Por que o PET é amplamente utilizado em embalagens de alimentos? Quais são suas vantagens?

PET (tereftalato de polietileno) tornou-se um dos materiais mais utilizados em embalagens de alimentos devido à sua combinação única de propriedades. A seguir detalhamos a lógica por trás de seu uso generalizado em embalagens de alimentos, com foco em suas principais características, vantagens de aplicação, possíveis desvantagens e considerações e técnicas de processamento.

Folha de plástico AHD PET transparente

I. Principais características do PET: a base para embalagens de alimentos

PET é um poliéster semicristalino com uma estrutura de cadeia molecular regular (unidades repetitivas -O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO). Combinado com suas propriedades físicas e químicas processadas, é naturalmente adequado para necessidades de embalagens de alimentos:

Excelente transparência: As cadeias moleculares estão compactadas e não possuem cristalinidade óbvia (ou o grau de cristalinidade pode ser controlado). Sua alta transmitância luminosa (acima de 90%) permite ao consumidor observar diretamente o conteúdo (por exemplo, sucos, bebidas, condimentos).

Leve e Alta Resistência: Sua densidade é de aproximadamente 1,38 g/cm³ (muito menor que o vidro), e sua alta resistência mecânica por unidade de peso (resistência à tração aproximadamente 50-70 MPa, resistência à flexão aproximadamente 90-120 MPa) reduz o consumo de energia de transporte e custos de embalagem.

Forte estabilidade química: É resistente à maioria dos ácidos, álcalis, óleos (como sucos cítricos e óleos vegetais) e solventes orgânicos de qualidade alimentar e é improvável que reaja com o conteúdo (como lixiviar substâncias nocivas ou causar deterioração de alimentos).

Propriedades de barreira moderada: Oferece propriedades de barreira superiores ao oxigênio (O₂) e ao vapor de água (H₂O) em comparação com PE e PP (polietileno e polipropileno), retardando efetivamente a oxidação dos alimentos ou a exposição à umidade por curtos períodos (vários meses). No entanto, as suas propriedades de barreira a óleos e gorduras (por exemplo, contacto prolongado com alimentos fritos) e ao dióxido de carbono (CO₂) são fracas (exigindo laminação com outros materiais).

Alta Segurança: Está em conformidade com os principais padrões globais de materiais em contato com alimentos e não libera substâncias tóxicas sob uso normal (por exemplo, migração extremamente baixa de antimônio e oligômeros).

Excelente processabilidade: Apresenta excelente fluidez no fundido (temperatura de processamento de aproximadamente 250-280°C) e pode ser formado usando uma variedade de processos, incluindo moldagem por injeção, moldagem por sopro e extrusão, tornando-o adequado para produção automatizada em larga escala.

Folha PET transparente

II. As principais vantagens do uso generalizado do PET em embalagens de alimentos

Com base nas características acima, as vantagens do PET em embalagens de alimentos podem ser resumidas como um triplo equilíbrio de “funcionalidade, economia e adaptabilidade”:

1. Adaptabilidade Funcional: Atendendo a Diversas Necessidades de Embalagem

Embalagem de bebidas: A transparência mostra a cor da bebida (por exemplo, sucos e chás); propriedades de alta barreira retardam o crescimento microbiano e a perda de sabor (por exemplo, garrafas de refrigerante precisam manter suas bolhas e doçura por muito tempo); garrafas leves reduzem os custos de envio e são resistentes à quebra.

Embalagens de alimentos prontos para consumo: Por exemplo, em bandejas de sanduíches e caixas de frutas, o PET aproveita sua resistência a baixas temperaturas (sem rachaduras a -40°C) e resistência a óleo (exposição de curto prazo a óleos vegetais) combinada com uma camada de selagem térmica (por exemplo, composto de PE) para obter um efeito selado e de conservação fresca.

Embalagens para produtos secos/padaria: As propriedades de alta barreira ao oxigênio retardam a oxidação e a deterioração de biscoitos e nozes, enquanto o filme transparente facilita a identificação do produto.

2. Economia: Equilibrando Custo e Desempenho

Os preços das matérias-primas PET são mais baixos do que os de materiais como vidro e alumínio, e sua eficiência de processamento é alta (por exemplo, o processo de moldagem por injeção e sopro oferece um ciclo de tempo curto), tornando-o adequado para produção em larga escala.

3. Potencial Ambiental: A reciclabilidade apoia uma economia circular

O PET é atualmente um dos plásticos mais reciclados (globalmente, aproximadamente 20%-30%, e na China, aproximadamente 30%-40%). Pode ser reciclado fisicamente (limpeza, pelotização por fusão) em novas embalagens (por exemplo, fibras, embalagens não alimentícias) ou reciclado quimicamente (despolimerização em monômeros para repolimerização).

III. Potenciais desvantagens do PET e considerações de uso

Embora as folhas de tereftalato de polietileno ofereçam vantagens significativas, suas limitações devem ser evitadas:

1. Resistência limitada à temperatura

A temperatura de transição vítrea (Tg) do PET é de aproximadamente 78°C, e sua temperatura operacional de longo prazo não deve exceder 60-70°C (a resistência de curto prazo é de 80-90°C). Se usado para bebidas quentes ou submetido a esterilização em alta temperatura, ele amolecerá, deformará e até mesmo liberará oligômeros.

Nota: As garrafas PET em embalagens de alimentos são usadas principalmente para bebidas frias (como água mineral e bebidas carbonatadas) ou alimentos em temperatura ambiente (como condimentos). Para bebidas quentes, devem ser utilizados materiais resistentes a altas temperaturas (como PP).

2. Desafios de degradação e reciclagem

Embora o PET seja reciclável, leva centenas de anos para se degradar no ambiente natural. Misturá-lo com outros plásticos (como PE e PP) reduz o seu valor de reciclagem. Alguns PET reciclados de baixa qualidade podem não atender aos padrões de contato com alimentos devido a contaminantes residuais (como detergentes e microorganismos).

Nota: É necessária uma classificação de reciclagem rigorosa e devem ser utilizados processos de reciclagem compatíveis (por exemplo, o rPET da UE deve estar em conformidade com a certificação de contacto com alimentos da EFSA).

3. Risco de degradação do desempenho óptico

A exposição prolongada à luz ultravioleta (UV) ou a altas temperaturas pode causar fotooxidação ou oxidação térmica do PET, levando à quebra da cadeia molecular e ao amarelecimento (por exemplo, garrafas PET de molho de soja podem ficar amarelas após armazenamento a longo prazo).

Solução: Adicione absorvedores de UV ou aplique um revestimento bloqueador de UV para melhorar a resistência às intempéries.

4. Tecnologia de processamento para embalagens de alimentos PET

O PET requer processos específicos para formar embalagens. Os processos comuns incluem:

1. Moldagem por injeção e sopro (ISBM)

Aplicações: Garrafas de bebidas (como garrafas de água mineral) e garrafas de óleo transparentes.

Processo:

① Moldagem por injeção em pré-formas de garrafas (Parison): Os pellets de PET são aquecidos a 260-280°C para derreter e injetados em um molde para formar uma pré-forma transparente (espessura da parede de aproximadamente 1-3 mm).

② Moldagem por estiramento + sopro: A pré-forma é aquecida acima de sua Tg (aproximadamente 90-110°C) usando radiação infravermelha. Ele é então esticado axialmente (taxa de estiramento de aproximadamente 3-5x) por uma haste de estiramento enquanto simultaneamente sopra ar de alta pressão (0,5-1,5 MPa) na garrafa para orientar as cadeias moleculares e formar a forma final da garrafa (espessura de parede uniforme e transparência extremamente alta).

Controles principais: A temperatura e a proporção do estiramento afetam diretamente a resistência e a transparência da garrafa (o estiramento excessivo pode levar à cristalização e ao branqueamento).

2. Moldagem por extrusão e sopro (EBM)

Aplicações: Recipientes PET de grande capacidade (como grandes garrafas de bebidas e garrafas de condimentos).

Processo:

① Extrusão de tarugos tubulares: os grânulos de PET são derretidos em uma extrusora e extrusados através de uma matriz circular para formar um tarugo tubular.

② Moldagem por sopro: O tarugo é fixado em um molde, uma haste de sopro é inserida e o ar comprimido é introduzido. O tarugo se expande e se adapta à parede do molde. Após o resfriamento, é desmoldado formando um recipiente.

Limitações: A transparência é ligeiramente inferior à da moldagem por injeção e sopro (devido à taxa de resfriamento mais lenta, pode ocorrer uma leve cristalização). É usado principalmente em aplicações onde a transparência não é uma prioridade.

3. Termoformagem

Aplicações: Bandejas descartáveis para alimentos (como caixas de frutas e lancheiras) e tampas de lancheiras.

Processo:

① Preparação da folha: Os grânulos de PET são derretidos em uma extrusora e extrusados através de uma matriz T em folhas grossas (aproximadamente 0,2-1 mm de espessura). A calandragem é realizada por meio de rolos de resfriamento.

② Aquecimento e Amolecimento: A chapa é aquecida em um forno (aquecimento radiante ou de contato) a uma temperatura acima de sua Tg (aproximadamente 100-120°C), amolecendo-a até um estado plástico.

③ Moldagem: A folha amolecida é colocada sobre um molde e formada por sucção a vácuo ou pressão (por exemplo, formação de bolhas). Após o resfriamento, a folha é aparada para obter o produto acabado.

Otimização: Para melhorar as propriedades de barreira e a resistência à temperatura, muitas vezes é laminado com PE ou CPP (polipropileno fundido) (por exemplo, bandejas PET/PE).

4. Moldagem por injeção

Aplicações: Acessórios para pequenas embalagens de alimentos (por exemplo, tampas de garrafas, porta-etiquetas), bandejas rígidas para alimentos (por exemplo, formas para assar).

Processo: Os pellets de PET são aquecidos e derretidos e, em seguida, injetados na cavidade do molde através do parafuso da máquina de moldagem por injeção. O resfriamento e a solidificação são então alcançados. O projeto do molde (por exemplo, circuitos de resfriamento) deve ser cuidadosamente considerado para evitar empenamento ou amarelecimento causado pela cristalização.

Resumo

O PET, com sua alta transparência, leveza, alta resistência, estabilidade química, fácil processamento e segurança de contato com alimentos, tornou-se um produto versátil em embalagens de alimentos, dominando particularmente as embalagens de bebidas, produtos prontos para consumo e produtos secos. Apesar de deficiências como resistência limitada à temperatura e propriedades de barreira insuficientes, a sua aplicação continua a expandir-se através da laminação, modificações para melhorar a barreira e reciclagem padronizada. No futuro, com o desenvolvimento de tecnologias de reciclagem (como a reciclagem química) e de novos PET modificados (como o PET de base biológica e o PET de alta barreira), a sustentabilidade e a funcionalidade do PET nas embalagens de alimentos serão ainda melhoradas.