Cálculos de Embalagem

Estudar Embalagem utilizando Isotermas

Uma corredora retirou do fundo da sua mochila de ginástica um sache individual de bebida esportiva, rasgou-o para abrir e inclinou-o dentro da garrafa de água. Nada aconteceu.  A mistura em pó, agora um aglomerado duro estava preso no pacote.

Misturas de bebidas isotônicas em pó em porções individuais são um segmento de mercado crescente.  Para os consumidores, eles são “verdes”, convenientes e acessíveis. Para fabricantes e varejistas são rentáveis, com custo significantemente mais baixo para transportar e estocar do que as bebidas prontas para beber.  

Custo da Embalagem é o Alvo
Elas são de fato o produto ideal, mas colocaram os holofotes na embalagem. Isso se deve aos dois principais ingredientes dos saches de bebidas esportivas, a mistura para beber e ... a embalagem.   

Cada sache é uma porção única, de modo que a embalagem contabiliza mais de 50% do custo de matéria-prima do produto. O principal objetivo da embalagem é conservar a mistura da bebida com escoamento livre – abaixo da aw crítica -  ao longo da vida de prateleira do produto.

 
Excesso de Embalagens Mordem os Lucros
Historicamente, muitos poucos fabricantes escolheram cientificamente suas embalagens. Geralmente eles utilizam abordagem empírica: embalagens exageradas para evitar problemas e somente fazem mudanças quando ocorrem problemas.
Especialmente para produtos de dose única ou porção individual  os lucros são cortados significantemente. Em casos como este, quando são requeridas manobras hábeis entre o custo e a qualidade as informações científicas ajudam. Entre com uma isoterma de alta resolução.

Valor Crítico de aw
O ponto inicial para cálculos de embalagem é o valor de atividade de água crítico. Em tempos passados, este ponto era difícil de conseguir —  a velha tecnologia de isoterma acadêmica não pode mostrar os pontos de inflexão. A capacidade do AquaSorp de obter um ponto preciso torna possível o cálculo do tipo de embalagem.

Esta curva mostra o ponto da transição vítrea para uma formulação de bebida em particular:

Cálculo da Condutância da Embalagem
Usando cálculos simplificados de embalagens (disponível em Fundamentals of Isotherms e em planilha Excel), nós avaliamos 4 tipos diferentes de embalagens para mistura de bebidas – a embalagem original e três alternativas.  Sob condições de abuso de umidade (25°C, 75% umidade), aqui estão os resultados:

Um par de Questões
Evidentemente a embalagem original tinha o melhor desempenho. Mas esses resultados levaram a duas grandes questões.  Primeira, 7.812 dias de vida de prateleira sobre a embalagem? Talvez haja um espaço para se cortar, embora as alternativas escolhidas fossem muito fracas.

Segunda, nós perguntamos por que uma embalagem com vida útil de 7812 dias falhou após apenas um par de meses esquecida no fundo da mochila de ginástica? Então nós corremos um outro teste e conseguimos uma resposta simples: o vestiário.

Abuso do Cliente
O vestiário praticamente define as condições de abuso, e corremos um teste para simular esse abuso (40° C, 75% umidade, embora muitos vestiários que conhecemos cheguem a  85 ou 90%) que mostrou algo surpreendente:

O sache tipo palito da bebida esportiva em sua embalagem original pode ir do “com fluidez ao empedrado” em menos de um mês em condições de vestiário. (No caso de você estar se perguntando por que o original continua batendo as embalagens 2 e 3 com condutância mais baixa, essas embalagens tinham a área superficial mais larga do que a original).

Condutância é dependente da temperatura, às vezes extremamente, como mostram os dados da “embalagem original”.  E a Taxa de Trasmissão de Vapor de Água (WTVR) com os dados em conformidade com a ASTM não fornece informação sobre condutância em nenhuma temperatura a menos que você saiba sob quais condições correram o teste.

Resolver a Equação da Embalagem
Assim os fabricantes da bebida pagam a mais pelo excesso de embalagem e os consumidores continuam insatisfeitos. A única maneira de resolver a equação da embalagem é com dados concretos.  AquaSorp com isotermas de alta resolução permite que você utilize equações simplicadas de atividade de água para:

--determinar a real condutância de vapor da embalagem.
--computar o tempo antes do produto embalado alcançar o aw crítico sob diferentes condições.
--estabelecer a condutância da embalagem necessária para atender aos requisitos da vida útil  
--encontrar a aw do produto após um certo período de tempo sob diferentes condições.

    Exemplo 1: Fazer modelos com mistura de ingredientes
    Exemplo 2: Definir especificações para GQ/CQ
    Exemplo 3: Definir pontos críticos
    Exemplo 5: Predizer os efeitos do abuso de temperatura

Veja o instrumento que gera isotermas