a R6, BGC y las resinas GC modificadas (BGC-EP 15 % y BGC-EP 25 %). Los recubrimientos preparados a partir de las de las resinas GC y a partir de poli-isocianato (resinas BGC)

y de resinas modificadas, fueron usadas para comparar su flexibilidad con los recubrimientos preparados a partir de las resinas GC conGlicidol base de di-isocianato (la resina R7 fue preparada en la segunda fase del estudio y los recubrimientos basados en la resina R7 fueron caracterizados junto con los recubrimientos analizados). Para el análisis inicial, los recubrimientos se colocaron sobre sustratos de aluminio y acero. La prueba de doble frotamiento se llevó a cabo sobre los recubrimientos preparados sobre los sustratos de acero. La Tabla 2 muestra el resultado de las pruebas de impacto inverso y la prueba MEK de doble frotamiento. El screening inicial mostró que los recubrimientos BGC y los GC modificados, presentaron relativamente baja resistencia al impacto comparado con los recubrimientos basados en resinas GC de di-isocianato, dioles y trioles lineales. La resistencia a los solventes de los recubrimientos de BGC, GC modificados, R1 y R2 mostró una alta fuerza de impacto y una alta resistencia a los solventes. La composición de las HDI, BEPD, NPG en las resinas R1 y HDI y BEPD en las resinas R2 producen recubrimientos con una combinación de fuerza de alto impacto y alta resistencia a los solventes: las resinas basadas en DEG y TMDI tuvieron una buena resistencia al impacto pero en general pobre resistencia a los solventes. Los recubrimientos obtenidos a partir de resinas R4 y R5 tuvieron alta resistencia al impacto pero baja resistencia a los solventes. Además de la

Composición

Peso (g)

Moles (mol)

% NCO

Cubrimiento final con glicidol Peso (g)

Moles (mol)

Teor

HDE

150.0

0.89

BEPD

47.8

0.30

NPG

30.9

0.89

HDI

150.0

0.89

BEPD

95.37

0.59

TMDI

100.17

0.48

BEPD

25.54

0.16

NPG

16.52

0.16

HDI

100.00

0.60

BEPD

56.95

0.36

TMP

3.55

0.03

HDI

100.30

0.60

DEG

29.27

0.28

BEPD

12.72

0.08

TMP

3.54

0.03

TMDI

101.60

0.48

DEG

23.40

0.22

BEPD

10.05

0.06

TMP

2.82

0.02

H12MDI

150.00

0.57

BEPD

60.26

0.38

Sól %

EEW (g/eq) Teor

TBA

MAK

EPP

10.93

10.47

42.18

0.57

458

510

25.0

10.75

10.39

44.96

0.61

486

502

35.0

9.39

8.67

20.92

0.28

521

566

15.0

10.44

10.66

28.00

0.38

483

450

20.0

Enero

Solventes (g)

Febrero 2013

Uretano intermediario con isocianato terminal

| Todoempaque

Resina

MATERIALES

Tabla 1. Fórmulas para la síntesis de las resinas GC y propiedades.

11.50

9.00

22.20

0.30

446

418

35.0

9.33

9.00

21.05

0.28

486

466

15.0

7.82

7.32

27.10

0.37

627

681

30.0

20.0

10.0

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Tabla 2. Comportamiento de los recubrimientos GC con entrecruzadores PACM.

Recubrimientos GC

Impacto inverso (in-lb)

Doble frotamiento MEK

BGC

>400

BGC-EP 15 %

>400

BGC-EP 25 %

132

>400

>172

>400

>172

325

>172

100

>172

alta funcionalidad a través de TMP en las resinas R4, R5 y R6, éstas no resultaron mejores en cuanto a la resistencia a los solventes. Así, basándose en los estudios previos, los recubrimientos elaborados a partir de las resinas R1 y R2 fueron seleccionadas para posteriores caracterizaciones. Análisis más detallado de las propiedades de los recubrimientos evaluados Seis recubrimientos de GC se prepararon a partir de las resinas GC evaluadas, que fueron resinas R1, R2 y una tercera resina, R7, en combinación con 2 aminas entrecruzadoras. La resina R7 se sintetizó en una segunda fase del estudio para examinar la influencia de la estructura más rígida de cicloalifáticos H12MDI sobre las propiedades de los recubrimientos. Los entrecruzadores utilizados fueron PACM y una resina de poliamida, Ancamida 2353. El revestimiento GC basado en el entrecruzador PACM elaborado a partir de GC de las resinas R1, R2, y R7 se marcaron F1, F2, y F3, respectivamente. Los recubrimientos en base a los entrecruzadores de Ancamide 2353 de las resinas R1, R2, y R7 se marcaron L1, L2, y L3, respectivamente. La Tabla 3 muestra las propiedades de recubrimientos de GC, tales como densidad de entrecruzamiento, adhesión, flexibilidad, resistencia a los disolventes, dureza,

temperatura de transición de vidrio (Tg), alargamiento a la rotura, y módulo de Young. Los recubrimientos tenían una alta dureza, buena adhesión, y alta resistencia química. La flexibilidad de los recubrimientos de F1, F2, L1 y L2 fue mayor en comparación con la de los recubrimientos F3 y L3, según lo indicado por su fuerza de impacto mayor; además presentan un aumento del 60 % en la prueba de impacto GE, no se observan grietas en la prueba de perno cónico y se observa un alto alargamiento de rotura en el ensayo de tensión. Los recubrimientos F3 y L3 se obtienen a partir de la resina GC R7 a base de di-isocianato cicloalifático de H12MDI, mientras que los otros recubrimientos GC F1, F2, L1 y L2 se obtuvieron de las resinas R1 y R2 a base de di-isocianato alifático, HDI. La estructura cicloalifática H12MDI se considera altamente rígida y responsable de la muy baja flexibilidad en comparación a la que presentan los di-isocianatos alifáticos, HDI [11-13, 27]. Por lo tanto, la alta flexibilidad de los recubrimientos F1, F2, L1 y L2 que se obtiene de las resinas R1 y R2 se puede atribuir al contenido de los di-isocianatos alifáticos lineales (HDI). La influencia en la rigidez de H12MDI también se reflejó en los valores de dureza más elevados para recubrimientos F3 y L3 en comparación con la de los otros revestimientos.

(a)

60 F3 50 Estrés (MPa)

La influencia del tipo de amina entrecruzadora era prominente en la resistencia a los disolventes (frotamientos dobles con MEK) y dureza. Los recubrimientos GC a partir de entrecruzadores PACM tenían mayor dureza y resistencia a los disolventes en comparación con las de los recubrimientos a partir del entrecruzador Ancamide 2353.

30 L1 20

10 0

La Figura 3 muestra gráficos de tensión vs deformación para los recubrimientos F1, F2, F3, L1 y L2. La naturaleza altamente frágil de recubrimiento L3 no produjo muestras intactas adecuadas para ensayos de tracción. El recubrimiento F1 a base de resina R1 de HDI, BEPD, y NPG, y entrecruzador PACM, mostró el mayor alargamiento a la rotura. Sin embargo, la composición de F2, similar a F1, pero no contiene NPG, menor alargamiento a la rotura en comparación con la de los F1.

% de Tensión

10000

1000

100

Tg DSC primer ciclo de secado

1.3

| Todoempaque

Perno Módulo Patrón de cónico Elongación MEK Dureza de de trama (cm) de rotura Doble péndulo Young (5B = (0 cm = (mm) cruzamiento König (s) (MPa) óptimo) óptimo)

Enero

(b)

0.8

Tan delta

Análisis mecánico dinámico El DMA se utilizó para entender la influencia de la composición de resinas de GC y el tipo de amina de entrecruzamiento en las propiedades del recubrimiento. La Figura 4 muestra (a) el módulo de almacenamiento y (b) la Tan

Tabla 3. Propiedades de los recubrimientos GC Prueba de Impacto Densidad Recubrimientos impacto GE Reverso De entrecruzamiento GC (% incremento (pul-lb)* (mol/L) en el área)

MATERIALES

Figura 3. Estrés contra tensión, para los recubrimientos F1, F2, F3, L1 y L2.

Febrero 2013 [ ––––––– ] Módulo de almacenamiento (MPa)

Mientras que los recubrimientos F3 y L3 tienen menor densidad de entrecruzamiento en comparación con la de los demás, debido a un mayor peso equivalente de la resina, su temperatura de transición de vidriado era más alta que los demás debido a la rigidez del cicloalifático H12MDI.

0.3

Entrecruzador PACM

-0.2 -

100 >172

0.660

2600

>400

156

>172

0.575

3176

>400

153

<10

0.172

5400

>400

223

55 endoterma

Entrecruzador Ancamida 2353

40 20

>172

0.549

2000

190

100

>172

0.394

1445

170

300

208

Peso (%)

<10

* Prueba realizada sobre sustratos de aluminio (Al2024-T0).

0.259

Pel muy Pel muy frágiles frágiles para para muestreo muestreo

0 –20

% de Tensión

Temperatura (°C)

MATERIALES

(b)

-0.2 -10

90 Temperatura (°C)

140

190

10000 100 F1

1000

90 Temperatura (°C)

140

190

Tan delta

F1 F2 F3 L1 L2 L3

F1 L3

0.3

90 Temperatura (°C)

140

190

100 temperaturas de transición 248°C Las para los recubrimientos 93% ––––––– F1, F2, L1, y L2 fueron mucho más bajas queF1para los –––– F2 80 recubrimientos menor ––––– · F3 rigidez 240°CF3 y L3. Esto 260°Cindica una ––– – – L1 90% 86% y 60 mayor flexibilidad de los recubrimientos ––– –––F1, L2 F2, L1, ––––– – L2 en comparación con los recubrimientos deL3F3 y L3. Los 40 recubrimientos F1, F2, L1 y L2 se obtuvieron a partir de resinas de GC (R1 y R2), usando como base el 20 di-isocianato alifático flexible (HDI). Por otro lado, los recubrimientos F3 y L3 se obtienen a partir de resinas GC 0 basadas en el di-isocianato cicloalifático rígido (H12MDI). La zona de transición y las curvas tan para recubrimien-

225

425

625

0.8

–20

Temperatura (°C)

––––––– –––– ––––– · ––– – – ––– ––– ––––– –

0 40

–20

260°C 86%

1 -10

-0.2 -10

240°C 90%

248°C 93%

80 F3

100

1.3

Peso (%)

Figura 5. TGA de recubrimientos F1, F2, F3, L1, L2 y L3.

(b)

tos CG basados en H12MDI (F3 y L3) también se hicieron 0.8 por encima de la temperatura ambiente. Alta flexibilidad de los recubrimientos GC basados en HDI (F1, F2, L1, y L2) puede ser correlacionada con la aparición de su 0.3 región de transición cercana a la temperatura ambiente. La composición del entrecruzador influenciada por la amplitud de las curvas tan .

Peso (%)

[ ––––––– ] Módulo de almacenamiento (MPa)

Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Tan delta

de las curvas para los recubrimientos GC. El módulo de almacenamiento de revestimientos indica la dureza (rigidez) de los recubrimientos y esta disminuye en la región de transición haciendo los recubrimientos más flexibles. [28]

(a)

Figura 4. (a) Módulos de almacenamiento (b) curvas tan para los recubrimientos F1, F2, F3, L1, L2 y L3.

1.3

425 Temperatura (°C)

625

Todos los recubrimientos GC, del entrecruzador Ancamide 2353 mostraron amplios picos tan en comparación con el recubrimiento GC con el entrecruzador PACM correspondiente. La amplitud de los picos tan indica la falta de uniformidad en las redes de entrecruzamoiento. [29] Además, una comparación de los picos tan de los recubrimientos a base de H12MDI (F3 y L3) con los de los otros revestimientos muestra que F3 y los recubrimientos L3 tienen relativamente más simetría y picos estrechos de tan en comparación con los de los otros recubrimientos. Por lo tanto, los recubrimientos L3 basados en H12MDI tenían una red de entrecruzamiento más uniforme en comparación con la de los recubrimientos L2 basados en HDI. La estabilidad térmica La estabilidad térmica de los recubrimientos GC con amina entrecruzadora se estudió usando TGA. Tramas de TGA para los recubrimientos de GC se muestran en la Figura. 5. Los recubrimientos GC muestran una estabilidad alrededor de los 125 °C. La temperatura de inicio para la degradación térmica se encontró que estaba entre 240 y 260 °C y la pérdida de peso en este intervalo de temperaturas fue de entre 7 y 16 %.

Aluminio L2

Ensayo de espray salino ASTM B 117 ensayo de espray salino es la prueba estándar más antigua que se utiliza para comparar la resistencia a

Después de 240 h de exposición al espray salino, el recubrimiento L1 sobre un panel de acero mostró corrosión bajo la película mientras que el recubrimiento en el segundo panel de acero mostró la formación de ampollas. Los recubrimientos L2 sobre ambos paneles de acero tenían ampollas después 240 h de espray salino. Los recubrimientos L3 sobre uno de los paneles de acero no mostraron ninguna formación de ampollas, de laminación de la capa, o corrosión bajo la película. Los recubrimientos L3, uno de los paneles de acero, mostró corrosión bajo la película, pero no ampollas. Todos los recubrimientos sobre paneles de aluminio estaban intactos después de 240 h de espray salino sin signos de formación de ampollas, de laminación, o corrimiento. Los paneles de aluminio habían sido pre-tratados con Alodina 5700. El tratamiento Alodina mejoró la adhesión y el efecto en la corrosión de los recubrimientos sobre el substrato de aluminio [30, 31].

MATERIALES Febrero 2013

Acero

Enero

la corrosión de los revestimientos. El ensayo de espray salino se realizó sobre paneles marcado de acero y de aluminio. El marcado sobre los recubrimientos y los paneles resultaron en daño físico para los recubrimientos y el sustrato subyacente. Rendimiento de los recubrimientos sobre paneles de acero y aluminio se estudió bajo la exposición continua al espray salino (solución al 5 % NaCl) durante 240 h. La Figura 6 muestra imágenes de recubrimientos L1, L2, y L3, dos de cada uno de los paneles de acero y uno de cada uno de los paneles de aluminio después de 240 h de ensayo de espray salino.

| Todoempaque

Figura 6. Imágenes de recubrimientos L1, L2 y L3 sobre sustratos de acero y aluminio después de 240 h de espray salino.

MATERIALES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

CONCLUSIONES Este estudio ha demostrado que las resinas de GC que tienen estructuras lineales son factibles como recubrimientos altamente flexibles y que la composición de las resinas GC influye en el rendimiento de los recubrimientos. Los recubrimientos GC basados en resinas de R1 y R2 con monómeros HDI, BEPD y NPG, y el HDI y BEPD, respectivamente, tuvieron una buena combinación de propiedades tales como una alta flexibilidad y alta resistencia a los disolventes. Los recubrimientos obtenidos a partir de la resina R1 con monómeros HDI, BEPD, y NPG tenían la máxima flexibilidad. La composición resinas a base de HDI y TMDI con NPG mostró buena flexibilidad; sin embargo, los recubrimientos a CG base de TMDI mostraron una reducción en la resistencia a los disolventes. Una pequeña cantidad de TMP en la composición de la resina no mostró una influencia significativa en resistencia a los disolventes. Los recubrimientos GC basados en la resina R7 con una composición de H12MDI y BEPD tenían menor flexibilidad, el módulo y Tg más altos, tenían alta resistencia a los disolventes, además de alta resistencia a la corrosión comparada con los otros recubrimientos caracterizados en esta investigación. Así, la estructura de di-isocianato y un diol presentan una influencia en la flexibilidad y la Tg de los recubrimientos. Recubrimientos basados en HDI lineales tuvieron mayor flexibilidad y Tg inferior que la que presentaron los recubrimientos basados en H12MDI. La composición de resina con NPG mejoró la flexibilidad. Propiedades de los recubrimientos tales como la resistencia a los disolventes, dureza y Tg se vieron influidos también por el tipo de entrecruzador utilizado. Los recubrimientos con entrecruzador PACM presentaron mayor resistencia a los disolventes, dureza y Tg en comparación a los recubrimientos con entrecruzador A-2353. La prueba de espray salino mostró que los recubrimientos basados en H12MDI tenían mayor resistencia a la corrosión que la de los recubrimientos basados en HDI. El tratamiento del sustrato también tuvo influencia en el comportamiento de la corrosión. Los recubrimientos sobre aluminio tratado con Alodina tenían mejores efectos sobre la corrosión en la prueba de espray salino en comparación a la de la de los recubrimientos sobre sustrato de acero sin tratar. Los recubrimientos

sobre el sustrato de aluminio tratado no mostraron ningún tipo de ampollas o de laminación. Tomado de: Journal of Coatings Technology and Research

BIBLIOGRAFÍA 1.

Edwards, PA, Erickson, J, Webster, DC, ‘‘Synthesis and Self-Crosslinking of Glycidyl Carbamate Functional Oligomers.’’Polym. Prepr. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.), 44 (1)54–55 (2003) 2. Edwards, PA, Striemer, G, Webster, DC, ‘‘Novel Polyurethane Technology Through Glycidyl Carbamate Chemistry.’’ J. Coat. Technol. Res., 2 (7) 517–527 (2005) 3. Edwards, PA, Striemer, G, Webster, DC, ‘‘Synthesis, Characterization and Self-Crosslinking of Glycidyl Carbamate Functional Resins.’’ Prog. Org. Coat., 57 (2) 128–139 (2006) 4. Chattopadhyay, DK, Muehlberg, AJ, Webster, DC, ‘‘Organic–Inorganic Hybrid Coatings Prepared from Glycidyl Carbamate Resins and AminoFunctional Silanes.’’ Prog. Org. Coat., 63 (4) 405– 415 (2008) 5. Chattopadhyay, DK, Webster, DC, ‘‘Hybrid Coatings from Novel Silane-Modified Glycidyl Carbamate Resins and Amine Crosslinkers.’’ Prog. Org. Coat., 66 (1) 73–85 (2009) 6. Chattopadhyay, DK, Zakula, AD, Webster, DC, ‘‘Organic–Inorganic Hybrid Coatings Prepared from Glycidyl Carbamate Resin, 3-Aminopropyl Trimethoxy Silane and Tetraethoxyorthosilicate.’’ Prog. Org. Coat., 64 (2–3) 128–137 (2009) 7. Harkal, UD, Muehlberg, AJ, Li, J, Garrett, JT, Webster, DC,‘‘The Influence of Structural Modification and Composition of Glycidyl Carbamate Resins on Their Viscosity and Coating Performance.’’ J. Coat. Technol. Res., 7 (5) 531–546 (2010) 8. Harkal, UD, Muehlberg, AJ, Edwards, PA, Webster, DC,‘‘Novel Water-Dispersible Glycidyl Carbamate (GC) Resins J. Coat. Technol. Res. and Waterborne Amine-Cured Coatings.’’ J. Coat. Technol. Res., 8 (6) 735–747 (2011) 9. Wingborg, N, ‘‘Increasing the Tensile Strength of HTPB with Different Isocyanates and Chain Extenders.’’ Polym. Test.;21 (3) 283–287 (2002) 10. Ni, H, Daum, JL, Soucek, MD, Simonsick, WJ, Jr,

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

MATERIALES Febrero 2013

13.

Enero

12.

22. Morkunas, BT, Sawant, SG, Walker, JA, Omar, AA, ‘‘Flexible, Impact-Resistant Two-Component Epoxy Amine Primer.’’ US Patent 2005/0288456 A1, 2005. 23. Schmitt, RJ, Perez, LA, Montague, RA, Tetenbaum, MT, Van, BEJ, ‘‘Elastomeric Coating Compositions.’’ US Patent 4,692,382, 1987. 24. Bierwagen, G, ‘‘Next Generation of Aircraft Coatings Systems.’’ J. Coat. Technol., 73 (915) 45–52 (2001) 25. Hill, LW, ‘‘Determination of Crosslink Density in Thermoset Coatings.’’ Polym. Mater. Sci. Eng., 77 387–388 (1997) 26. Skaja, A, Fernando, D, Croll, S, ‘‘Mechanical Property Changes and Degradation During Accelerated Weathering of Polyester-Urethane Coatings.’’ J. Coat. Technol. Res., 3 (1) 41–51 (2006) 27. Adhikari, R, Gunatillake, PA, Meijs, GF, McCarthy, SJ, ‘‘The Effect of Diisocyanate Isomer Composition on Properties and Morphology of Polyurethanes Based on 4,4´-Dicyclohexyl Methane Diisocyanate and Mixed Macrodiols (PDMS-PHMO).’’ J. Appl. Polym. Sci., 73 (4) 573–582 (1999) 28. Menczel, JD, Prime, RB, Thermal Analysis of Polymers Fundamentals and Applications. Wiley, Hoboken, NJ, 2009 29. Higginbottom, HP, Bowers, GR, Ferrell, PE, ‘‘Cure of Secondary Carbamate Groups by MelamineFormaldehyde Resins.’’ J. Coat. Technol., 71 (894) 49–60 (1999) 30. Zhai, Y, Zhao, Z, Frankel, GS, Zimmerman, J, Bryden, T, Fristad, W, ‘‘Surface pretreatment based on dilute hexafluorozirconic acid.’’ Proceedings of the Tri-Service Corrosion Conference, 1–16, 2007 31. Smith, P, Miller, C, ‘‘Assessing the Performance of Chromate-Free Pretreatment Options for CARC Systems. Comprehensive Research Efforts Aimed at Prevention and Early Detection of Corrosion in U.S. Military Equipment.’’ Metal Finish., 105 (9) 62–70 (2007)

| Todoempaque

11.

‘‘Cycloaliphatic Polyester Based High Solids Polyurethane Coatings: I. The Effect of Difunctional Alcohols.’’ J. Coat. Technol., 74 (928) 49–56 (2002) Yilgor, I, Yilgor, E, ‘‘Structure–Morphology–Property Behavior of Segmented Thermoplastic Polyurethanes and Polyureas Prepared Without Chain Extenders.’’ Polym. Rev., 47 (4) 487–510 (2007) Dearth, RS, Mertes, H, Jacobs, PJ, ‘‘An Overview of the Structure/Property Relationship of Coatings Based on 4,4´-Dicyclohexylmethane Diisocyanate (H12MDI).’’ Prog. Org.Coat., 29 (1–4) 73–79 (1996) Yoo, H-J, Lee, Y-H, Kwon, J-Y, Kim, H-D, ‘‘Comparison of the Properties of UV-Cured Polyurethane Acrylates Containing Different Diisocyanates and Low Molecular Weight Diols.’’ Fibers Polym., 2 (3) 122–128 (2001) Lange, J, Stenroos, E, Johansson, M, Malmstrom, E, ‘‘Barrier Coatings for Flexible Packaging Based on Hyperbranched Resins.’’ Polymer, 42 (17) 7403–7410 (2001) Choi, M-C, Kim, Y, Ha, C-S, ‘‘Polymers for Flexible Displays: From Material Selection to Device Applications.’’ Prog. Polym. Sci., 33 (6) 581–630 (2008) Wicks, ZW, Jr, Jones, FN, Pappas, SP, Wicks, DA, Organic Coatings: Science and Technology, 3rd ed. Wiley, Hoboken, NJ, 2007 Baboion, R, Corrosion Tests and Standards Applications and Interpretations, 2nd ed. ASTM International, West Conshohocken, 2005 Bierwagen, G, Brown, R, Battocchi, D, Hayes, S, ‘‘Active Metal-Based Corrosion Protective Coating Systems for Aircraft Requiring No-Chromate Pretreatment.’’ Prog. Org. Coat., 68 (1–2) 48–61 (2010) Carson, D, Schmitt, R, Seneker, C, Kuren, T, Wallace, D, ‘‘Flexible Primer Compositions and Method of Providing a Substrate with a Flexible Multilayer Coatings.’’ US Patent 4,720,405, 1988. Carson, DW, Schmitt, RJ, Seneker, CA, Kuren, TAv, Wallace, DR, ‘‘Flexible Primer Compositions and Method of Providing a Substrate with a Flexible Multilayer Coatings.’’ US Patent 4,680,346, 1987. Charves, E, Pulley, DF, Stander, AO, ‘‘Sealant-Primer Coating.’’ US Patent 4,101,497, 1978.

| Todoempaque

46 Enero

Febrero 2013

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE

Febrero 2013

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Luis Prats, Laura Valle, Ramón Alonso y Nuria Herranz

| Todoempaque

Enero

Nociones sobre calidad y seguridad del envase farmacéutico

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Durante el año 2011, la Agencia Española del Medicamento lanzó alertas de calidad sobre más de 400 lotes de diferentes especialidades farmacéuticas, con sus consecuentes retiradas cautelares y definitivas. Dentro de los lotes retirados, más del 40 % fueron debidas a defectos relacionados con el envase [1].

blema que aparezca durante la vida del medicamento), controlar el envase mediante una estrecha colaboración con el proveedor del mismo.

CALIDAD CONCERTADA: COLABORACIÓN PROVEEDORES-LABORATORIO

Estos datos corroboran la importancia del envase dentro del mundo farmacéutico, donde no solo debe ser capaz de proteger y contener el medicamento, sino que también juega un papel imprescindible como elemento de comunicación hacia todos los profesionales implicados en su dispensación y/o administración, así como hacia el mismo paciente.

Durante el proceso de autorización de una nueva especialidad farmacéutica, la legislación europea no discrimina el envase como un simple elemento auxiliar, sino que lo trata como un binomio envase-medicamento, prestando gran atención a su aportación a la estabilidad y seguridad de la forma galénica seleccionada.

Por lo tanto, es de suma importancia para el laboratorio comercializador (ulterior responsable de cualquier pro-

Tras la confirmación del interés de la actividad de una sustancia (en base a su eficacia, parámetros farma-

Uno de los factores más importantes en las primeras fases de selección del tipo y material del envase es la confirmación de la inercia química entre ambos elementos. Puede darse el caso de que el material de acondicionamiento primario (aquel que está en ínti-

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Enero

| Todoempaque

En este punto es necesaria una estrecha colaboración entre el laboratorio y los proveedores del envase. En función de las características del medicamento detectadas por el laboratorio (sensibilidad a la luz, al oxígeno, humedad, temperatura…), se deben seleccionar los requisitos mínimos que debe cumplir el envase. El proveedor del envase analizará dichos requisitos mínimos, y podrá proponer una o varias alternativas de materiales y/o tipos de envases. Una vez se tienen las dos colecciones de datos, comienza el verdadero estudio del envase, cotejando constantemente todos los factores de peso, desde su idoneidad en cada requisito hasta el propio coste del material, para la selección del mejor sistema de envase para el medicamento.

Febrero 2013

cocinéticos…), comienza el estudio de su “comerciabilidad”. Para ello, además de los ensayos para determinar de forma precisa su actividad terapéutica, se selecciona tanto la vía de administración como la forma farmacéutica más adecuada para que sea capaz de alcanzar la biofase en condiciones favorables para actuar. Ambos factores están íntimamente ligados, pues la forma farmacéutica dependerá de la vía de administración y viceversa. Y a su vez, serán dos de los factores de mayor importancia en el proceso de selección del envase, el cual deberá realizarse lo antes posible, ya que debe ser incluido en numerosas fases del desarrollo del nuevo medicamento (estudios de estabilidad acelerados, suministro a los centros para la realización de los ensayos clínicos…).

mo contacto con el medicamento) sea capaz de retirar el principio activo o algún otro componente desde la forma farmacéutica seleccionada (proceso de sorción), o de ceder sustancias (monómeros, metales…) al medicamento, creando en ambos casos situaciones con cierta peligrosidad, como por ejemplo, una posible alteración de la estabilidad del medicamento o de la toxicidad del mismo. Teóricamente, Los materiales de envase que se encuentran descritos en las farmacopeas europea (EurPharm), americana (USP), japonesa o británica no deberían presentar dichos fenómenos en cantidades importantes, aunque se debe confirmar

Figura 1. Procesos de intercambio de masas entre el envase y el medicamento. Migración

POLÍMERO

Sorción

Cuando se trata de un material de envase no descrito en las farmacopeas, bien por su novedad o por sus especiales características, la autoridad competente suele exigir la verificación de la inercia química del material, por esta razón, se llevan a cabo ensayos de sustancias extraíbles y lixiviables (extractables y leachables). Las sustancias extraíbles y lixiviables son componentes del material de acondicionamiento primario que potencialmente po-

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE

drían pasar al medicamento. Las sustancias extraíbles son los compuestos que pueden migrar desde el material del envase cuando se exponen a condiciones exageradas de contacto, tales como disolventes agresivos o elevados tiempos y/o temperaturas. Y las sustancias lixiviables son aquéllas que pueden migrar al medicamento bajo las condiciones normales de almacenamiento, o en condiciones aceleradas durante los ensayos de estabilidad. Los ensayos a llevar a cabo dependerán en gran medida de las exigencias de la autoridad sanitaria encargada de conceder la autorización de la comercialización del medicamento. Estas exigencias, a su vez, dependerán tanto de la vía de administración como de la forma farmacéutica seleccionada y del material del envase. La Guía sobre envases de materiales plásticos en contacto inmediato publicada por la Agencia Europea del Medicamento (EMEA) así lo recomienda como se puede observar en la Figura 2.

| Todoempaque

Enero

Febrero 2013

con algunos ensayos. En este sentido, otro aspecto importante a tener en cuenta es la permeabilidad del polímero, definida como el paso de sustancias (oxígeno, vapor de agua, etc.) desde el interior del envase al exterior y viceversa. Éste parámetro resulta prioritario a la hora de definir el material de envase adecuado para cada medicamento, aspectos como la permeabilidad al oxigeno o al vapor de agua deben ser tenidos en cuenta para garantizar la adecuada conservación del preparado farmacéutico.

Figura 2. Árbol de decisiones sobre la información de material plástico del envase en función de la vía de administración y forma farmacéutica [2]

Empaques de materiales de plástico para medicamentos

para inhalación y administración parenteral u oftálmica

para administración oral, tópica u oftálmica

Dosificación en forma sólida

Dosificación en forma no sólida

Dosificación en forma sólida

Material descrito en Ph europea o en la farmacopea del estado y/o de acuerdo a la legislación de alimentos

•Información general (3,1) •Especificación (3,2)

•Información general (3,1) •Especificación (3,2) •Estudios de interacción

Material descrito en Ph europea o en la farmacopea estatal

•Información general (3,1) •Especificación (3,2) • Estudios de extracción (4) •Estudios de interacción (5) •Interacción toxicológica (6)

Dosificación en forma no sólida

•Información general (3,1) •Especificación (3,2) •Estudios de interacción si son necesarios (5)

•Información general (3,1) •Especificación (3,2) •Estudios de interacción

•Información general (3,1) •Especificación (3,2) •Estudios de extracción (4) •Estudios de interacción (5) •Interacción toxicológica (6)

A pesar de que todo lo comentado anteriormente se refiere casi exclusivamente al periodo previo a la comercialización, la comunicación entre proveedor de envase y laboratorio no termina tras la puesta en el mercado del medicamento. Dicha colaboración debería reforzarse mediante la certificación de la empresa en la norma UNE-EN ISO 15378:2008. La norma UNE-EN ISO 15378:2008 “Materiales de acondicionamiento primario para medicamentos. Requisitos particulares para la aplicación de la Norma ISO 9001:2000, con referencias a las Normas de Correcta Fabricación (NCF)” es un mecanismo para mejorar la forma en la que se comunica el proveedor del envase con el propio laboratorio. Su estructura es idéntica a la norma ISO 9001, pues no es más que la adecuación de dicha norma al ám-

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Febrero 2013 Enero

bito del envase farmacéutico, con unos requisitos más exigentes. Uno de los aspectos más importantes es la gestión de los riesgos que pueden aparecer en cualquiera de los procesos implicados en la fabricación del envase farmacéutico, garantizando un análisis tanto de su probabilidad como de su gravedad.

| Todoempaque

Estos ensayos, al igual que todos los relacionados con el proceso de autorización, son bastante costosos, tanto económica como temporalmente, y se exigen, en ocasiones con ligeras modificaciones, en todos los territorios donde el laboratorio pretenda comercializar el medicamento. Hasta hace relativamente poco tiempo, el laboratorio o los proveedores de envases se veían obligados a repetir los ensayos o realizarlos desde un principio con todos los requisitos que exigía cada administración. Pero gracias a la creación del comité internacional de armonización (ICH) en los años 90, se ha conseguido una convergencia en las exigencias sobre ensayos de los principales mercados farmacéuticos (americano, europeo y japonés), permitiendo un ahorro en los costes de la comercialización internacional y un aumento en la velocidad de introducción de nuevos medicamentos en diferentes países. El ICH está constituido por expertos de las autoridades reguladoras americana, europea y japonesa, y por expertos provenientes de la industria farmacéutica. Su principal función es la armonización de los requisitos para la comercialización de medicamentos, de forma que se eviten la duplicación de ensayos similares. Para ello, se divide en cuatro grupos de actuación: calidad (“Q”), seguridad (“S”), eficacia (“E”) y multidisciplinaria (“M”); cada grupo se encarga de la redacción y publicación de guías fácilmente accesibles y entendibles. Para poder llevar a cabo los ensayos necesarios para obtener la autorización de comercialización en varios territorios.

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Además, la norma estructura una serie de controles necesarios sobre los puntos críticos del proceso, como pueda ser la contaminación de los materiales, el control y calidad de los fluidos implicados (aire, agua, aceites…), el flujo de la materia prima (nueva, deshecho, rechazo…), la formación continua de todo el personal implicado… Y tal vez el aspecto más importante trata sobre la comunicación entre el proveedor de envases y el cliente, la cual debe ser continua y referida a todos los aspectos del proceso productivo, de forma que se produzca un intercambio satisfactorios entre ambos elementos de la cadena de valor del medicamento.

MEDICAMENTOS FALSIFICADOS: EL ENVASE COMO PREVENCIÓN Según la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente un 10% de los medicamentos comprados en el mundo corresponde a falsificaciones, especialmente en aquellos territorios donde el poder adquisitivo de la población les dificulta enormemente la adquisición del mismo. Pero no se trata únicamente de un problema para los países pobres. En el primer mundo, se está observando un aumento importante de la compra de diferentes medicamentos a través de Internet, donde

el anonimato permite al comprador la adquisición de supuestos remedios o perfectas imitaciones de medicamentos con restricciones legales para su dispensación como las hormonas anabolizantes o medicamentos psicótropos, o implicaciones psicológicas asociadas a la imagen social y vida personal. Dichas falsificaciones se ofrecen libremente a través de la red de redes a precios muy inferiores a los reales, y sin ningún tipo de garantía sobre su actividad ni sobre su seguridad/ inocuidad. A pesar de que en Europa la venta por internet de medicamentos no está autorizada. Puesto que es muy difícil añadir al propio medicamento algún elemento anti-falsificaciones más allá de formas y/o colores difíciles de imitar o algún tipo de grabado, el envase se convierte en la mejor herramienta para intentar combatirlas, ya sea directamente en el material de acondicionamiento primario (por ejemplo los blisters) como en el secundario (por ejemplo la caja que agrupa varios blisters). Ante esta nueva situación global, los proveedores de envases están trabajando junto a los laboratorios y los centros tecnológicos de investigación y desarrollo en la búsqueda de nuevas soluciones y herramientas para conseguir soslayar las falsificaciones, apoyándose en el envase inteligente, el cual puede actuar desde diferentes niveles/modos: • Nivel visual. Son medidas que permiten al observador directo comprobar la integridad del acondicionamiento secundario (dispositivos tamper-evidence) o bien detectar la identidad real del medicamento. Son herramientas heredadas de otros campos como puede el papel moneda, y se basan en observaciones visuales sencillas, como tintas que cambian de color, hologramas… En general no son excesivamente caras, y su aplicación es sencilla. • Nivel supervisual. Evolución de las anteriores. Básicamente consisten en impresiones invisibles al ojo desnudo, pero que pueden apreciarse mediante aparatos relativamente sencillos tales como una simple lámpara UV o lentes con algún filtro para observar tintas especiales formando marcas de agua. También se podrían incluir los dispositivos RFID más sencillos. El dispositivo RFID podría ser un adhesivo sobre el acondicionamiento primario o incluido en su estructura interna, o bien resultado de la impresión mediante tintas electrónicas.

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE

• Nivel laboratorio. Este nivel va más orientado hacia el propio laboratorio y las autoridades competentes, para poder determinar si un “medicamento” es genuino, o se trata de una falsificación. En general, consisten en la adición de marcadores especiales, ya sean químicos o RFID, que requieren análisis concienzudos mediante el uso de aparatos más complejos. Permiten conocer el origen del medicamento de forma precisa.

• Tópico 1. Sobre las características y especificaciones del identificador único. Contendrá tanto un número de serie aleatorio como un identificador del laboratorio, lote, caducidad.

Enero

| Todoempaque

Además de los propios laboratorios, y debido al grave problema de salud que implican los medicamentos falsificados, las autoridades sanitarias de prácticamente todos los países se están implicando en la búsqueda de medidas para la prevención y detección de las falsificaciones. De hecho, la Unión Europea ha promulgado la directiva 2011/62/UE donde se trata expresamente la prevención de la entrada de medicamentos falsificados dentro de la cadena de suministro habitual. En el artículo 54 de dicha directiva se establece la obligatoriedad de incluir en el envase un dispositivo para poner de manifiesto la inviolabilidad previa del medicamento y un sistema para comprobar la autenticidad de cada envase individual. Para conseguirlo, la Comisión adoptará la medida mediante actos delegados. Con ello, se espera que los elementos identificadores tengan un carácter y especificaciones únicas para todo el territorio europeo. La Comisión ha establecido una la consulta pública sobre cinco tópicos que finalizará en Abril de 2012. Dichos tópicos son:

Febrero 2013

• Nivel de trazabilidad. Sería un nivel intermedio entre el nivel supervisual y el de laboratorio. Mediante códigos unidimensionales (códigos de barras), bidimensionales (Datamatrix) o elementos RFID, el paciente podría utilizar algún dispositivo común como un Smartphone y leer el código, que le permitirá acceder a una página web o aplicación donde confirmar que el medicamento es genuino, así como acceder a información complementaria a la que incluye el prospecto. A su vez, esta comunicación permitiría al laboratorio recibir información sobre el camino que ha seguido el medicamento, aumentando la trazabilidad de sistema.

• Tópico 2. Sobre las modalidades de verificación. Como se podrá verificar dicho identificador, y quien lo podrá hacer (almacenes de distribución, oficinas de farmacia, farmacias hospitalarias…). • Tópico 3. Sobre la forma y la entidad responsable del almacenamiento de la información de los identificadores para que los elementos autorizados puedan consultarla. • Tópico 4. Listado de medicamentos que incluirán el identificador único. En principio, la directiva 2011/62 solo contempla que deben incluirlo todos los medicamentos sujetos a prescripción médica, dejando de lado las especialidades farmacéuticas publicitarias (E.F.P.). Sin embargo, también deja abierta una puerta a la posibilidad de exclusión para aquellos medicamentos sujetos a prescripción

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

facultativa en los que no se espere una falsificación o esta carezca de impacto remarcable, y el caso contrario, medicamentos no sujetos a prescripción médica con alto índice de falsificación y/o impacto remarcable de la misma. • Tópico 5. Otras cuestiones, tales como el procedimiento para la notificación desde las autoridades hacia la comisión.

MEDICAMENTOS Y EL MEDIO AMBIENTE: ECODISEÑO DEL ENVASE Y REDUCCIÓN EN ORIGEN La sociedad actual está ampliamente concienciada de la necesidad de conservar el medio ambiente frente a todas las agresiones a las que se somete el entorno. Los envases suponen uno de los puntos de actuación prioritarios en las carteras de medidas medioambientales de todos los órganos legislativos, y el sector del envase farmacéutico no se encuentra ajeno a esta problemática. Una de las primeras medidas masivas fue la creación de un sistema integrado de gestión (SIG) de residuos: SIGRE, el cual se encarga de la recogida mediante un sistema de logística inversa desde la oficina de farmacia de todos los residuos de envase generados en el ámbito español, y asegurar un correcto tratamiento de los susodichos.

Además, como representante sectorial, SIGRE permite que los laboratorios se acojan al sistema central de planes empresariales de prevención de residuos (PEP) sectoriales, en vez de realizarlos de forma individual. El objetivo de estos PEP es establecer la estrategia a seguir para lograr una reducción en la cantidad de residuos de envases generados por el sector farmacéutico. Algunos de los principales beneficios de los PEP son: • Valor añadido para las empresas por los beneficios técnicos, económicos, legales, comerciales y sociales conseguidos. • Disminución de los costes por un menor uso de materias primas y energía, y en ocasiones mejora de la productividad (por ejemplo por una reducción de los pasos intermedios). • Aumento de la satisfacción de los pacientes por la introducción de una mejora en el diseño del envase. Aun así, no siempre existe la obligatoriedad de llevar a cabo dicha reducción, pues el laboratorio puede acogerse a limitaciones técnicas (el proceso productivo no permite una reducción), económicas (relacionado con la anterior limitación), y sobre todo, limitaciones legales respecto a la seguridad del medicamento.

• Acondicionamiento terciario. La eliminación de las habituales planchas intermedias entre diferentes pisos de un palet, sumado a una mejora en la estructura de paletización pueden reducir de forma significativa el material de envase requerido para realizar la distribución.

OTROS ASPECTOS DEL ENVASE Además de todo lo que se desgrana en el texto, las autoridades sanitarias van aumentando las exigencias para conseguir la autorización de comercialización, realizando énfasis en diferentes aspectos como la importancia del diseño de los cierres para garantizar la seguridad de los niños (cierres child-resistant) y el acceso de las personas mayores (cierres senior-friendly), la necesidad de la comunicación de la información de forma comprensible hacia el paciente tanto a través del envase como del prospecto, o la ayuda para el reconocimiento del medicamento en personas con deficiencias visuales graves gracias a la impresión braille. Como se puede comprobar, el envase es una de las partes cruciales para la industria farmacéutica y las

Agencia Española del Medicamento. “Alertas de Medicamentos de Uso Humano”. http://www. aemps.gob.es/ informa/alertas/medicamentosUsoHumano/2011/home.htm Última consulta: 08/02/2011

EMEA Committee for medicinal products for human use (CHMP). “Guideline on plastic immediate packaging materials” European Medicine Agency, 2005

Organización Mundial de la Salud, “Medicamentos falsificados”, Nota descriptiva Nº 275 (revisada), de noviembre de 2006.

Tomado de: FarmEspaña Industrial

SEGURIDAD EN EL EMPAQUE Febrero 2013

• Acondicionamiento secundario. Muchos envases clínicos cuentan con acondicionamientos secundarios que agrupan una cantidad definida de acondicionamientos primarios (como varios blisters en una caja, y varias de esas cajas en otra mayor). Si se elimina la caja intermedia, se consigue reducir la cantidad total de envase.

BIBLIOGRAFÍA

Enero

• Acondicionamiento primario. Una aproximación podría ser el cambio de un material de envase pesado como el vidrio en las formas de dosificación líquidas como los jarabes por uno más ligero como el PET. Dicho cambio podría llevarse a cabo siempre que los requisitos del medicamento sean cubiertos por el nuevo envase.

autoridades sanitarias que cada vez está sujeto a un mayor número de requisitos, exigiendo una importante necesidad de estrecha colaboración entre los laboratorios farmacéuticos y los fabricantes de envase, y de un creciente apoyo por parte de los centros de investigación, de forma que se alcancen los objetivos de forma adecuada.

| Todoempaque

El ecodiseño (diseño orientado hacia la obtención de una mejora medioambiental) puede ser abordado desde el sector del envase farmacéutico desde diferentes estrategias, siendo la más común la mejora de la relación entre la cantidad de medicamento envasada y la cantidad de material de envase utilizada. Algunos ejemplos serían:

| Todoempaque

56 Enero

Febrero 2013

NOTAS DEL SECTOR

Jordi Garcés Albuixech1

Director de Diseño, Desarrollo e Innovación de Cinta-Plast S.A.

NOTAS DEL SECTOR Febrero 2013 Enero

Ciertas situaciones implican la producción de un número reducido de unidades, lo cual involucra un incremento de los costos de empaquetado. Como solución, el autor sugiere la incorporación de sistemas de Etiquetas Autoadhesivas en las cadenas de producción, eliminando por completo el coste de utillajes (planchas de impresión y troquel).

| Todoempaque

Nuevas soluciones en etiquetas autoadhesivas para productos farmacéuticos

NOTAS DEL SECTOR Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

TENDENCIAS Y SITUACIÓN EN LA PRODUCCIÓN Hoy en día existen dos tendencias divergentes en cuanto al tamaño de las producciones de los productos farmacéuticos. Una va referida a los productos genéricos en los que priman las grandes producciones para poder reducir costos, y la otra va referida a productos farmacéuticos en los que las producciones son cada vez más pequeñas, bien sea por que su aplicación es minoritaria o porque cada vez se pueden personalizar más los tratamientos. En este último ámbito es donde los costos del packaging se elevan por no poder optimizarse los costos de materiales y puesta en marcha para pequeñas cantidades de producción. Múltiples empresas se enfrentan al problema de la reducción de estos costos intentando combinar fabricaciones, elevar las cantidades de compra, unificar tamaños, medidas, reducir y unificar colores, etc.… Por otro lado esta lucha tiene otras situaciones que vienen a empeorar el problema como son por ejemplo las nuevas normativas locales e internacionales que hacen que no se puedan incrementar stocks por riesgo de cambio en los textos que componen los estuches, prospectos y eti-

quetas. Adicionalmente, el hecho de que para mejorar la competitividad se deban emprender todos los esfuerzos para incrementar las ventas con exportaciones conlleva el tener que producir el mismo producto con packaging impreso en diferentes idiomas que deben cumplir las normativas vigentes de cada país. El colofón final de todo lo expuesto es que estas normativas obligan a incrementar cada vez más la cantidad de información al consumidor lo cual limita en muchos casos la posibilidad de utilizar packaging polivalente en varios idiomas por falta de espacio. Últimamente, y hablo en especial de estos últimos diez años, los equipos de impresión digital han ayudado en gran medida a paliar parte de estos problemas, aunque en mi opinión, los productos farmacéuticos desde siempre han estado necesitados de esta tecnología por tener una variedad de producto muy elevada y unos volúmenes de producción relativamente pequeños por producto, a excepción de los medicamentos de gran consumo que ya de por sí, muchos de ellos, pasaron desde hace mucho tiempo al formato de comprimidos con packaging de blíster que reduce los costos de peso y elimina las etiquetas autoadhesivas.

Por ello se contactó con diferentes fabricantes de dispositivos de impresión y corte de formato pequeño adquiriendo la representación de diversos equipos que pueden hacer frente a los problemas descritos en el punto anterior. Estos equipos pueden ser adquiridos por las propias Empresas Farmacéuticas e implantados en sus cadenas de producción realizando esas pequeñas fabricaciones de Etiquetas Autoadhesivas a todo color eliminando por completo el coste de utillajes (planchas de impresión y troquel). Existen tres tecnologías básicas de impresión a todo color: Ink-jet de tinta pigmentada, Thermal Ink-jet y Toner Led que se pueden utilizar en función de los volúmenes y resistencias requeridas por el producto. Por otro lado también existen dos modelos adicionales de equipos de acabado que pueden aplicar laminación de protección, troquelado digital y corte longitudinal al producto pre-impreso consiguiendo unos resultados totalmente equiparables a los sistemas convencionales.

CAPACIDADES PRODUCTIVAS Y NIVEL DE INVERSIÓN Existen diferentes capacidades productivas dependiendo de los equipos seleccionados que van desde 1.2 metros por minuto hasta 18 metros por minuto y unos anchos de material que van desde los 215 mm a 325 mm que al año pueden representar entre 23,000 y 345,000 metros cuadrados aproximadamente. Los niveles de inversión van desde los 15,000 euros hasta 98,000 euros.

NOTAS DEL SECTOR Febrero 2013

Cinta-Plast S.A., Empresa ubicada en Barcelona, en la que se trabaja desde 1,965 en la fabricación de Etiquetas Autoadhesivas y muy especialmente para el Sector Farmacéutico, se dio cuenta del hecho de que actualmente no es suficiente con contar con equipos convencionales y equipos digitales para la fabricación de Etiquetas Autoadhesivas. Existen actualmente muchas empresas que demandan el poder tener acceso a sistemas de fabricación de Etiquetas Autoadhesivas que puedan cubrir las pequeñas fabricaciones a un precio asequible.

Actualmente existen bastantes materiales homologados para estos sistemas de impresión. Para los sistemas Ink-jet hay homologados papeles blancos brillante y mate, materiales flexibles y con poco gramaje para frascos o ampollas de pequeño diámetro, materiales plásticos como PP, PE y PET y algunos materiales transparentes todos ellos con el coating especial para poder ser impresos por Ink-jet. Para los sistemas Toner Led existe también una gran gama de materiales un poco más estándar ya que no requieren coatings especiales para ser impresos.

Enero

NUEVAS TECNOLOGÍAS

MATERIALES PROCESABLES

| Todoempaque

Pero, como siempre, esto no es suficiente ya que las inversiones en maquinaria digital superan fácilmente los 800,000 euros y los fabricantes de las mismas las preparan para ser más productivas y poder competir con impresoras convencionales, lo cual hace que estos equipos cada vez se vayan desviando de su cometido original no pudiendo resolver gran parte de los tirajes que realmente son cortos y muy personalizados.

NOTAS DEL SECTOR Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

Estos equipos proporcionan una flexibilidad que permite dimensionar la capacidad requerida a un nivel de inversión proporcionado, permitiendo la incorporación de más equipos en caso de crecimiento o incremento de líneas productivas y utilizando una filosofía parecida a la utilizada por las máquinas monocrómicas de Transferencia Térmica tan populares en estos últimos años.

EL VALOR AÑADIDO Hay múltiples ventajas para los usuarios que tienen el perfil adecuado de trabajos que se pueden realizar con estos equipos. Por un lado la reducción drástica de rollos de etiquetas con riesgo de obsolescencia en las estanterías, se puede sustituir material acabado con todo el valor añadido aplicado por una cantidad pequeña de rollos de material autoadhesivo. Por otro la rapidez, ya que muchas veces los últimos detalles de diseño de originales y art works llegan en el último momento y todo el trámite de aprobación de originales puede realizarse “en casa”. Puede implantarse un

sistema JIT de producción. Cualquier variación de código de referencia y/o tamaño no implica coste alguno y se puede aplicar “al momento” ya que no se dependerá de ningún proveedor externo. Las preparaciones de muestras para el departamento de marketing, trials, muestras de homologación etc.… serán reales y se podrán realizar a coste reducido y al momento. Adicionalmente se pude incorporar software para implementar datos variables lo que permite imprimir lotes, caducidades, datos de trazabilidad, personalizaciones especiales, numeraciones secuenciales, secuencias de numeración fractales para autentificación, códigos o impresiones de seguridad etc.… y todo ello al mismo tiempo que se imprime la etiqueta, lo cual elimina la necesidad de remarcar códigos variables con otros sistemas posteriores. Evidentemente también, uno de los valores añadidos clave es no tener que pagar continuas preparaciones de máquina por cambios de modelo o tamaño y el costo de materiales como he referido anteriormente. Hay dos valores añadidos sobrentendidos pero que hacen que realmente estos sistemas tengan su razón de ser y son por un lado “El Color”, ya que la gran mayoría de todas las ventajas anteriormente expuestas ya existían con las máquinas de Transferencia Térmica o Láser y por otro que el producto sea en rollos, lo cual permite la automatización en su aplicación.

LOS OPERARIOS Para hacer funcionar este tipo de equipos se puede optar por dos caminos, el primero es utilizar personal con un mínimo de aptitudes de usuario de informática ya que podrá utilizar diseños y posterior montaje que estén realizados anteriormente por un diseñador gráfico o un pre-impresor aunque con la formación que se imparte adicionalmente a la instalación de los equipos será capaz de poder realizar pequeñas modificaciones de diseño y montaje. El segundo es disponer de un preimpresor o persona habituada a trabajar mínimamente con programas

NOTAS DEL SECTOR

CONCLUSIÓN Estos equipos pretenden ofrecer la posibilidad de integrar verticalmente las producciones de pequeñas cantidades de Etiquetas Autoadhesivas en rollo, creando sinergias internas y eliminando algunos de los obstáculos que tienen este tipo de producciones. Aportan mucha flexibilidad por ser dimensionables y pueden reducir costos tanto de stock como de operatividad, tiempo y scrap. Tomado de: FarmEspaña Industrial

Febrero 2013

Otra de las versiones es un All In One de impresión y corte incorporado sin extracción de malla entre etiquetas en tirajes muy cortos y para aplicación de etiquetas manualmente.

En los dos casos esta formación no toma más de cinco días.

Enero

Existen tres equipos que permiten la impresión con etiquetas pre-troqueladas, lo que permite reducir el nivel de inversión a costa de disponer de etiquetas a las que ya se les haya realizado el troquelado en un proveedor fabricante de etiquetas externo. Esto resulta útil si se utilizan pocos tamaños diferentes de etiquetas. Por el contrario será útil disponer de uno de los sistemas de laminación y corte adicional si se utilizan muchos formatos diferentes, se necesita una protección especial de las etiquetas o si se requiere corte longitudinal para optimizar la impresión en varias columnas de convirtiendo en columna individual al final del proceso para la aplicación automática.

de diseño gráfico del tipo Adobe® Illustrator® o Photoshop® el cual podrá realizar o modificar diseños y montajes completamente después de la formación impartida.

| Todoempaque

DIFERENTES OPCIONES DE CONFIGURACIÓN

NOVEDADES Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

ESTUDIO MEXICANO GANA GRAMMY POR “MEJOR EMPAQUE”

UNIVERSITARIOS CREAN “MEZQUIHARINA”

A pesar de que la industria discográfica constantemente está lanzando innovaciones en lo que a diseño de empaque se refiere, pocas veces esos esfuerzos son reconocidos en certámenes de amplia resonancia. Por ello, los premios Grammy Latino cuentan con una división denominada “Mejor Empaque”, categoría que en la edición de 2012 del concurso fue ganada por el estudio de diseño mexicano MASA.

Vanesa Guadalupe Núñez Muñoz, Cristian Noé Ayala Avilés, Vanessa Viridiana Manríquez Calvillo y Susana Carrera Puga, estudiantes de la carrera de Procesos Alimentarios de la Universidad Tecnológica de San Luis Río Colorado, Sonora, crearon un nuevo producto denominado “Mezquiharina”, que es un derivado del proceso de transformar el fruto llamado mezquite en harina, lo que permite la elaboración de una amplia variedad de alimentos, entre los que se incluyen atole y tortillas.

Miguel Vázquez “MASA” es el artista gráfico fundador del estudio galardonado que lleva por nombre el mismo apodo, él estuvo a cargo de la dirección de arte y diseño de “Cambié de Nombre”, la última producción sonora de la banda venezolana de rock Viniloversus. La idea del embalaje del disco consistió en 16 portadas distintas en las cuales aparecen los miembros de la agrupación a manera de collage, además de amigos cercanos y el mismo MASA. Durante 14 años, MASA ha realizado el arte de más de 40 álbumes para artistas latinos como Los Amigos Invisibles y el Instituto Mexicano del Sonido (IMS), entre otros. Este es el primer Grammy Latino que se otorga a una obra mexicana en la división “Mejor Empaque”; cabe destacar que en el proyecto también participaron Marysol Suastegui y Abel Anaya.

62 GALLETAS QUAKER TIENE NUEVA PRESENTACIÓN EN PERÚ En Lima, capital peruana, Quaker lanzó al mercado una nueva presentación individual de sus clásicas galletas de avena, con lo cual, según la marca de PepsiCo, se ofrece a los consumidores la posibilidad de disfrutar un snack saludable en cualquier momento del día, de forma rápida y a un buen precio. Al respecto, Teresa Málaga, Brand Manager de Quaker, dio a conocer que “como una compañía global de alimentos, seguiremos construyendo un portafolio con productos deliciosos y saludables, cada vez más nutritivos y prácticos, manteniendo siempre la calidad y valor nutricional de nuestra Avena Quaker, nuestra avena de toda la vida”. Esta nueva presentación de 23 gramos (g) de Galletas Quaker se suma a una de 30 g lanzada hace dos años y a otra de tamaño familiar (187 g) que se puso en el mercado en mayo de 2012; los sabores del producto en cuestión son manzana y canela, pasas, y granola.

La invención representará a la universidad sonorense en el Congreso Nacional Agroindustrial- AlimentarioBiotecnológico, que se llevará a cabo el próximo mes de marzo en el estado de Hidalgo, donde los jóvenes buscarán hacerse de un reconocimiento por segunda ocasión, toda vez que en la edición pasada obtuvieron el primer lugar del certamen de productos con la mermelada de dátil “Litad”.

NOVEDADES

INNOVA P&G CON SUS TIDE PODS

Cabe destacar que anualmente P&G invierte cerca de 2,000 millones de dólares en actividades de investigación y desarrollo, lo que resulta en lanzar un promedio de 27 nuevas creaciones cada doce meses. La firma asegura que en Estados Unidos el 98 por ciento de los hogares tiene al menos uno de sus productos en sitios comunes, como el sanitario o armarios.

Comentó que el ron se envasó exactamente el 21 de diciembre a las 6:30 horas ante notario público, tiempo en que se alinearon los astros, y que la línea de fabricación es de 5,125 botellas, cifra que corresponde con el número total de años gregorianos del calendario maya. Sobre la comercialización, detalló que cada ejemplar se venderá a través de internet en 1,697 pesos, cuyo valor abarca el líquido y el envase, hecho artesanalmente a mano. Sobre la importancia de que se produzca dicho ron en el pueblo maya de Tapachula, Chiapas, el empresario dijo a medios que “nosotros estamos asentados en la tierra de los Izapas (lugar en donde se halló el calendario maya) y poco o nada estamos haciendo, nos acabamos de enterar que ni siquiera una camiseta se está promoviendo por Izapa 2012, el cual se menciona fácil pero es el parte aguas de todo un ciclo de 26 mil años que le toma al sol darle la vuelta a la vía láctea".

Índice de Anunciantes COMPAÑÍA Alimempaques S.A. de C.V.

CONTACTO PAG. aclientes@condimentosnaturales.com 3

Expo Láctea 2013 www.expolactea.org 25 Navilux, S.A. de C.V.

www.navitek.com.mx 17

Plastimagen 2013

sergiom@ejkrause.com 5

Tecnoalimentos Expo 2013

ventas@alfapromoeventos.com

4ta forros

Febrero 2013

Jacinto Eduardo Pineda Arenas, Director General de la productora de bebidas alcohólicas Casa Caibarí, anunció que su empresa lanzará una edición especial de ron con motivo del cambio de era previsto por los mayas, cuyo día central fue el 21 de diciembre pasado, cuando aconteció el solsticio más reciente.

Enero

A pesar de no representar en general una invención paradigmática, la compañía asegura que los Tide Pods son su mayor innovación en limpieza para ropa durante casi veinticinco años. En la página oficial de este producto se menciona que además de reinventar la manera de lavar prendas, ofrece una triple ventaja al ser detergente, quitamanchas y abrillantador al mismo tiempo.

PRODUCEN RON MAYA EDICIÓN LIMITADA

| Todoempaque

Tras haber analizado 450 bosquejos y 6,000 pruebas con consumidores, así como invertido decenas de millones de dólares, la multinacional fabricante de bienes de consumo Procter & Gamble (P&G) creó para el mercado estadounidense los Tide Pods, unos diminutos sacos rellenos con detergente líquido que están concebidos para ser introducidos al agua de las lavadoras con el propósito de que sustituyan a las clásicas tasas medidoras de jabón para lavar prendas.

CALENDARIO DE EVENTOS Febrero 2013 Enero

| Todoempaque

EXPO CARNES 2013

Web: www.plastimagen.com.mx

XXVIII Exposición y Convención Internacional de la Industria Cárnica

Plastimagen México es internacionalmente conocida como la exposición de plástico más importante y completa en México y Latinoamérica. Se presentan más de 800 expositores internacionales a lo largo de 27 mil metros cuadrados de exhibición. Los asistentes podrán conocer lo último en tecnología y tendencias mundiales en maquinaria y equipo transformador de plástico, resinas sintéticas, herramientas y moldes, reciclado, materias primas, componentes, producto terminado, instrumentación y control de procesos, entre muchas otras soluciones.

13 al 15 de Febrero, 2013 Sede: Cintermex, Monterrey, Nuevo León, México Organiza: Consejo Mexicano de la Carne E-mail: info@expocarnes.com Web: http://www.expocarnes.com Punto de reunión de los especialistas del sector cárnico en América Latina. Es la Exposición y Convención Internacional de la Industria Cárnica, que cada dos años reúne a proveedores, empacadores y visitantes de los diferentes segmentos del sector cárnico y avícola. Expo Carnes, con un crecimiento continuo del 25% en área de exposición en los últimos eventos, se ha convertido en el foro ideal de los Proveedores de la industria cárnica de todo el mundo para hacer negocios en América Latina.

EXPO PACK GUADALAJARA 2013 Tecnología de envasado y procesamiento 27 de Febrero al 1º de Marzo, 2013 Sede: Expo Guadalajara Guadalajara, Jalisco. México Organiza: PMMI Teléfono: 52 (55) 5545-4254 Fax: 52 (55) 5545-43 E-mail: ventas@expopack.com.mx Web: www.expopack.com.mx Más de 3,000 compradores profesionales de la región Occidente y Bajío asistirán a EXPO PACK Guadalajara 2013. Expertos del envase, embalaje y procesamiento provenientes de Aguascalientes, Colima, Michoacán, Nayarit, San Luis Potosí, Guanajuato, Jalisco, Querétaro y Zacatecas. Los profesionales del envase, embalaje y procesamiento que asisten colaboran en una gran variedad de industrias, las cuales comprenden alimentos, bebidas, electrónicos, automotriz, farmacéutica, artes gráficas, cuidado personal y química, entre otras.

PLASTIMAGEN 2013 12 al 15 de Marzo, 2013 Sede: Centro Banamex Organiza: E.J. Krause de México Tel. 52 (55) 1087 1650 Fax: 52 (55) 5523 82 76 E-mail: sergiom@ejkrause.com

EXPOLÁCTEA 2013 Donde la innovación, el oficio y los negocios convergen 20 al 22 de Marzo Sede: Centro de Convenciones Tres Centurias, Aguascalientes, Aguascalientes, México Organiza: Konfest México Teléfono (radio localizadores): +52*986798*2 y 52*986798*3 E-mail: v1.casadelqueso@gmail.com y alejandro.konfest@gmail.com Web: www.expolactea.org Expoláctea es la única exposición en México que presenta toda la gama de áreas de interés para la industria láctea, en donde encontrarás talleres especializados impartidos por expertos en temas relacionados con este sector, así como mesas de negocio y eventos sociales. Paralelamente a la exhibición de productos y servicios, se llevarán a cabo junto con Expoláctea el Congreso Internacional sobre Mastitis y Calidad de Leche; talleres sobre nutrición, buenas prácticas, sanidad, regulación y normas, aplicación de HACCP y norma ISO 22000, por mencionar algunos temas; talleres de Expoqueso, donde el fabricante encontrará soluciones y tendencias en distintos temas del sector; y visitas a plantas procesadoras de leche y explotaciones lecheras, entre otras actividades.

TECNOALIMENTOS EXPO 2013 6 al 8 de Agosto, 2013 Sede: WTC, Ciudad de México Organiza: Alfa Promoeventos Tel. 52 (55) 5582 3342 E-mail: seminarios@alfapromoeventos.com, ventas@alfapromoeventos.com Web: www.expotecnoalimentos.com Punto de reunión para los profesionales de la industria alimentaria, en donde una vez al año los principales proveedores del sector y productores de alimentos se encuentran para hacer negocios y favorecer los resultados de sus respectivas empresas.