Envases funcionales (o activos) en la industria

alimentaria

Enric Riera Valls

Nueva base legal para los envases activos

• Reglamento (EC) No 1935/2004 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de octubre de 2004, sobre materiales y artículos destinados a estar en contacto con los alimentos y que deroga las Directivas 80/590/EEC y 89/109/EEC

Reglamento (EC) No 1935/2004

• Envases activos y envases inteligentes:– Podrán ser desarrollados por normas posteriores– Incluye las definiciones de los mismos– Especifica que estos materiales y artículos pueden

causar cambios en los alimentos, sólo si con esoscambios el alimento cumple los requisitos aplicables al alimento en cuestión y a los de aditivos que puedenusarse en él

– No pueden usarse para enmascarar alteraciones de los alimentos y no han de inducir a confusión a los ocnsumidores

Envases activos: Con efecto térmico

• Envases que enfrían

• Clásico (botijo)

• Moderno (Expansión de gas)

• Freón

• Anhídrido carbónico adsorbido

• Envases que calientan

• Cloruro de calcio/agua

Envases activos para, cognac, armagnac, brandy

Cesión de:

•Compuestos fenólicos

•Colorantes

Al destilado de vino

Envases funcionales: Cuadro resumen

Envases funcionales

Modificaciones físicas

Espacio de cabeza

IndicadoresEnvases

inteligentes

•Auto calentamiento•Auto enfriamiento•Potenciantes de microondas

Absorbentes (Carroñeros)

Emisores

•Humedad•Oxígeno•Etileno•Aromas/ Sabores•CO2

•Aromas/ Sabores•CO2•Germicidas•Antioxidantes

•Temperatura/tiempo

•Humedad•Oxígeno•Alteración

•Permeabilidad función de latemperatura

•Semillas de germinación diferida

Tipos de funciones de los envases activos (1 de 5)

1. Actúan sobre la temperatura– Absorbentes para microondas– Sistemas de auto-calentamiento– Sistemas de auto-enfriamiento

Primera generación

Desarrollos previstos

MATERIALES Polvo de aluminio Polvo de níquel, hierro, acero inoxidable

DENSIDAD ÒPTICA

0.18 A 0.29

FUNDAMENTO Absorción de la componenteeléctrica de la radiación

Absorben tanto la component magnètica como la elèctrica

TEMPERATURA 190 – 200ºC Unos 220ºC

VELOCIDAD DE TRANSMISSIÓN DEL CALOR

9 – 15 cal/cm2/min 3 – 43 cal/cm2/min

RETRÁCTIL No Sí

POTENCIADORES DE LAS MICROONDAS

Tipos de funciones de los envases activos(2 de 5)

2. Modifican la composición del espacio en que se encuentra el alimento

– Absorbentes :– de oxígeno– de humedad– de etileno– de CO2

– Emisores:– de CO2– de etanol

– Reguladores:– de humedad– de permeabilidad

– al vapor de agua– a los gases

Límites tolerables para la absorción de oxígeno (ppm)

420Queso Emmental

Puede absorber humedad hasta una aw de 0.8 (El café soluble se apelmaza con una aw de 0,52, = 0.085 gHO/ gMS)

150Café tostado

35Huevo en polvo

10 – 40Patata deshidra-tada en gránulos

40Coca-cola

20Refrescos cítricos

1 - 8Leche UHT

3Vino

Además, pérdida de CO2 no superior a 15%1 - 4Cerveza

ObservaciónesLím. O2 (ppm)

Permeabilidades de film de aluminio y de algunos filmes metalizados

Zonas de interés para las permeabilidades

0,001

0,01

0,1

1

10

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Perm. O2 (cc/m2/dia)

Perm

. H

2O

(g

/m

2/

día

)

Film de Aluminio

MET/EVOH/OPP

MET/PET

MET/HDPE/OPP

MET/OPP

Formas de mejorar la permeabilidad en botellas de PET

1. Multicapas: Capas estructurales + capas centrales barrera

1. Barreras pasivas

1. Polímeros barrera

2. Nanocompuestos de arcilla

2. Barrera pasiva más barrera activa

2. Recubrimientos

1. Interiores

1. Carbono, tecnología plasma

2. SiO2 , tecnología plasma

2. Exteriores

3. Monocapas

1. Pet especiales

2. PEN (Poli-etilen-naftenato)

3. Mezclas

Nanocompuestos: Generalidades

1.Concepto

Dispersión de nano-láminas de arcilla, con relaciones longitud : espesor superiores a 200:1

1.Mecanismo

Crean un recorrido tortuoso para las moléculas gaseosas (Equivale a un aumento del espesor del material)

1.Concentraciones de uso y efectos sobre la permeabilidad

Coeficiente de permeabilidad al

oxígeno (1)

Paso de oxígeno por envase (2)

PET 11,33 30

Pet + 10% nanocompuesto 2,66 --

PET/PA& con 1 a 3% nanocompuesto/PET -- 2

(1) cm3xmil/100sq.inch/dia/atm (2) µl/envase/día

Nanocompuesto:Microfotografía electrónica de transmisión

Debido al espesor de unos pocos manómetros, en la fotografía sólo se ven reflejados los bordes de las placas

Comparación de los métodos para reducir la concentración de O2 en los envases

Las anteriores y•Capacidad del generador de O2

Control total y permanente de las oxidaciones y del crecimiento de MO aerobios

Aproxim. 0.01%

Absorbente de O2

•Permeabilidad del envase al O2 •Cierre del envase

Control temporal de las oxidaciones y no total del crecimiento de MO aerobios

De 0.5 a 2%Vacío y rellenado con N2

•Permeabilidad del envase al O2 •Cierre del envase

Cierto control de las oxidaciones y del crecimiento de MO aerobios

De 0.5 a 5%Barrido con N2

PrecaucionesBeneficiosO2 resultante en espacio de

cabeza

Método

Contenido de oxígeno, en función del tiempo, para diferentes materiales y técnicas de envasado

Info Sheet n.1 - 1/6/1997 - diSTAM

Efecto del depredador de oxígeno sobre el enmohecimiento de pan de molde

Tipos de depredadores de oxígeno

• Según mecanismo básico de acción– Oxidación del hierro– Procesos enzimáticos– Oxidación del ácido ascórbico– Oxidación de pigmentos fotosensibles– Oxidación de poliolefinas

• Según presentación– Bolsitas– Incorporados en el material de envase

Ageless (Mitsubishi)

Absorbentes de oxígeno: ShelfPlus(Ciba)

Film absorbente de oxígeno e Instalación para activarlo

Cryovac® OS1000 Oxygen Scavenging

Film

Etiquetas absorbentes de oxígeno

FreshMax (Absorción máxima 50cc O2

Concentración de O2 alcanzable: 0.01%

Pigmentos depredadores de oxígeno

Coextrusionado de siete capas desarrollado por RPC- Bebo y Ciba. Incorpora una capa de film de Evoh y una capa de PP con un depredador de oxígeno incorporado. Bestfoods y HJHeinz lo están usando para platos preparados

Con depredador de oxígeno

Sin depredador de oxígeno

Bandeja termoformada para comidas prepareadas

En PP multicapa (RPC Bebo Plastik (Alemania)

Etiquetas absorbentes de oxígeno

FreshMax (Absorción máxima 50cc O2

Concentración de O2 alcanzable: 0.01%

Pigmentos depredadores de oxígeno

Coextrusionado de siete capas desarrollado por RPC- Bebo y Ciba. Incorpora una capa de film de Evoh y una capa de PP con un depredador de oxígeno incorporado. Bestfoods y HJHeinz lo están usando para platos preparados

Con depredador de oxígeno

Sin depredador de oxígeno

Bandeja termoformada para comidas prepareadas

En PP multicapa (RPC Bebo Plastik (Alemania)

Efectos del etileno en frutas y verduras

Beneficiosos–Acelerar la maduración de los agrios

•Perjudiciales–Acelerar la senescencia–Provoca cambios de color indeseables, sobre todo en verduras (Que suelen ser más sensibles al etileno)

(Hormona vegetal que entre otros efectos, acelera la respiración)

Absorbentes de humedad: Prevención de descongelaciones

Reguladores de humedad

Polímeros superabsor-bentes, como polimetacri-latos o almidones copolimeriza-dos, situados entre dos capas de material permeable

Absorbentes de etileno basados en adsorbentes incorporados al film (Evert-Fresh)

Ejemplos de utilización de absorbentes de etileno

Absorbentes de naranjinina y de limonina

•La naranjinina reacciona con la naranjinasa incorporada en un envase de acetato de celulosa

•La limonina es absorbida por el acetato de celulosa (Fenómeno físico)

Efectos: El contenido de naranjinina bajade 700 a 420 (mg/L) y el de limonina, de 8 a 6.7 (mg/L)

Tipos de funciones de los envases activos(3 de 5)

3. Añaden componentes al alimento, para aumentar su conservación o para otros fines

– Activos como antimicrobianos– Como antioxidantes– Con actividad enzimática

Antioxidantes

•BHT/BHA incorporados a la parafina, en papel parafinado

•BHT/BHA incorporado a polietileno

•Vitamina E incorporada a polietileno

Generadores de óxido de cloro

•Una capa hidrófila, que contiene clorito•Una capa hidrófila, que contiene un ácido•Reguladores de velocidad de difusión de la humedad, a través de la capa hidrófila•Por efecto de la humedad del producto, la solución de clorito se difunde hacia la capa hidrófoba, donde se produce óxido de cloro•Protegido por 15 patentes

Tipos de funciones de los envases activos(4 de 5)

4. Absorben componentes del alimento, para aumentar su calidad sensorial

– Absorbentes de naranjinina y de limonina, por ejemplo en zumos de uva y de naranja

Tipos de funciones de los envases activos: Envases llamados inteligentes(5 de 5)

5. A) Informan de la evolución de parámetros relacionados con el nivel de alteración del alimento

• Integradores temperatura-tiempo• Indicadores de concentración interior de oxígeno• Indicadores de concentración interior de CO2• Indicadores de concentración de aminas

(pescado)

5. B) Cambian de permeabilidad en función de la temperatura • Envasado de vegetales mínimamente procesados• Semillas de germinación diferida

Temperaturas en expositores frigoríficos

Info Sheet n.1 - 1/6/1997 - diSTAM

Temperatura en frigoríficos domésticosInfo Sheet n.1 - 1/6/1997 - diSTAM

Ejemplos de integradores temperatura-tiempo

Vitsab® TTI CheckPoint™ LabelsDataSource™ loggers

Indicadores de alteración en pescado y marisco

Material sometido a vapores de trietanolamina

Langostinos envejecidos artificialmente

Indicadores de humedad

Humonitor®

Cambios de permeabilidad al O2 y al CO2 y de la relación entre ambas, al cambiar la temperatura

Recubrimiento sensible a la temperatura

Película microporosa(Poliolefina +

carga)

Película impermeable(LDPE, CPP)

Cambio de permeabilidad al vapor de agua al cambiar la temperatura:Recubrimiento

de semillas