Tendencias: Investigación e innovación en Ecoinnovación en producción de alimentos

De wiki EOI de documentación docente
Saltar a: navegación, buscar


Estado de desarrollo de la sección: completo completo

Wikilibro: Ecoinnovación en producción de alimentos > Capítulo 1: Procesos de producción de alimentos y envasados más limpios

Sección 2

Tendencias: Investigación e innovación
Entre las principales tendencias se incluyen:
  • Ampliar la aplicación de MAP
  • Envasado al vacío
  • Sistema Flor-Pack
  • Sistema SKIN
  • Atmósfera controlada
  • Atmósfera modificada
  • Envases activos
  • Envases inteligentes
  • Empleo de materiales biodegradables
  • Utilización de recubrimientos comestibles
  • Envasado mediante películas plásticas

    Contenido

Ampliar la aplicación de MAP

Concepto: Eliminación del aire interior del envase y sustitución por una mezcla de gases. El porcentaje de gases es fijado al comienzo, sin control del mismo durante el almacenamiento

Objetivos: Impedir el crecimiento de microorganismos Reducir la cinética de las reacciones internas (oxidación) Evitar pérdidas por desecación 4 Tabla.jpg

Ventajas: Aumentos significativo de la vida útil comercial y permite disponer de productos mínimamente procesados, manteniendo completamente su calidad Buena presentación comercial, manteniendo el color y las características del producto Mejora de la distribución comercial: mayor radio / mayor vida útil Optimización del aprovechamiento de excedentes y facilita el manejo de stock y puntas de trabajo Previene la mezcla de sabores entre alimentos En productos loncheados facilita la separación de las lonchas

Inconvenientes: Inversión en equipos de envasado es elevada Costes en gases y materiales de envasado Debe combinarse con tratamiento de refrigeración Requerimientos de soldadura Sistema analítico para revisión de lotes: pocos sistemas para controlar la elaboración en continuo Formulaciones específicas de gases para cada producto


Envasado al vacío

Concepto: eliminación del aire interior del envase y sellado. Se aplica a grandes piezas de carne y carne picada por ejemplo.

Objetivo: Prevenir la oxidación de grasas y aceites, así como el crecimiento aerobia de microorganismos

Resultados satisfactorios en función de:

  • Calidad de la materia prima
  • Materiales de envasado con altas propiedades barrera para prevenir la entrada de oxígeno desde el ambiente
  • Resistencia térmica de los materiales: precocinado y/o pasteurización

Peligro: microorganismos anaerobios y microaerófilos.


Sistema Flor-Pack

Concepto: Sistema de envasado que se aplica a numerosos productos. El envase está formado por una lámina de film, normalmente polipropileno, que la máquina conforma y sella para formar el envase.

Se caracteriza por una sutura longitudinal en el centro y sendas suturas en los extremos delantero y trasero. En los productos hortícolas, este tipo de envase puede emplearse con o sin bandeja, como es el caso de las fresas y de los pimientos tricolores respectivamente.

Ventajas:

  • Perfecta visibilidad del producto.
  • Potenciación del aspecto por la transparencia y brillo del polipropileno.
  • Posibilidad de identificar el producto, tanto por impresión del mismo film, como por la adhesión de etiquetas, con el agregado de una dispensadora a la máquina de flow-pack.
  • Inviolabilidad del empaquetado; una vez abierto el envase no puede dejarse como estaba.
  • Altas producciones en empaquetado, a costes moderados.
  • Fácil e higiénica manipulación en el punto de venta. El cliente puede tomar el producto sin ensuciarse las manos y sabiendo que nadie lo ha podido manipular.
  • Adecuación al tipo de producto. El polipropileno puede ser perforado con diferentes tamaños de orificio, dependiendo de las necesidades de ventilación de la especie envuelta.


Sistema SKIN

Concepto: Adhesión “perfecta” del film al producto. Efecto “segunda piel”. Producto actúa como molde.

Características:

  • Eliminación de cualquier capa de aire
  • Mejor conservación de jugos y aromas
  • Base termoformada
  • Principal tecnología: Darfresh (sealair-Cryovac)
  • Soldadura no es de controno: Surlyn
  • Soldadura total allí donde no hay producto
  • El material se trabaja a temperaturas mayores
  • Permite envasar alturas hasta 100 mm

Uso principal: envasado de productos loncheados en la industria cárnica


Atmósfera controlada

La atmósfera controlada es una técnica frigorífica de conservación en la que se interviene modificando la composición gaseosa de la atmósfera en una cámara en frigoconservación, en la que se realiza un control de regulación de las variables físicas del ambiente (temperatura, humedad y circulación del aire).

Se entiende como atmósfera controlada (AC) la conservación de un producto hortofrutícola, generalmente, en una atmósfera empobrecida en oxígeno (O2) y enriquecida en carbónico (CO2). En este caso, la composición del aire se ajusta de forma precisa a los requerimientos del producto envasado, manteniéndose constante durante todo el proceso.


Esta técnica asociada al frío, acentúa el efecto de la refrigeración sobre la actividad vital de los tejidos, evitando ciertos problemas fisiológicos y disminuir las pérdidas por podredumbres. La acción de la atmósfera sobre la respiración del fruto es mucho más importante que la acción de las bajas temperaturas. Esta atmósfera controlada ralentiza las reacciones bioquímicas provocando una mayor lentitud en la respiración, retrasando la maduración, estando el fruto en condiciones latentes, con la posibilidad de una reactivación vegetativa una vez puesto el fruto en aire atmosférico normal.

Ventajas:

  • Prolongación del periodo óptimo de la conservación entre un 40 y 60 %, respecto de la conservación en atmósfera normal.
  • Reducción de alteraciones y podredumbres típicas del frío, de la conservación frigorífica a 0º C, ya que permite elevar temperaturas.
  • Reducción de las mermas por peso.
  • Reducción de fisiopatías.
  • Mayor resistencia del producto después de la conservación en cuanto al reinicio del metabolismo.
  • Permite el empleo de temperaturas elevadas, necesitando menos frigorías respecto a la frío Normal.
  • Efecto fungicida debido a la elevada concentración de CO2.
  • Se reduce el calor de respiración del fruto como consecuencia de la mínima intensidad respiratoria debido al bajo contenido en O2 y la elevada concentración de CO2.

Inconvenientes:

  • Inversión inicial elevada.
  • Mantener la adecuada composición de la atmósfera.
  • Necesidad de un instrumental tecnológico elevado para su control.
  • Limitaciones de apertura de la cámara.
  • Aumento de la problemática de incompatibilidades entre variedades a consecuencia de las diferentes condiciones de conservación.
  • Nuevas fisiopatías y desórdenes propios de la AC.

Envasado:

La tecnología de EAC deriva de la tecnología de atmósfera controlada (AC) utilizada para ampliar la vida útil de las frutas y verduras almacenadas a granel. Estos almacenes herméticos están equipados con sistemas que controlan escrupulosamente la composición de la atmósfera gaseosa en el interior.

Con el envasado en atmósfera controlada (EAC), el empleo de películas para envasar selectivamente permeables en asociación con una composición conocida del gas introducido en el envase proporciona una atmósfera interna con la composición deseada durante la vida útil del producto. En el envase cerrado descenderá el nivel de oxígeno y aumentará el nivel de CO2, debido a los efectos de la respiración natural del vegetal crudo.

Si el envase fuese totalmente impermeable, se alteraría el producto con bastante rapidez como resultado de la glucolisis anaerobio con bajas presiones de oxígeno.

El empleo de una película semipermeable idónea permite la entrada de oxígeno en una cuantía controlada para sustituir el oxígeno captado por el producto fresco.

Cuanto menor sea la permeabilidad de la película, menor será el nivel final de oxígeno. La estabilidad se alcanzará a una determinada temperatura cuando la captación de oxígeno por el producto sea la misma que la reposición desde la atmósfera exterior. El valor de la presión estable del oxígeno depende de las variables tales como el producto, la película, la temperatura y la composición gaseosa de las atmósferas interna y externa.


Atmósfera modificada

Concepto: La técnica se basa en el empleo de nitrógeno sólo o mezclado con dióxido de carbono, y en la reducción del contenido en oxígeno hasta niveles normalmente inferiores al 1%. La atmósfera modificada se consigue realizando vacío y posterior reinyección de la mezcla adecuada de gases, de tal manera que la atmósfera que se consigue en el envase va variando con el paso del tiempo en función de las necesidades y respuesta del producto.


En la técnica del envasado en atmósfera modificada se deben tener en cuenta cuatro componentes básicos: el envase empleado, la mezcla de gases, los materiales de envase y los equipos de envasado; todos ellos condicionados a su vez por la naturaleza del producto a envasar.

La composición normal del aire utilizad en el EAM es de 21% de oxígeno, 78 % de nitrógeno y menos del 0,1 % de dióxido de carbono. El Co2 es un gas altamente soluble en agua y con propiedades bacterioestáticas y fungiestáticas, lo que retarda el crecimiento de hongos y bacterias aeróbicas. El CO2 actúa alargando la fase vegetativa del crecimiento microbiano. El dióxido de carbono no es totalmente inerte y puede influir sobre el color, la consistencia y otros atributos de la calidad de las hortalizas. Las concentraciones de CO2 han de estar comprendidas entre el 20 y 60%, siendo más efectiva su acción a bajas temperaturas. En el envasado en atmósfera modificada se procura reducir al máximo el contenido en oxígeno para disminuir el deterioro de los productos por oxidación.

El nitrógeno se caracteriza por ser un gas inerte. La utilización del N2 evita el colapso de los envases en aquellos casos en los que el producto absorbe CO2.

Los factores que afectan a la intensidad de estos procesos y las condiciones de manipulación y comercialización, deben ser tenidos en cuenta para diseñar las características del sistema: producto-envase-entorno. Por ello, para efectuar el envasado en atmósfera modificada, debe seleccionarse una película polimérica con características de permeabilidad adecuadas.

El empleo de películas de diferente permeabilidad dará lugar a la formación de atmósfera de equilibrios distintos y por tanto la evolución de los frutos también será diferente.

La envoltura individual de los frutos con una película retráctil conforma una segunda lámina externa de protección y una microatmósfera alrededor del fruto. Esta barrera evita la pérdida de humedad, protege frente a la propagación de podredumbres y mejor las condiciones higiénicas en la manipulación.

Las investigaciones actuales van por:

  • Tratamiento con SGS (Solvent gas stabilization): CO2
  • Combinación de MAP con incorporación de sustancias antioxidantes naturales
  • Utilización de CO: para provocar formación de carboximioglobina (color)


Envases activos

Concepto: Tipo de envasado en el que material de envase desempeña alguna función adicional a ser una barrera física interpuesta entre el alimento y el entorno que lo rodea.

Procedimiento de obtención:

Introducción de un elemento externo al material, en el interior del envase (adhesivo, lámina o bolsita)

Integración del elemento activo en el propio material de envasado, formando parte del mismo

Extrusión: transformado con el propio material o una de las capas que lo constituyen

Aplicado como recubrimiento

5 Reglamento.jpg


Envases inteligentes

Concepto: Son aquellos envases que utilizan propiedades o coponentes del alimentos, o de algún material como indicadores del historial y calidad del producto (controlan el estado de los alimentos envasados o el entorno de éstos).

Se trata fundamentalmente de indicadores de tiempo-temperatura, indicadores de calidad microbiológica, indicadores de oxígeno o dioxido de carbono.

6 Indicadores.jpg
6b Indicadores.jpg


Empleo de materiales biodegradables

Definiciones:

  • Biodegradable: Material que en última instancia se degrada en agua, dióxido de carbono, metano y composte en un periodo relativamente corto de tiempo, por la acción combinada de agentes físico-químicos y/o microorganismo. Se alza la ruptura total de la estructura química
  • Biobase: materiales basados en fuentes biológicas. Materiales derivados de fuentes primarias como agricultura doméstica o materiales foretales.

Biodegradable no es igual que “biobased”

Las fuentes de las que pueden ser obtenidos es variable:

  • Extraídos directamente de fuentes naturales (plantas):
Polisacáridos: celulosa, almidón (patata, maíz)
Polipéptidos: Soja, zeina, suero de leche, gluten, colágeno, gelatina
  • Polímeros producidos directamente por organismos
Polihidroxialcanoatos: polihidroxibutirato (PHB), polihidroxivalerato (PHV)
Mezclas
Goma Santana
Polisacáridos modificados
  • Polímeros derivados de monómeros producidos directamente por organismos
Acido poliláctico (PLA)
  • Sintético (degradable)
Poli (vinil-alcohol) (PVOH)
Poli (etilen glicol)
Acido poliaspartico
Policaprolactona

7 Fuentes.jpg 8 Combinación.jpg 8b Combinación.jpg 9 Polipeptidos.jpg 9b Polipeptidos.jpg 10 Sector.jpg 11 Perspectivas.jpg


Utilización de recubrimientos comestibles

Concepto: Capas finas de material comestible aplicadas directamente sobre la superficie de los alimentos a partir de una disolución o dispersión. El método de aplicación puede ser muy diverso: inmersión, spray, lecho fluidificado, entre otros. Por sí mismos, no existen sino que forma parte del alimento, no debiendo alterar sus características sensoriales.

Funciones:

  • Prevenir la pérdida o absorción de humedad
  • Prevenir la transferencia de humedad entre componentes
  • Prevenir la formación de hielo en alimentos congelados
  • Prevenir la difusión de oxígeno o dióxido de carbono
  • Prevenir la aparición de reacciones de deterioro; Oxidaciones, enranciamiento, pardeamiento, etc.
  • Reducir la absorción de aceite durante la fritura
  • Protección microbiológica y del color
  • Mejorar las propiedades mecánicas para facilitar su manipulación
  • Mejorar de la uniformidad de productos
  • Mejora del aspecto externo: brillo y apariencia

Tipos de recubrimientos:

Hidrocoloides (polisacáridos y proteínas): celulosa, almidón, gluten de trigo, proteínas de soja
Lípidos: ceras y ácidos grasos
Composites: combinaciones de los dos tipos anteriores

12 Recubrimientos.jpg

Ejemplos de aplicación: 13 Aplicación.jpg


Envasado mediante películas plásticas

El material de envasado elegido debe ser capaz de mantener constante la mezcla de gases, impidiendo la entrada de oxígeno y la fuga de dióxido de carbono. Además es importante que posea las características de antivaho y de pelabilidad. Con la cualidad del antivaho evitamos que las gotas de agua procedentes del vapor de agua se condensen en la superficie interna del envase. La soldadura de los envases además de ser resistentes e impermeables, deben facilitar la apertura de la bolsa.

A continuación se van a describir de forma resumida los distintos tipos de películas plásticas que se emplean actualmente en el envasado de frutas y hortalizas frescas.

Películas laminadas

Estas películas están conformadas por láminas de diferentes materiales unidas mediante un adhesivo, en forma de sandwich.

Las películas laminadas ofrecen una mejor calidad de grabado ya que la superficie impresa es incorporada entre las numerosas láminas que las constituyen y esto evita el desgaste durante la manipulación. La desventaja de este tipo de películas es que el proceso de elaboración es caro lo que hace que este tipo de materiales no sea muy empleado.

Las películas laminadas tienen una excelente calidad de grabado al ser impresas generalmente por el reverso sobre el polipropileno y embebidas en la película. Suelen emplearse con productos de baja o media actividad respiratoria, ya que las capas interfieren en la movilidad del oxígeno hacia el interior del envase.

Películas coextruidas

Se caracterizan por ser láminas producidas simultáneamente que se unen sin necesidad de adhesivo. Son más económicas que las películas laminadas, sin embargo éstas últimas sellan mejor, pues el polietileno se funde y se reconstruye de forma más segura.

Las películas coextruidas son grabadas en la superficie y tienden a desgastarse con la maquinaria durante el llenado y el sellado. La velocidad de transmisión de oxígeno hacia el interior del envase es mayor que en las películas laminadas.


Películas microperforadas

Se emplean en aquellos productos que precisan de una velocidad de transmisión de oxígeno elevada. Se trata de películas que contienen pequeños agujeros de aproximadamente 40-200 micras de diámetro que atraviesan la película.

La atmósfera dentro del envase es determinada por el área total de perforaciones en la superficie del envase.

Las películas microperforadas mantienen unos niveles de humedad relativa altos y son muy efectivas para prolongar la vida media de productos especialmente sensibles a las pérdidas por deshidratación y de deterioro por microorganismos.

Membranas microporosas La membrana microporosa se emplea en combinación con otras películas flexibles. Se coloca sobre una película impermeable al oxígeno la cual tiene una gran perforación. De esta forma se consigue que todos los intercambios gaseosos se produzcan a través de la membrana microporosa, que tiene unos poros de 0,2-3 micras de diámetro.

La velocidad de transmisión de oxígeno se puede variar cambiando su espesor o modificando el número y tamaño de los microporos que conforman la membrana.

Películas inteligentes

Englobadas dentro de los llamados envases activos, son aquellas que están formadas por membranas que crean una atmósfera modificada dentro del mismo y que aseguran que el producto no consuma todo el oxígeno del interior y se convierta en una atmósfera anaerobia.

Estas membranas o películas inteligentes impiden la formación de sabores y olores desagradables, así como la reducción del riesgo de intoxicaciones alimentarias debido a la producción de toxinas por microorganismos anaerobios.

Estas láminas son capaces de soportar variaciones de la temperatura de almacenamiento de hasta 3-10º C e incrementan la permeabilidad a los gases (velocidad de transmisión de oxígeno) mil veces cuando la temperatura aumenta por encima de la temperatura límite establecida, evitando la aparición de procesos de anaerobiosis.

< Sección anterior
Introducción a la industria del envase y el embalaje

Sección siguiente >
Equipos y maquinaria de envasado