Envasado Activo de Alimentos

1. Introducción

2. Tipos de envases activos

3. Mecanismos de envasado activo

4. Nuevas tendencias

Envasado Activo de Alimentos

Envase

Entorno

Alimento

Envasado Activo de Alimentos.Pradas Baena, I. y Moreno Rojas, J.M. Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural, Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Córdoba, 2016. 1-18 p. Formato digital (e-book) - (Tecnología postcosecha e industria agroalimentaria)

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Envasado Activo de Alimentos.

© Edita JUNTA DE ANDALUCÍA. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera.

Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural.

Córdoba, Mayo 2016.

Autoría:

Inmaculada Pradas Baena

José Manuel Moreno Rojas---------------------------------------------

IFAPA, Centro Alameda del Obispo. Área de Postcosecha e Industria Agroalimentaria

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1. IntroducciónEl consumo de alimentos de preparación rápida ha aumentado considerablemente en los últimos años. Debido a la complejidad y al carácter perecedero de la mayoría de los productos frescos, existe una continua demanda de alimentos con alto valor nutricional, elevada calidad y seguridad alimentaria, todo ello además proporcionando una elevada vida útil.Este reto puede ser conseguido mediante la incorporación de propiedades activas al envase.

En el envasado tradicional, el envase contiene y protege el alimento de forma pasiva frente al medio exterior, funcionan como una barrera física.

En el envasado activo, el envase participa activamente en la conservación del producto, generalmente absorbiendo compuestos que deterioran el producto o emitiendo compuestos que ayudan a su conservación. Es un sistema alimento/envase/entorno que actúa de forma coordinada para mantener o incluso mejorar la salubridad, las propiedades organolépticas, la calidad del alimento envasado y la vida útil del alimento.


Figura 1. Envase activo en el que envase y alimento interaccionan. El envase se ajusta al alimento, reaccionando con él.

Envase

Entorno

Alimento

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1. IntroducciónLos envases activos tienen como propósito ampliar el tiempo de conservación o mantener o mejorar el estado de los alimentos, así como corregir los defectos propios de un envase pasivo.Existen determinados procesos, por ejemplo químicos (procesos oxidativos), físicos (endurecimiento del pan) o microbiológicos (deterioro del alimento por acción de microorganismos), que juegan un papel crucial en la vida útil del producto. Los materiales activos son los encargados de modificar estas determinadas condiciones o procesos del alimento. Gracias a la aplicación de sistemas activos apropiados, dichas condiciones pueden ser reguladas.


Problema de calidad Solución de envasado activo

Oxidación Sistema absorbedor de oxígenoSistema emisor de antioxidantes

Maduración prematura Sistema absorbedor de etilenoSistema emisor de dióxido de carbono

Desarrollo de microorganismos Sistema emisor de antimicrobianosSistema emisor de dióxido de carbono

Humedad/condensación Sistema absorbedor de humedadSistema regulador de humedad

Tabla 1. Ejemplos de problemas de calidad y posibles soluciones con la aplicación de sistemas de envasado activo.

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2. Mecanismos de envasado activoEl envasado activo presenta dos mecanismos de actuación:

• En el interior del envase. El material activo se encuentra junto al producto en el interior del envase (en una bolsita, sobre o etiqueta).

• En el propio material del envase. El material activo se encuentra incorporado a la propia matriz plástica, y este o bien se libera de forma controlada en el interior del envase o absorbe alguna sustancia.

Figura 2. Saquito absorbedor de oxigeno y humedad FreshPax® S que se introduce junto al alimento en el interior del envase


Figura 3. Plástico con un absorbedor de oxígeno integrado, Cryovac® OS1000 de Sealed Air Corporation

Ventajas e inconvenientes de que el material activo se encuentre incorporado al envase:

Ventajas:• No hay ningún dispositivo visible ni

manipulable por el consumidor.• No se necesita un sistema de envasado

especial, se usa el convencional.

Inconvenientes:• El agente activo debe ser compatible

con los procesos de elaboración del envase.

• Puede haber problemas de migración no deseados.

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3. Tipos de envasado activo

Los envases activos se pueden clasificar en varios tipos:

• Sistemas absorbedores: oxígeno, etileno, humedad, dióxido de carbono, olores desagradables.

• Sistemas emisores: antioxidantes, antimicrobianos, dióxido de carbono, vapor, aditivos.

• Sistemas que regulan la temperatura del producto envasado: auto-calentable, auto-enfriable, susceptores de microondas.

• Sistemas que controlan el entorno gaseoso del producto envasado: regulan el nivel de dióxido de carbono, oxígeno, humedad, aroma, etileno, presión.

• Sistemas generadores: espuma.

A continuación se detallaran cada uno de estos tipos de envases.


Figura 4. Algunos tipos de envases flexibles y barquetas muy utilizadas actualmente

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3.1. Sistemas absorbedores de:

• OxígenoEstos sistemas permiten reducir el nivel de O2 hasta valores inferiores al 0.01 % (con el vacío se alcanzan niveles de 0.5-2%). El oxígeno puede causar la pérdida de sabores (rancidez), cambios de color (decoloración de pigmentos, oxidación de la carne), pérdida de nutrientes (vitaminas E, C, provitamina A) y facilitar el crecimiento microbiano.Algunos de los materiales que se usan son: hierro, ácido ascórbico, glucosa-oxidasa, etanol-oxidasa, polímero insaturado.

Figura 6. Saquitos absorbedores de O2

Ageless® de Mitsubishi Gas Chemical

Nombre comercial Fabricante País del fabricanteAgeless® Mitsubishi Gas Chemical Co. JapónATCO® Standa Industrie FranciaBioka® Bioka Ltd. FinlandiaDarex® Grace Performance Chemicals Estados UnidosCryovac® Sealed Air corporation Estados UnidosFreshilizer® Toppan Printing Co. JapónFreshMax® Multisorb Technologies Inc. Estados UnidosFreshPax® Multisorb Technologies Inc. Estados UnidosKeplon™ Keplon Co. JapónModulan™ Nippon Kayaku Co. JapónNegamold®1 Freund Industrial Co. JapónOS2000® Sealed Air Corporation Estados UnidosOxbar™ Crown Cork and Seal Estados UnidosOxy-guard™ Clariant SuizaOxysorb® Pillsbery Co. Estados UnidosOxyeater™ Ueno Seiyaku Co. JapónSmartcap® Advanced Oxygen Estados UnidosPure Seal® Technologies Inc. Estados UnidosSanso-cut® Finetech Co. JapónSansoless™ Hakuyo Co. Japón

Seculee® Nippon Soda Co. JapónSegul® Dai Nippon Co. JapónTamotsu™ Oji kako Co. JapónVitalon®2 Toagosei Chemical Co. JapónZERO2™ CSIRO and VisyPack Australia

Tabla 2. Ejemplos de absorbedores de oxígeno comerciales

Figura 5. Film absorbedor de O2 Cryovac ® de Sealed Air Corporation


Se aplica a productos sensibles al oxígeno como por ejemplo: pan, bollería, frutos secos, pastas, chocolate, zumos de frutas, lácteos, cárnicos y productos de la pesca.

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• EtilenoMuchas frutas y verduras una vez son recolectadas liberan gas etileno. El etileno es una hormona vegetal que desencadena el proceso de maduración de frutas y verduras produciendo un ablandamiento y un deterioro de estos productos.El material más usado es el permanganato de potasio, este oxida el etileno a dióxido de carbono y agua. También pueden emplearse zeolitas. Estos sistemas se aplican a frutas y vegetales tales como: plátanos, mangos, aguacates, cebollas, tomates, zanahorias.

Nombre comercial Fabricante País del fabricanteEthysorb® Molecular Products Ltd. Reino UnidoEvert-Fresh Evert-Fresh Corporation Estados UnidosGreen Keeper Super Bio Star S.A. EspañaGreen Pack Rengo Co. JapónIsolette Sorber Purafil Inc. Estados UnidosPeakfresh AT Plastic CanadáPowerPellet Ethylene Control Inc. Estados UnidosEthyl Stopper Bioconservación S.A. España

Tabla 3. Ejemplos de absorbedores de etileno comerciales


Figura 7. Sacos abosrbedores de etileno Ethyl Stopper de Bioconservación S.A.

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• Humedad y exudadosEl agua favorece la alteración microbiológica del alimento, causa el ablandamiento de productos secos y crujientes como galletas pastas y bizcochos, y origina apelmazamiento y endurecimiento en leche en polvo o café liofilizado. Algunos de los materiales usados son: gel de sílica, sales minerales, sales de poliacrilato.La presencia de líquidos de exudación (agua, sangre u otros fluidos) en productos cárnicos y pescados desmerece la presentación de los mismos y aumenta el riesgo de deterioro del producto. Los materiales que se suelen emplear son celulosa y poliacrilato de sodio.Ejemplo de áreas de uso: productos de panadería, carne, pescado y aves de corral, platos listos para comer, aperitivos, cereales, alimentos secos, trozos de frutas y verduras.

Nombre comercial Fabricante País del fabricante

Peaksorb® Peakfresh Products AustraliaSupasorb® Thermarite MalasiaToppan™ Toppan Printing Co. JapónDry-Loc® Sealed Air corporation Estados Unidos

Tabla 4. Ejemplos de absorbedores de humedad comerciales


Figura 8. Almohadillas absorbedoras de humedad Dri-Loc® para carnes y pescados de Sealed Air.

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• Dióxido de carbono Una alta concentración de este gas favorece el desarrollo de microorganismos anaerobios. Los materiales que se suelen emplear son: carbonato sódico, hidróxido de calcio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, carbón activado.Ejemplo de áreas de uso: café tostado, carnes frescas y pescados, frutos secos y otros productos de aperitivo y bizcochos.

• Olores desagradablesLos materiales que se suelen emplear son: carbón activado, zeolitas.Ejemplo de áreas de uso: alimentos que pueden ser fácilmente oxidados, como proteínas, las grasas en los productos de pescado.

Figura 9. Almohadilla absorbedora de exceso de humedad y de olores ácidos. MeatGuard de McAirlaid’s.


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3.2. Sistemas emisores de:

Este grupo de envases activos contiene o produce sustancias que están destinados a migrar en el espacio de cabeza del envasado de alimentos o en la comida con el fin de obtener un efecto en la atmósfera del envase o en la comida en sí, como por ejemplo los aditivos alimentarios, antioxidantes o antimicrobianos.• AntioxidantesComo agentes antioxidantes se suelen utilizar aceites esenciales o polifenoles naturales derivados de frutas y verduras.• Dióxido de carbonoLos materiales que se suelen emplear son carbonato cálcico, carbonato de hierro, bicarbonato sódico/ ácido ascórbico. Se suele aplicar en envasado de carnes y vegetales.• VaporLos materiales que se suelen utilizar son almohadillas y gel superabsorbente hidratado.• Aditivos y aromatizantesSe suelen utilizar ácidos orgánicos, enzimas, vitaminas, aromas, colorantes.


Figura 10. Envases activos con sustancias volátiles para alargar la vida útil de frutas peladas y cortadas. Estos envases han sido desarrollados gracias al Proyecto Easyfruit.

Figura 11. Envase activo con sustancias volátiles de zumos de frutas encapsuladas. The Right Cup™.

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3.2. Sistemas emisores de:

• AntimicrobianosLos envases antimicrobianos se basan en el principio de liberar un componente activo a través del material de envase hasta llegar al alimento, teniendo mayor efectividad que si se le incorporan estos agentes al producto, debido al control durante la migración de los agentes hacia la superficie del alimento.Los materiales utilizados como antimicrobianos son etanol, dióxido de cloro, bacteriocinas, ácidos orgánicos, aceites esenciales, extractos de especias.Ejemplo de áreas de uso: carne, frutas sin procesar, diversos alimentos elaborados y sin elaborar, productos de panadería, productos de pescado seco.


Figura 14. Bandeja pitufo antibacteriana de Flexomed.

Figura 13. Saco antimicrobiano con etanol Antimold® Tender de Freund Corporation.

Figura 12. Plástico impregnado en isotiocianato de alilo un compuesto antimicrobiano extraído del wasabi. Wasaouro™

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3.3. Sistemas que regulan la temperatura del producto envasado:• Envases auto-enfriables y auto-calentablesEstos peculiares envases consisten esencialmente en dos cámaras: una que contiene el alimento o la bebida y otra donde se produce un proceso químico que desprende o absorbe calor. Los reactivos deben permanecer separados hasta que se desee que se produzca el calentamiento o el enfriamiento. En el caso de los auto-enfriables se suele utilizar anhídrido carbónico expandible y en el auto-calentable cloruro de calcio/agua.• Envases susceptibles de microondasSon envases con componentes que permiten el secado, tostado o asado del alimento cocinado en un horno microondas. Para ello se utiliza un material que se calienta rápidamente y mantiene la temperatura, normalmente son finas capas de metal (aluminio o materiales ferromagnéticos) sobre PET o papel.

Figura 17. Envase autocalentable 2GO de Fast Drinks

Figura 16. Envase microondable u horneable Ready2cook® de PlusPackFigura 15. Envase autoenfriable Chill-Can® de

Joseph Company International, Inc.


Tapa de hojalataAro de polipropileno

Recipiente de hojalataBebidaRecubrimiento de poliestireno expandido y etiquetaCaOFieltro con corte en cruz

Lámina de aluminioAgua coloreadaCazoleta (con pistón en el centro) de polipropilenoTapa de hojalata

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3.4. Sistemas que regulan el entorno gaseoso del producto envasado:

Estos sistemas se basan en el control del dióxido de carbono, oxígeno, humedad, aroma, etileno, presión. Algunos de los sistemas que regulan el entorno gaseoso del producto son:• Atmósfera modificada, consiste en la modificación del entorno gaseoso del producto

obteniendo atmosferas diferentes a las del aire. Se utiliza una combinación de gases inertes a base de N2, CO2 y O2. Se usa para envasar frutas, ensaladas, productos cárnicos crudos o cocinados, comidas preparadas o parcialmente cocinadas.

• Films semipermeables, microperforados. Polímeros con permeabilidad selectiva a los gases (O2 y CO2,etileno,vapor de agua). En el caso de frutas y verduras frescas se puede utilizar la propia respiración del producto envasado para crear la atmósfera interna y así ahorrar la inserción de gas protector.

• Válvulas.

Figura 18. Ejemplos de productos en los que se emplean atmósferas modificadas (a la izquierda verduras y a la derecha pescado).


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2.6. Sistemas generadores de:

• EspumaUtilizando unas bolas o widget con nitrógeno en su interior.

Figura 19. Guinnes con sistema generador de espuma en su interior


El proceso consiste en insertar un widget vacío en la botella o lata, se llena posteriormente el envase con la cerveza y se le añade una pequeña gota de nitrógeno líquido inmediatamente antes de cerrarlo.Puesto que el nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición muy bajo, se convierte fácilmente en gas dentro del recipiente creando suficiente presión para llenar parcialmente el widget con cerveza . Cuando se abre el envase se libera la presión y el gas en el widget se expande rápidamente y obliga a la cerveza que contiene en su interior a salir a través de los orificios o válvulas de retención y entonces las burbujas de nitrógeno generan más burbujas y, después de varios segundos, la cerveza tiene una espuma que se puede cortar con un cuchillo.

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4. Nuevas tendencias• Envases inteligentes.Son aquellos que monitorizan las condiciones del alimento envasado dando información sobre la calidad durante su comercialización. Ejemplos: indicadores de temperatura, fugas de gases, pH, frescura, madurez, fecha de caducidad. Estos envases no han tenido tanto éxito en Europa debido al elevado coste.

• Recubrimientos comestibles.Son películas biodegradables que se adhieren a la superficie del alimento creando una microatmósfera entorno a él. Los compuestos empleados más frecuentes son polisacáridos, lípidos y proteínas.


Figura 20. Ejemplo de envase inteligente con indicador de madurez

Figura 21. Formulado para aplicar en drencher (duchador de fruta) como recubrimiento comestible en peras y manzanas. NaturCover de Decco.

Figura 22. Imagen del aspecto de peras de un ensayo hecho con el recubrimiento comestible denominado Naturcover.

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4. Nuevas tendencias

• Nanotecnología aplicada al desarrollo de materiales para el envasado. Este es el caso de la incorporación de nanopartículas en el seno de un material polimérico lo que permite conseguir iguales prestaciones con espesores inferiores. Además, estas nanopartículas proporcionan otras funciones, como aumentar la rigidez del material, aumentando la resistencia a la tracción del mismo y mejorar las propiedades térmicas o de barrera a los gases.

• Desarrollo de sistemas biodegradables.Algunos de los materiales utilizados son: ácido poliláctico (se obtiene a partir del almidón), policaprolactona, polidroxibutirato-valerate, polímero de almidón.


Figura 23. Envases fabricados con ácido poliláctico de la empresa NatureWorks.

Figura 24. Polímero con nanopartículas absorbedoras de oxígeno. O2Block® de Nanobiomatters.

Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera

Avenida de Grecia s/n41012 Sevilla (Sevilla) España

Teléfonos: 954 994 595 Fax: 955 519 107 e-mail: [email protected]

www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa

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