WVTR vs. OTR: Qual Ensaio de Barreira Usar na Sua Embalagem?

WVTR mede a passagem de vapor de água pelo material da embalagem, enquanto OTR mede a passagem de oxigênio. Portanto, a escolha entre os dois ensaios depende do agente que pode comprometer o produto: umidade, oxigênio ou ambos.

Produtos higroscópicos, pós, medicamentos e alimentos que precisam permanecer crocantes costumam exigir controle de WVTR. Produtos sujeitos à oxidação, rancificação, alteração de cor, perda de aroma ou degradação de princípios ativos geralmente precisam de avaliação de OTR.

Em muitas aplicações, porém, não é tecnicamente seguro escolher apenas um deles. Uma embalagem pode apresentar excelente barreira ao oxigênio e permitir a entrada de vapor de água, ou ter ótimo desempenho contra a umidade e não proteger adequadamente contra a oxidação.

A decisão correta começa pelo produto, pelas condições de armazenamento e pela vida útil esperada, não apenas pelo tipo de material utilizado na embalagem.

Qual é a diferença entre WVTR e OTR?

A diferença está na substância cuja transmissão é medida.

Quanto menor o resultado, maior tende a ser a barreira do material ao agente analisado. Essa interpretação, entretanto, só é válida quando os resultados foram obtidos em condições comparáveis de temperatura, umidade relativa, espessura e método de ensaio.

WVTR e OTR não são dois nomes para o mesmo teste. Também não devem ser tratados como substitutos. Eles respondem a perguntas diferentes sobre o desempenho da embalagem.

O que é WVTR?

WVTR é a sigla para Water Vapor Transmission Rate, ou taxa de transmissão de vapor de água. O ensaio determina quanto vapor de água atravessa uma determinada área do material durante um intervalo de tempo, sob condições controladas.

O resultado costuma ser expresso em gramas por metro quadrado por dia, como:

g/(m²·dia)

O ensaio WVTR ajuda a verificar se a embalagem oferece proteção suficiente contra a entrada ou a saída de umidade.

A ASTM F1249, uma das principais referências para esse tipo de avaliação, estabelece um método instrumental com sensor infravermelho modulado para determinar a transmissão de vapor de água em materiais de barreira flexíveis. A própria ASTM destaca a relação do WVTR com a estabilidade e a vida útil de produtos embalados.

Quando a umidade pode comprometer o produto?

A entrada de vapor de água pode provocar empedramento, perda de crocância, alteração de textura, degradação química, dissolução de componentes e mudanças no comportamento do produto.

A saída de umidade também pode ser indesejada. Ela pode causar ressecamento, perda de massa, alteração de consistência e redução da qualidade sensorial.

Por isso, o WVTR pode ser determinante para produtos como:

• biscoitos, cereais, snacks e alimentos desidratados;
• cafés, pós, temperos e ingredientes secos;
• medicamentos e suplementos higroscópicos;
• produtos químicos sensíveis à umidade;
• cosméticos cuja estabilidade depende da retenção de água;
• dispositivos e componentes que precisam permanecer secos.

O que é OTR?

OTR é a sigla para Oxygen Transmission Rate, ou taxa de transmissão de oxigênio. O ensaio mede a quantidade de oxigênio que atravessa o material da embalagem em condições definidas de temperatura e umidade relativa.

Uma das unidades mais utilizadas é:

cm³/(m²·dia)

O método descrito na ASTM D3985 determina a taxa de transmissão de oxigênio em filmes, chapas, laminados, coextrusados e outros materiais por meio de sensor coulométrico.

Quando é necessário avaliar o comportamento do material sob umidade relativa controlada, a ASTM F1927 pode ser aplicável. Essa diferenciação é importante porque a umidade pode modificar significativamente a barreira ao oxigênio de determinados polímeros.

Quando o oxigênio pode comprometer o produto?

A presença de oxigênio pode acelerar reações de oxidação responsáveis por alterações de cor, aroma, sabor, composição e estabilidade.

Em alimentos com gorduras, por exemplo, a oxidação pode contribuir para o desenvolvimento de sabor e odor de ranço. Em medicamentos e cosméticos, pode favorecer a degradação de ingredientes sensíveis. Em determinados produtos, também pode modificar pigmentos ou reduzir a preservação do aroma.

O OTR costuma ser especialmente relevante para:

• óleos, castanhas e alimentos ricos em gordura;
• café e produtos sensíveis à perda de aroma;
• carnes, queijos e alimentos processados;
• medicamentos e princípios ativos oxidáveis;
• cosméticos com óleos, fragrâncias ou antioxidantes;
• embalagens com atmosfera modificada;
• produtos químicos sensíveis ao oxigênio.

WVTR ou OTR: como escolher o ensaio correto?

A escolha deve partir do mecanismo de degradação predominante.

Se a principal preocupação for ganho ou perda de umidade, o WVTR tende a ser o ensaio prioritário. Se o risco estiver relacionado à oxidação, o OTR costuma ser mais relevante. Quando os dois fatores podem afetar o produto, os dois ensaios devem ser considerados.

Use WVTR quando o principal risco for:

• absorção de umidade pelo produto;
• perda de crocância;
• aglomeração ou empedramento;
• ressecamento;
• perda de massa;
• alteração de textura causada pela água;
• instabilidade de ingredientes higroscópicos.

Use OTR quando o principal risco for:

• oxidação de gorduras e óleos;
• rancificação;
• alteração de cor;
• degradação de ingredientes sensíveis;
• perda de aroma;
• manutenção da atmosfera interna;
• contato do produto com oxigênio durante o armazenamento.

Avalie WVTR e OTR quando:

• o produto for sensível simultaneamente à umidade e ao oxigênio;
• a embalagem tiver estrutura multicamada;
• houver troca de fornecedor ou alteração de espessura;
• um novo material estiver sendo homologado;
• a empresa estiver desenvolvendo uma embalagem com menor uso de material;
• a vida útil real estiver abaixo do esperado;
• houver necessidade de comparar diferentes estruturas de embalagem.

Escolha WVTR para avaliar barreira à umidade, OTR para avaliar barreira ao oxigênio e ambos quando esses dois agentes influenciarem a estabilidade do produto.

Exemplos de escolha por tipo de produto:

Snacks, biscoitos e alimentos crocantes

O WVTR costuma ser indispensável porque a entrada de umidade pode comprometer rapidamente a textura. O OTR também pode ser necessário quando o produto contém gorduras suscetíveis à oxidação.

Nesse caso, avaliar somente o vapor de água pode proteger a crocância, mas não demonstrar proteção suficiente contra rancificação.

Café

O café pode sofrer com oxigênio, umidade e perda de compostos aromáticos. Por isso, a caracterização de barreira pode exigir mais de um ensaio.

O OTR ajuda a avaliar a proteção contra a entrada de oxigênio. O WVTR permite verificar o controle da umidade. Dependendo do sistema utilizado, análises adicionais podem ser necessárias para avaliar a embalagem completa, sua válvula, suas selagens e a manutenção da atmosfera interna.

Medicamentos e suplementos

Comprimidos, cápsulas, pós e outros produtos farmacêuticos podem ser sensíveis tanto à umidade quanto ao oxigênio. A definição do ensaio deve considerar a estabilidade do princípio ativo, os excipientes, a apresentação do produto e as condições previstas de armazenamento.

Um resultado de barreira isolado não substitui o estudo de estabilidade, mas fornece dados importantes para selecionar e comparar materiais de embalagem.

Carnes, queijos e produtos em atmosfera modificada

O OTR pode ser decisivo quando a embalagem precisa limitar a entrada de oxigênio ou manter determinada composição gasosa. O WVTR também pode ser relevante para controlar perda de massa, ressecamento e alterações de textura.

Nesses sistemas, a embalagem precisa ser avaliada em conjunto com a selagem, os gases utilizados e as condições reais de armazenamento.

Produtos frescos

Frutas, legumes e vegetais continuam respirando após o acondicionamento. Nesses casos, a melhor embalagem nem sempre é aquela com o menor OTR possível.

O material precisa permitir uma troca gasosa compatível com a taxa de respiração do produto. Uma barreira excessiva pode gerar uma atmosfera interna inadequada. Portanto, o resultado deve ser analisado de acordo com a aplicação, e não apenas classificado como "alto" ou "baixo".

Por que não existe um valor universal de WVTR ou OTR?

Não existe um único valor de WVTR ou OTR que seja adequado para todas as embalagens. A barreira necessária depende da sensibilidade do produto, do volume acondicionado, da área superficial da embalagem, da vida útil desejada e do ambiente de distribuição.

O mesmo filme pode ser adequado para um produto e insuficiente para outro.

Além disso, temperatura e umidade relativa influenciam a transmissão. Por isso, um resultado medido em determinada condição não deve ser comparado diretamente com outro obtido sob parâmetros diferentes.

Antes do ensaio, é importante definir:

• tipo e estrutura do material;
• espessura da amostra;
• lado do material que ficará exposto;
• temperatura;
• umidade relativa;
• aplicação final;
• condições de transporte e armazenamento;
• meta ou especificação de barreira.

O relatório deve registrar claramente essas condições. Sem essa informação, o número perde parte do seu valor técnico e comparativo.

Taxa de transmissão e permeabilidade são a mesma coisa?

Não exatamente.

A taxa de transmissão indica quanto oxigênio ou vapor de água atravessa uma área do material em determinado período, sob condições específicas. Já o coeficiente de permeabilidade busca relacionar esse transporte a propriedades como espessura e gradiente de pressão.

Essa distinção é especialmente importante em materiais multicamadas, revestidos, impressos ou não homogêneos. Neles, a transmissão nem sempre apresenta uma relação simples e linear com a espessura.

Para comparar embalagens comerciais, a taxa de transmissão costuma ser uma informação muito útil. Para desenvolvimento e caracterização aprofundada de materiais, permeabilidade e permeância também podem ser relevantes.

O ensaio no filme representa a embalagem pronta?

Não necessariamente.

O resultado obtido em uma amostra plana caracteriza o material ensaiado naquela região. A embalagem final também pode ser influenciada por:

• selagens;
• tampas e sistemas de fechamento;
• válvulas;
• emendas;
• dobras;
• microfuros;
• danos de processamento;
• variações de espessura;
• área total exposta.

Por isso, uma embalagem produzida com um filme de excelente barreira ainda pode apresentar desempenho inadequado se houver falhas de integridade ou caminhos preferenciais de entrada.

Ensaios de OTR e WVTR avaliam transmissão ou permeação. Testes de vazamento e integridade verificam falhas físicas, como microfuros ou problemas de vedação. As avaliações são complementares e não devem ser confundidas.

WVTR e OTR determinam diretamente a vida útil?

WVTR e OTR fornecem dados importantes para estimar, desenvolver e validar a proteção oferecida pela embalagem, mas não determinam sozinhos a vida útil do produto.

A durabilidade também depende da formulação, carga microbiana, atividade de água, presença de luz, temperatura, qualidade da selagem, processamento, distribuição e mecanismo de degradação.

Os resultados de barreira podem alimentar estudos de vida útil e modelos de previsão, além de permitir a comparação entre materiais. A correlação final deve considerar o comportamento real do produto embalado.

Erros que podem levar à escolha inadequada do ensaio

Escolher o teste apenas pelo tipo de embalagem

Duas embalagens visualmente semelhantes podem proteger produtos com necessidades completamente diferentes. A aplicação final deve orientar a seleção.

Comparar resultados obtidos em condições diferentes

Um valor medido a 23 °C e baixa umidade não deve ser tratado como equivalente a outro obtido em temperatura elevada e alta umidade relativa.

Solicitar somente OTR para um produto higroscópico

Uma excelente barreira ao oxigênio não demonstra que o material também oferece proteção contra vapor de água.

Considerar apenas o menor resultado

Barreira maior nem sempre significa embalagem melhor. Produtos frescos e sistemas que dependem de troca gasosa controlada são exemplos em que a transmissão precisa ser ajustada à aplicação.

Confundir permeação com vazamento

OTR e WVTR medem moléculas atravessando o material ou sistema. Um microfuro, uma selagem incompleta ou uma tampa com falha representa outro mecanismo de entrada e pode exigir um ensaio de integridade.

Como solicitar o ensaio de barreira correto?

Para definir o melhor protocolo, reúna informações sobre o produto, o material, a estrutura da embalagem e as condições de uso.

Também é recomendável informar:

• qual problema precisa ser investigado;
• se a avaliação será realizada no material ou na embalagem final;
• qual é a vida útil desejada;
• como o produto será armazenado;
• quais condições precisam ser reproduzidas;
• se existe uma especificação interna ou valor de referência;
• se o objetivo é desenvolvimento, homologação ou controle de qualidade.

Quanto mais clara for a finalidade do ensaio, mais representativo será o planejamento da análise.

Conte com a ADMESER para definir o ensaio de barreira

Não escolha entre WVTR e OTR apenas pelo nome do material ou por um valor encontrado na especificação do fornecedor.

A equipe da ADMESER pode analisar a aplicação da embalagem, o risco de degradação do produto e as condições necessárias para orientar a definição do ensaio mais adequado.

Fale com a ADMESER, envie as informações da sua embalagem e solicite uma avaliação técnica para OTR, WVTR ou uma estratégia combinada de ensaios.