Las pruebas de permeabilidad y las barreras: ¿qué se puede medir… y por qué?

Hay diferentes maneras de trabajar con los cálculos de la tasa de permeabilidad, dependiendo de lo que se esté probando y del tipo de prueba que se necesite llevar a cabo.

Si quieres averiguar cuánto oxígeno permea a través de tu envase, o si necesitas analizar el paso del vapor de agua a través de las películas y barreras de envasado, hay un instrumento de prueba de permeabilidad a tu medida.

Entonces, ¿cuáles son los tipos populares de instrumentos de prueba de permeabilidad? Pues bien, nuestros clientes suelen recurrir a nosotros para que les ayudemos con diferentes tipos de pruebas: pruebas de permeabilidad al oxígeno y pruebas de permeabilidad al vapor de agua. Y ahora nos tomaremos un poco de tiempo para explorar ambos.

Prueba de permeabilidad al oxígeno y prueba de permeabilidad al vapor de agua

Estos métodos de comprobación, más comunes en las industrias alimentaria y de bebidas, son excelentes para el control de calidad de su envase o materiales de envasado, una consideración clave para los productores de alimentos cuyas mercancías se envasan en atmósfera modificada, cuando es esencial limitar el oxígeno para inhibir el crecimiento de microorganismos. ¡Esto prolongará la vida útil y mantendrá sanos a sus clientes!

Puede que sea el gas que da la vida, pero el oxígeno puede destruir el aroma y la vitamina C, y afectar al sabor de tus productos. ¿Quieres comprobar las propiedades de barrera de las láminas que has seleccionado para tu envase acabado y determinar su permeabilidad al oxígeno? Es importante elegir una prueba de permeabilidad al oxígeno de alta calidad.

Las propiedades de barrera contra el oxígeno de los materiales de envasado han mejorado enormemente en los últimos años. Por ejemplo, el tereftalato de polietileno (PET). Es una forma de poliéster que se extruye -o se moldea- en botellas y recipientes de plástico para envasar alimentos y bebidas, productos de cuidado personal y muchos otros productos de consumo. Hoy en día, una botella de PET puede lograr resultados impresionantes, como 0,015 cm³/botella de un litro, por día.

En la industria se suele medir la permeabilidad al oxígeno de una lámina antes de incorporarla al envase, ya que el proceso de calentamiento, estiramiento y formación puede afectar a sus propiedades.

Nuestra guía de pruebas de permeabilidad te permite acceder a información sobre la forma en que nuestros instrumentos asequibles y precisos te permiten determinar con exactitud tu índice de transmisión de oxígeno (OTR).

Prueba de permeabilidad al vapor de agua

Huelga decir que no quieres que el vapor de agua atraviese sus láminas y barreras de envasado. Es obvio por qué no se querría esto en el sector de la alimentación: a nadie le gustan las patatas fritas empapadas. Pero también es una consideración vital y más exigente para nuestros clientes que trabajan con productos electrónicos muy sensibles en los sectores de la automoción o el aeroespacial, por ejemplo.

Para medir la permeabilidad al vapor de agua a través de un material, es necesario conocer el índice de transmisión de vapor de agua (WVTR) o el índice de transmisión de vapor de humedad (MVTR). En pocas palabras, este cálculo de la tasa de permeabilidad le muestra la masa de vapor de agua que se transmite a través de un área medida en una unidad de tiempo específica bajo condiciones específicas de temperatura y humedad.

Los analizadores de vapor de agua permiten conseguirlo. En la actualidad, la mayoría de los instrumentos disponibles ofrecen un amplio rango de medición de 0,002-1000 g/m²/día y un control preciso de la temperatura, la humedad y el flujo. Esto le permite obtener resultados precisos y repetibles. Ya sea que los necesite para pruebas de investigación y desarrollo de la tasa de transmisión de agua (wvtr) en materiales de película de empaque tanto actuales como de nueva formulación, o para pruebas rápidas de control de calidad.

Al realizar un cálculo de la tasa de permeación, también es muy importante considerar la temperatura y su impacto en las tasas de permeación. Incluso un solo aumento o disminución de un grado en la temperatura puede alterar considerablemente los resultados. Nuestros clientes en la industria del embalaje son susceptibles a esto. Por tanto, controlar correctamente la temperatura durante tus experimentos es vital para obtener resultados precisos y repetibles.

Podemos ayudar con todo esto. Industrial Physics lleva más de 30 años ayudando a sus clientes con pruebas de permeabilidad, en múltiples sectores. Nuestros instrumentos de permeación versátiles y fáciles de operar contienen sensores de la más alta calidad en el mercado. Ofrecen resultados rápidos y lecturas precisas… incluso en los niveles más bajos.

Tanto si necesitas una prueba de permeación para apoyar tu investigación y desarrollo como para permitir procesos de prueba de control de calidad eficaces, tenemos los dispositivos de prueba de permeación de oxígeno, gas y vapor de agua para hacer el trabajo; incluso podemos ayudarte con el desarrollo de productos, análisis de terceros o servicios de investigación académica.

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Técnicas de medición de la permeabilidad al vapor de agua

Tradicionalmente, un sistema de medición de pruebas WVTR y de cálculo de la tasa de permeabilidad consiste en una cámara húmeda y otra seca adyacente, separadas por una lámina de material de barrera. Observando la “Ley de Fick”, se puede utilizar un control estricto de los ambientes húmedos y secos para calcular la tasa de transmisión de vapor de agua a través de una barrera. La ley establece que la difusión a través de una barrera es una función lineal del gradiente de concentración a través de la barrera y su espesor.

El método de detección más común para la medición de la permeación del vapor de agua es el método de absorción espectral de luz infrarroja (IR).

El NDIR (infrarrojo no dispersivo) está bien establecido y es popular para las pruebas de permeabilidad. Suele basarse en la absorción de un único pico filtrado ópticamente.

Además, la opción de sensor coulométrico, de última tecnología, el P ₂ 0 ₅ , con un nuevo estándar ASTMF3299-18. Se basa en la corriente de electrólisis del vapor de agua absorbido en un material higroscópico.

Los patrones de calibración para instrumentos de medición de vapor de agua

La mayoría de los instrumentos de prueba de permeación basados en sensores IR tienen una respuesta característica a la concentración de vapor de agua. Esto se debe al diseño del detector del instrumento, que puede estar sujeto a la deriva con el tiempo. Por lo tanto, estos dispositivos necesitan una calibración periódica.

Por el contrario, los sensores culombimétricos P ₂ 0 ₅ siguen la ‘Ley de Faraday’, que se relaciona con la disociación electroquímica de una molécula de agua en precisamente dos electrones; proporcionando así una corriente absolutamente relacionada con los niveles de consumo de agua.

Los estándares de calibración están disponibles en forma de botellas de gas trazables, que producen estándares en el rango de 5 a 2000 ppbv.

Las diferencias en los instrumentos comerciales de medición de vapor de agua

Existen dos clases de instrumentos comerciales de prueba de permeabilidad para medir la tasa de transmisión de vapor de agua que suelen estar disponibles. Se trata de los diseños de absorción espectroscópica NDIR y los instrumentos coulométricos.

Los instrumentos de prueba de permeabilidad espectroscópica NDIR no son absolutos, por lo que será necesaria una calibración periódica con respecto a un estándar para combatir cualquier deriva y mantener la precisión.

La medición de la tasa de transmisión de vapor de agua coulométrica suele requerir un poco más de mantenimiento del sensor, pero aparte de eso, los instrumentos digitales modernos son sencillos y fáciles de usar. Las ventajas son las mediciones absolutas, directamente relacionadas con la cantidad precisa de vapor de agua transmitida, que no requieren el uso de un estándar. Los últimos instrumentos ya han superado la sensibilidad de los tipos NDIR, con nuevas mejoras a su alcance.