Interacciones en el sistema producto-envaseentorno. - Envases activos y aplicaciones en los productos de alimentación y bebidas-.

Transcripción

1 Interacciones en el sistema producto-envaseentorno. - Envases activos y aplicaciones en los productos de alimentación y bebidas-. Consuelo Fernández Rivas Rble. L.T. Interacción Producto-Envase-Entorno ÁREA DE ENVASE Y EMBALAJE Mérida, 12 de Septiembre de 2008

2 FUNCIONES DEL ENVASE Acondicionar Proteger Contener Identificar e informar Conservar

3 FACTORES QUE DETERMINAN LA ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS Microorganismos Luz/radiaciones Impactos y daños físicos Temperatura Tiempo Oxígeno Agua Aromas Vitaminas Acidez Enzimas Colorantes Grasas Proteínas Otros componentes no volátiles Macroorganismos Gases (Oxígeno, anhídrido carbónico) Humedad Olores extraños

4 INTERACCIONES ENTORNO-ENVASE-ALIMENTO ALIMENTO ENVASE ENTORNO EFECTOS CO 2, O 2 Humedad Aromas Colorantes Grasas, Otros PERMEACIÓN MIGRACIÓN PERMEACIÓN SORCIÓN Monómeros Aditivos Residuos Tintas Disolventes O 2, Humedad Aromas Radiaciones Degradación sensorial del alimento. Deterioro del envase (pérdida de calidad y posible rechazo). Degradación sensorial y nutricional del alimento: enranciamiento de grasas, pérdida de textura, pardeamiento, reducción de vitaminas, degradación del aroma, etc. Degradación sensorial del alimento y posibles efectos tóxicos. Alteración del envase.

5 PRODUCTO ENVASE ENTORNO ermeación Transferencia de materia (gases) o energía a través del envase O 2 atmosférico Enranciamiento grasas Pardeamiento/Decoloració Pérdida de vitaminas Crecimiento microorganismo Humedad Modificaciones sabor, textura Apelmazamiento, endurecimiento Crecimiento microorganismos

6 Sorción PRODUCTO ENVASE ENTORNO PRODUCTO Agua, aromas, grasas ENVASE Paso de sustancias desde el entorno o el alimento al envase. Efectos sobre el alimento envasado: perdida de aroma y abor l 40 % del limoneno presente en zumo de naranja queda retenido en LDPE Efectos sobre el material: alteración aspecto y características (El agua plastifica el EVOH aumentando la permeación de gases y vapores en un factor x100)

7 Migración PRODUCTO ENVASE ENTORNO Es la transferencia de masa del material de envase al producto nvasado y/o al entorno. igrantes: sustancias que son transferidas del envase al producto durante su lmacenamiento o preparación Ejemplo: Migración de componentes de Compuestos de bajo peso molecular presentes en envase tintas de bricks de leche y zumo Ejemplo: Migración de plastificantes de films estirables para queso. El film pierde elasticidad, transparencia...

8 MATERIALES DE ENVASADO: tipos Polímeros Polietileno (PE) Poliamida (PA) Polipropileno (PP) Papel y cartón Aluminio Nuevos Materiales: Vidrio Celulosa regenerada Poliestireno (PS) Cloruro de Polivinilo (PVC) Cloruro de Polivilideno (PVdC) Poliéster (PET) Etilen-vinil alcohol (EVOH) Etil-vinil acetato (EVA) Oxido de Silicio, Fibra de madera Polímeros Metalocénicos, Biodegradables (almidón, ácido poliláctico ) Films microperforados y microporosos Films con partículas cerámicas, etc Ionómeros, etc.. Laminación, coextrusión ENVASE A MEDIDA

9 MATERIALES DE ENVASADO: multicapa APA FUNCIÓN MATERIAL TERNA EDIA XTERNA Resistencia a la acción del alimento Termosoldabilidad Barrera a gases y vapores Opacidad y consistencia Resistencia mecánica Impresión Consistencia PE's, PP, EVA, ionómero PVdC o EVOH Aluminio Recubrimientos PA,PET PP, PS, papel

10 ENVASE ACTIVO: NUEVA GENERACIÓN ENVASE ALIMENTARIO ENVASE ACTIVO E INTELIGENTE Materiales y objetos destinados a ampliar el tiempo de conservación, o a mantener o mejorar el estado de los alimentos envasados Diseñados para incorporar deliberadamente componentes que : - transmitan sustancias a los alimentos o a su entorno (migración positiva) - absorban sustancias de los alimentos o de su entorno (sorción, permeación) Actúa para corregir los defectos propios de un envase pasivo ENVASE INTELIGENTE: Materiales y objetos que controlan el estado de los alimentos envasados o del entorno de éstos.

11 Ventajas de liberación desde el envase frente a adición directa sobre el alimento (i) Migración controlada (ii) En adición directa, concentración inicial de aditivos relativamente elevada. En migración controlada, puede mantenerse constante. (iii) Se evitan cantidades elevadas de conservantes y aditivos en alimentos (iv) En adición directa, pérdida de actividad y consumo rápidos (v) Existe la posibilidad de que el antioxidante adicionado actúe como pro-oxidante a concentraciones elevadas

12 Tipos de envase activo (I) Sistemas que absorben o retienen sustancias indeseables, del producto o su entorno. (II) Sistemas que liberan o emiten sustancias beneficiosas, al producto o a su entorno. (III) Sistemas con efecto térmico: transferencia de calor. (IV) Sistemas que regulan la entrada y/o salida de sustancias deseables y/o indeseables, del entorno del producto

13 Tipos de envase activo (I) Sistemas absorbedores de: Oxígeno (hierro, ácido ascórbico, glucosa-oxidasa, polímero insaturado,..) Humedad (gel de sílica, arcilla, sal anhidra ) Exudados (celulosa, poliacrilato de sodio ) Dióxido de carbono (carbonato sódico, lima,..) Etileno (permanganato de potasio, zeolitas ) Olores (carbón activado, zeolitas ) No deben absorber sustancias indicativas del deterioro, ej. aldehídos y cetonas!!

14 Tipos de envase activo (II) Sistemas emisores de: Inhibidores (ácidos orgánicos, enzimas, aceites esenciales, iones metálicos (plata) ): antioxidantes, antimicrobianos... Dióxido de carbono (carbonato cálcico, carbonato de hierro, bicarbonato sódico/ácido ascórbico,..) Vapor (almohadillas, gel de superabsorbente hidratado ) Aditivos (ácidos orgánicos, enzimas, vitaminas )

15 Tipos de envase activo (III) Sistemas con efecto térmico: Envases auto-enfriables Envases auto-calentables Susceptores de microondas

16 ipos de envase activo (IV) istemas que controlan: Dióxido de carbono Oxígeno Humedad Aroma Etileno Presión Films permeables, microperforados (para productos que respiran: queso, frutas y verduras, bulbos, flores ) Atmósfera modificada Válvulas (café, pasta, pasteurización dentro del envase, cocinado con microondas ) istemas generadores de: Espuma

17 Presentación del envase activo Adhesivos (Hot-melt) Bolsas Bandejas Cartuchos Cinta adhesiva Tapones, juntas Films Tapas Bolsitas Etiquetas

18 Presentación del envase activo Dispositivo independiente: bolsitas, etiquetas, cartón o sobre, tapón Ventajas El dispositivo se prepara independientemente del envase Posibilidad de varias funciones simultáneas Separado del alimento en un recipiente irrompible Inconvenientes Dispositivo visible y manipulable por el consumidor Operación adicional en el proceso de envasado La rotura accidental del dispositivo puede ser tóxico

19 Presentación del envase activo Incorporación del agente activo en las paredes del envase (o del tapón) Ventajas Dispositivo no visible ni manipulable por el consumidor Envasado realizado en máquinas convencionales Inconvenientes El agente sufre los procesos de elaboración del envase Los procesos de migración no deseados pueden ser tóxicos El agente actúa desde el momento en que se fabrica el envase.

20 Actuación del agente activo Dispositivo independiente: Liberan o retienen sustancias Incorporación del agente activo en las paredes del envase: Liberan o retienen sustancias Interaccionan con el alimento: - El alimento colabora en la actuación del agente (Ej: activación por agua del producto) - El agente actúa por contacto con algún componente del alimento (Ej: sales de plata) (Ej. Materiales que van perdiendo barrera para liberar la sustancia activa)

21 Bandeja activa Recubrimiento Presentación del envase activo Incorporación del agente activo en películas poliméricas Film activo (volátil) Recubrimiento interior Agente inmóvil

22 Procesado del material activo Coating ALIMENTO Extrusión ALIMENTO

23 Procesado del material activo: multicapas hesivo con cuestrador de O 2 Adhesivo Alimento Termosoldable, contacto con alimento Capa estructural, termosoldable y/o barrera al agua Capa barrera al oxígeno Capa estructural, termosoldable y/o barrera al agua Ambiente

24 El oxígeno y la calidad de los alimentos Problemas asociados al Oxígeno: Alteración microbiológica (mohos o microorg. Aerobios) Deterioro enzimático (pardeamiento enz., oxidación vitamina C, pérdida de aromas Deterioro bioquímico (enranciamiento de grasas) Soluciones habituales Uso de materiales alta barrera Envasado en MAP Envasado a vacío Absorbedores de oxígeno Problema remanente No se elimina completamente el oxígeno: - Presencia residual - Permeación a través paredes del envase

25 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: SECUESTRADORES DE OXIGENO Objetivo Secuestro de oxígeno mediante una reacción redox Reducción de la oxidación de componentes del producto Limitación del crecimiento de microorganismos aerobios Limitación de la respiración de productos frescos Función en envases Reducción de la entrada de oxígeno desde el exterior Disminución del oxígeno residual en el espacio de cabeza del envase Activación en el momento de envasado Activación por presencia de agua Activación por radiación IR o UV

26 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: SECUESTRADORES DE OXIGENO PET Adhesivo EVOH Absorbedor

27 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: ANTIMICROBIANOS-SECUESTRADORES DE OXIGENO 14 días d d almacenamient Film EVOH + secuestrador O 2 Film PA/PE + secuestrador O 2 lm EVOH + 30% CO 2 /70% N 2 Film PA/PE + 30% CO 2 /70% N 2 Film LDPE

28 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: CONTROL DE CO 2 El dióxido de carbono está presente en muchos sistemas envaseproducto En frutas y hortalizas frescas se genera por la actividad fisiológica del producto - Eliminación En productos tostados sigue desprendiéndose tras el envasado (café, pan tostado) Eliminación En muchos productos de elevada humedad se introduce como fungiestático - Incorporación

29 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: CONTROL DE ETILENO El etileno es una sustancia que forma parte de la actividad fisiológica de los vegetales Se considera una hormona vegetal Afecta a concentraciones muy bajas El efecto depende en gran medida de la concentración El efecto es positivo para muchos productos Induce el florecimiento de piñas Desverdización de cítricos Maduración de tomates Acelera la senescencia de frutas y hortalizas Plátanos, kiwi, aguacate, brócoli (desde 1970)

30 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: EMISORES DE ETANOL Esteriliza y desinfecta en concentraciones superiores al 60% En concentraciones del 4% inhibe crecimiento de mohos, algunas levaduras y bacterias En forma de vapor reduce el crecimiento de mohos en la superficie del producto Necesaria cierta barrera al etanol en el envase del producto para mantener la concentración Existe absorción de etanol en el producto por lo que es conveniente calentar antes de consumir Productos de panadería, bollería, pastelería, pizzas Racimos de uva

31 Ejemplo de envase activo: adición de antioxidantes y antimicrobianos Aditivos Naturales Con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes Aceites esenciales: -orégano -tomillo -canela -romero Polifenoles naturales derivados de frutas y verduras

32 PROFIT CENTROS : Desarrollo de materiales activos con propiedades antioxidantes para envases alimentarios. Nº de expediente FIT PROFIT CENTROS CONSORCIADOS : Desarrollo de envases activos con propiedades antioxidantes con buenas propiedades de resistencia térmica y mecánica que eviten la degradación de los compuestos grasos de los alimentos procesados. Nº Exp: FIT COMISIÓN EUROPEA VI PROGRAMA MARCO Natural Antimicrobials For Innovative and Safe Packaging - NAFISPACK

33 EJEMPLO ENVASE ACTIVO: ENVASES SUSCEPTORES DE MICROONDAS Son materiales que convierten la energía microondas en calor aumentando la temperatura por encima de 100ºC y produciendo secado, tostado, asado Están basados en aplicación de finas capas de metal (Al, materiales ferromagnéticos...) sobre PET o papel Bolsa para palomitas de maíz, bases para pizza microhorneable, tartas, galletas, panes, patatas fritas

34 ENVASE INTELIGENTE: INDICADORES DE TIEMPO-TEMPERATURA Registran temperaturas adecuadas o tiempo temperatura Si el producto se ha congelado Si el producto se ha descongelado Si ha habido abuso térmico Si está bien horneado Si se ha completado un tratamiento Requisitos de los indicadores Fácil de activar y de usar Responder a una T determinada o la acumulación del tiempo y la temperatura Ser o no reversible El cambio debe correlacionarse con el deterioro del producto

35 ENVASE INTELIGENTE: INDICADORES DE TIEMPO-TEMPERATURA 3M 3M MONITOR MARK VISTAB (R) FRESH CHECK (R) LIFE LINES

36 LEGISLACIÓN APLICABLE Legislación sobre materiales y objetos destinados a entrar en contacto con los alimentos, Reglamento (CE) Nº 1935/2005: Deben ser seguros Pueden inducir cambios en la composición y organolépticos sólo si... De momento... sólo podrán liberarse sustancias autorizadas en alimentos. Ingredientes alimentarios ---Etiquetado adecuado Los cambios en el alimento no deben engañar... Etiquetado partes no comestibles Etiquetado Activo e información de uso correcto Información adecuada al envasador del alimento

37 LEGISLACIÓN APLICABLE Legislación sobre materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con los alimentos, Borrador de propuesta: Cumplir legislación del material sin componente activo Sustancia activa liberada no se incluye en el valor de migración global Cantidad de sustancia liberada > SML establecido en legislación FCM, si cumple límite en alimento establecido en legislación alimentaria. Lista positiva: i) Sustancias que se liberan; ii) Sustancias absorbedoras Directrices proceso autorización. Declaración de conformidad. Etiquetado partes no comestibles

38 Conservación Modificación Atmósfera Por qué conservar modificando la atmósfera? Alterando la composición de los gases del ambiente se reduce el crecimiento microbiano, la velocidad de oxidación y la pérdida de agua del alimento. Estos efectos se ven, lógicamente, potenciados con la reducción de la temperatura, por lo que en la práctica estas técnicas se aplican conjuntamente, en general, con la refrigeración

39 Conservación Modificación Atmósfera MAP y CAP Envasado en Atmósfera Modificada (MAP): reemplazo del aire en un envase por una mezcla de gases diferentes, la proporción de cada componente se fija cuando se introduce la mezcla, pero sin ejercer ningún control posterior durante el almacenamiento Envasado en Atmósfera Controlada (CAP): cuando se mantiene la composición de la atmósfera a lo largo del almacenamiento, bien haya sido o no modificada previamente, se dice que la atmósfera está controlada En el envasado en atmósferas modificadas no es necesario, en general mantener la composición del gas a lo largo del almacenamiento, por lo qu resulta más práctico y económico para envases de venta al consumidor, mientras que la atmósfera controlada tiene sentido práctico para la conservación a granel.

40 Conservación Modificación Atmósfera MAP El envasado en Atmósfera Modificada o Protectora prolonga la vida útil del alimento, manteniendo la calidad original, minimizando el uso de aditivos y conservantes Sustituir la atmósfera que rodea al producto en el momento del envasado por otra especialmente diseñada para cada tipo de alimento y posteriormente mantener éstas condiciones mediante un envase impermeable a los gases Esto permite controlar mejor - las reacciones químicas - las reacciones enzimáticas - las reacciones microbianas Así, se evita o minimiza, las principales degradaciones que se producen durante los períodos de almacenamiento

41 Conservación Modificación Atmósfera GASES UTILIZADOS EN MAP Y CARACTERISTICAS Nitrógeno Dióxido de carbono Oxígeno Inerte Inerte Comburente Propiedades Insípido Inodoro Insípido e inodoro físicas Insoluble Ligero sabor ácido Soluble en aguas y grasas Desplazamiento O2 Bacteriostático Oxigena carnes rojas Ventajas Inhibición aerobios Fungistático Inhibe anaerobios Evita oxidación grasas Insecticida Sostiene metabolismos vegetale Desventajas Solubilidad en agua y grasas Oxidación de grasas Tabla 1. Propiedades físicas, ventajas y desventajas del N 2, CO 2 y O 2

42 Conservación Modificación Atmósfera GASES UTILIZADOS EN MAP Y CARACTERISTICAS Basándose en las cualidades de estos tres gases, se ha de diseñar la mezcla más adecuada tanto cualitativa, como cuantitativamente. El éxito de la aplicación dependerá: - Composición de la mezcla - Material del envase - Temperatura almacenamiento - Equipo de envasado - Limpieza y Manipulación adecuada Se puede duplicar, e incluso triplicar, la vida útil del producto

43 Conservación Modificación Atmósfera OTROS POSIBLES GASES PARA MAP - Monóxido de carbono (CO) - Dióxido de azufre (SO 2 ) - Cloro (Cl 2 ) - Óxido de etileno - Ozono (O 3 ) Gases que por sus características físico-químicas, se han investigado como opcionales para utilizar en casos concretos en la atmósfera de envasado Sin embargo, no todos ellos cuentan con la aprobación de las autoridades CO gas muy efectivo para mantener el color rojo brillante de la carne fresca por formación de carboximioglobina Pero, toxicidad

44 Conservación Modificación Atmósfera ENVASADO DE PRODUCTOS DE PANADERIA EN ATMOSFERA MODIFICADA GASES UTILIZADOS N 2 Al reducir y/o eliminar el O 2 presente inhibe el crecimiento de microorganismos aerobios y las reacciones de oxidación. CO 2 Efecto micostático.muy soluble en agua y grasas, reduce el ph y afecta a las diferentes rutas bioquímicas y enzimáticas de las células microbianas aumentando su periodo de latencia. Su efecto es mayor a bajas temperaturas. Mezclas de CO 2 y N 2 Combinan el efecto antimicrobiano del CO 2 y la presencia de N 2 que colabora a la anerobiosis y evita el colapso del producto envasado

45 Conservación Modificación Atmósfera ENVASADO DE PRODUCTOS DE PANADERIA EN ATMOSFERA MODIFICADA Condiciones recomendadas para algunos productos PRODUCTO Pan de molde %N 2 - % CO T a almacenamiento Ambiente Vida útil 2-3 meses Bizcohos Ambiente 3-4 meses Madalenas Ambiente 2-3 meses Croissants Ambiente días Hojaldres Ambiente 45 días Pizzas ºC días Empanadillas ºC días

46 Conservación Modificación Atmósfera ENVASADO DE PRODUCTOS CÁRNICOS EN ATMOSFERA MODIFICADA Definición n del producto a envasar CARNES ROJAS FRESCAS Requieren la presencia de O 2, para mantener el color rojo vivo que demanda el consumidor. CARNES CURADAS No requieren O 2 pues se alteran en su presencia.

47 Conservación Modificación Atmósfera ENVASADO DE PRODUCTOS CÁRNICOS EN ATMOSFERA MODIFICADA Gases Utilizados N 2 Inerte. Evita el colapso del envase. Desplaza al O 2 No afecta ni a la microbiología ni al color de la carne. CO 2 Muy soluble en agua y grasas a baja tempertura. Bacteriostático y fungicida. No tiene efecto sobre el color de la carne. Inconveniente: Puede provocar el colapso del envase O 2 Incoloro, inodoro e insípido. Retiene el color de la carne. Inhibe anaerobios. Inconvenientes: Oxidante y favorece aerobios

48 Conservación Modificación Atmósfera ENVASADO DE PRODUCTOS CÁRNICOS EN ATMOSFERA MODIFICADA Condiciones recomendadas para algunos productos: PRODUCTO Carnes rojas Carnes blancas Embutido fresco Cocidos %N % CO % O Curados

49 Conservación Modificación Atmósfera EJEMPLOS DE ATMÓSFERAS RECOMENDADAS Producto % O 2 % CO 2 % N 2 Productos panificación Carnes rojas frescas Resto Pollo fresco Productos de charcutería Pescados grasos frescos Pescados blancos frescos Resto Pastas frescas Queso fresco Manzanas Resto Aguacates Fresas Mezcla de hortalizas Resto Alcachofas Resto Brécol

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