Envases Inteligentes en la Industria de los Alimentos

"Los lugares más obscuros del Infierno, están reservados para los que mantienen su neutralidad en épocas de crisis moral"

(La Divina Comedia - Dante Alighieri)

Envases Inteligentes en la Industria de los Alimentos

La sociedad actual exige nuevos diseños que se adapten a sus necesidades, nacen los nuevos envases para la industria alimentaria en donde el alimento y el envase son una pareja indivisible. La alimentación es una necesidad primaria y, por tanto, el consumo de este tipo de bienes no decrece, más bien se modifica. Es por eso que en este momento de cambio el mercado de la alimentación tiene que apostar por nuevos productos que cubran y se adapten a las necesidades actuales. La sociedad actual, con nuevos hábitos de consumo, requiere de nuevos diseños que se adapten a sus necesidades. El ritmo de vida reduce la frecuencia con la que se realizan las compras, motivo que exige envases que conserven el producto durante un periodo de tiempo mayor.

Además, debido a la poca disponibilidad para realizar la compra, se extiende cada vez más el servicio de compra online y reparto a domicilio. Disponer de poco tiempo para comer o para preparar un plato elaborado, demanda cada vez más envases que permitan cocinar y comer en el mismo envase. Disfrutar de un plato elaborado cómodamente, sin necesidad de realizar cambios desde el envase a un recipiente para cocinar y después a un plato para consumir. El envase activo prolonga la vida útil y mejorar el estado de los alimentos envasados. Pero no sólo esto es importante. En estos momentos en los que el poder adquisitivo medio se ha reducido, el hábito de comer fuera se ha convertido en un problema para muchos consumidores. Este sector de la población está acostumbrado a un plato recién cocinado, de una calidad que hasta el momento era difícil de alcanzar con los platos pre cocinados. En muchos casos debido a la estructura o material del envase que no ayudan a mantener las propiedades que caracterizan al producto.

 En otros casos, debido que el envase no se adapta al método de cocinado del que se dispone. La independencia de una fuente de alimentación o de un sistema para poder calentar o enfriar una bebida, es una de las ventajas que podrán ofrecer los nuevos envases. En muchos casos la principal diferencia entre productos radica en el envase, este puede convertirse en la única razón por la que se elige una marca comercial concreta. Como ejemplo, un envase con un sistema que inhibe durante un periodo de tiempo mayor la oxidación. Éste ofrece un producto de mayor calidad durante más tiempo, evitando pérdidas de producto y reduciendo desperdicios innecesarios. La necesidad de cambio no viene exigida únicamente por los consumidores. Los propios envasadores y fabricantes de envases, necesitan conocer los cambios y nuevas tendencias en el sistema productivo y logístico, para ofrecer valores tangibles a un precio competitivo. Uno de los objetivos de muchos envasadores es reducir el coste unitario. Este objetivo se podrá alcanzar si la tecnología aplicada para desarrollar este envase permite la reducción de material, la aplicación de otros materiales o la optimización mediante un nuevo diseño.

 

Aumentar el alcance de la cadena de distribución, permite la extensión de mercados. Este cambio exige estudiar los riesgos de la distribución: vibración, compresión dinámica, humedad, temperatura. Las exigencias de los nuevos mercados y la necesidad de cumplir con la legislación vigente relacionada con la sostenibilidad, suponen nuevos retos para el diseño del envase. Las tendencias de estos últimos años están focalizadas en mejorar los envases de productos de necesidad básica, como la alimentación. Dentro de esta tipología de productos, el sector de los platos preparados destaca como uno de los más prometedores de la alimentación. En el sector de los platos preparados los dos grupos con mayor mercado son los platos refrigerados y platos congelados. El mercado de los platos refrigerados genera en Europa, alrededor de 700 millones de euros anuales, con volúmenes de venta en torno a las 150.000 toneladas. Por lo que hace referencia a los platos congelados, la mayoría de las estimaciones indica un nivel de ventas en torno a 144.000 toneladas anuales. 

Por lo tanto, en este sector aparece la oportunidad de mejorar los sistemas actuales, resolviendo las carencias detectadas a nivel del consumidor y del envasador. Para analizar la posición en la que se encuentra el envase alimentario a día de hoy, se parte de las funciones principales del envase convencional, presentadas al inicio de este artículo y que básicamente son contener, conservar y proteger la integridad del producto, e informar y vender el producto contenido. Inicialmente, la función de contener un producto alimentario terminaba en el momento en el que el producto se cocinaba y se consumía. La función era meramente contener el producto, a temperatura ambiente o refrigerada. Ahora, contener el producto puede significar en algunos casos soportar las temperaturas de congelación, ya que muchos de los productos se distribuyen congelados.

 

En la mayoría de productos precocinados su introducción en el microondas o en el horno, sin que esto provoque una alteración del envase que pueda afectar al producto es un requerimiento. Una vez cocinado aparece una nueva función: contener el producto mientras se consume ejerciendo de plato. La definición de contener el producto sigue siendo acertada, pero cada vez más, cubrir esta función supone un proceso de mejora del envase. En muchos casos la solución está en una combinación de diferentes materiales que consiga las propiedades deseadas. Del mismo modo que el vidrio permitía la esterilización en el propio envase, las empresas de envases de plástico cuentan años después con la combinación de materiales poliméricos, que permite realizar los tratamientos térmicos en el propio envase. Un ejemplo de este tipo de material es un compuesto laminado de PP/EVOH/PP.

El desarrollo de nuevos materiales multicapa permite que el consumidor introduzca el envase en el microondas sin que se produzca una migración desde el envase hacia el producto. Ejemplos de estructuras utilizadas para este tipo de envases son PP/EVOH/PP o PET/Al/PP. El PP suele utilizarse porque presenta ciertas características deseables, como resistencia a la sorción de la grasa, es esterilizable y microondeable. No solamente la introducción del envase en el microondas ha sido un avance. Generar materiales que soporten las temperaturas del horno manteniendo las propiedades del envase, o incluso permitir su cocción en ambos, ha sido y sigue siendo un reto para los fabricantes de packaging. El principal objetivo de estos envases flexibles o rígidos, es resistir altas temperaturas durante un tiempo determinado. Actualmente existen algunas soluciones comerciales no solo para platos precocinados, sino también para productos de panificación. Inicialmente esta protección del producto se remitía a cumplir funciones más generales, como evitar el derrame del producto durante el transporte, impedir el intercambio de gases entre el interior y el exterior del envase o soportar los posibles riesgos derivados del ciclo de distribución. 

Actualmente, estas propiedades se consideran cubiertas por cualquier sistema de embalaje, por lo que el reto está en la participación activa del envase en la protección del producto. Un envase activo tiene como función prolongar la vida útil o mejorar el estado de los alimentos envasados, mediante la incorporación de sustancias con ciertas propiedades beneficiosas o la eliminación de otras que pueden presentar problemas para la conservación. La base de estos mecanismos es un transporte de masas que incluye una regulación de la permeación de gases en el espacio cabeza, una retención de sustancias por sorción. Este sector del mercado pronostica un incremento en su volumen de ventas, que se verá reflejado sobre todo en los absorbedores de humedad, secuestradores de O2 y CO2 y envases microondeables. La oxidación del alimento es una reacción iniciada por radicales libres. Este tipo de reacciones, una vez iniciadas progresan muy rápidamente, dificultando cada vez más su control y deteriorando el alimento. Para atrasar la iniciación de la oxidación se utilizan diferentes mecanismos. 

Para el control de la oxidación se puede actuar de dos modos. Se puede actuar sobre el O2 o sobre las especies que pueden reaccionar con él. El control del primero se consigue eliminando el O2 residual del espacio cabeza del envase y/o evitando la entrada de O2 desde el exterior. Por otra parte, el control de las especies reactivas frente al O2 se puede alcanzar con la adición de antioxidantes en alguno de los elementos del sistema producto - envase. El uso de materiales barrera evita la entrada del O2. Habitualmente para actuar como barrera se elige un laminado multicapa. Con éste se consigue una baja permeabilidad a los diferentes gases y una resistencia mecánica alta para evitar una posible punción. Dos laminados multicapa comunes, que actúan como barrera son PA/PVdC/PE y PA/EVOH/PP. La capa de PA permite la impresión. La capa central actúa como barrera. Y la interior debe permitir la termosoldadura. Las barquetas de comida precocinada y sobres para productos deshidratados, son ejemplos de envases que utilizan este material multicapa. 

La segunda opción para reducir la cantidad de O2 en el espacio cabeza de los envases son los secuestradores de O2. Estos secuestradores de O2 pueden depositarse en el material del envase o en el del cierre. Ejemplos de secuestradores son metales y óxidos metálicos, ácido ascórbico o enzimas. Estos compuestos tienden a oxidarse con mayor facilidad que el alimento contenido, y por tanto utilizan el O2 existente, evitando que quede disponible. El principal problema es que la mayoría de los secuestradores de O2 no pueden entrar en contacto directo con el alimento. Por lo tanto, es función del diseño del envase separar físicamente este elemento del producto, pero al mismo tiempo, permitir la interacción del secuestrador con el O2 existente en el espacio cabeza. Los envases activos con agentes antioxidantes pueden ejercer una acción de protección sobre alimento contenido, reduciendo las especies reactivas del O2. Ejemplos de antioxidantes aplicados al material de envase son la vitamina E, que ayudan a reducir los efectos de la oxidación.

 

Muchos de los alimentos que se comercializan envasados generan CO2. Las frutas y hortalizas, por su naturaleza, consumen O2 y generan dióxido de carbono. Los productos tostados, como el café, una vez envasados siguen desprendiendo CO2. Para controlar esta emisión se utilizan sustancias como el hidróxido de calcio. Por otra parte, existe otra gama de productos que por su elevada humedad una vez envasados, requieren el uso de CO2 como fungicidas. Productos horneados, carne fresca o quesos, son algunos de los productos que requieren de emisores de CO2 para controlar el crecimiento microbiano. Ejemplos de compuestos emisores de CO2 son el bicarbonato cálcico y el ácido ascórbico. Esta función engloba la función de informar y la función de vender el producto. La primera, ofrecer información al consumidor, requiere de una ampliación para informar a cualquier miembro de la cadena de distribución sobre el estado del producto. El modo de ofrecer esta información se basa en nuevas tecnologías, como las etiquetas RFID o los indicadores; elementos incluidos dentro de la definición de envases inteligentes. 

Un envase inteligente es aquel que no solamente protege el contenido, sino que interacciona con él: obteniendo información del producto o de su entorno. Esta información se procesa y se presenta al consumidor. Muchos de los envases inteligentes para productos de alimentación están basados en sustancias indicadoras, es decir, sustancias que informan del estado en el que se encuentra un producto. Un buen ejemplo son los indicadores de frescura, que revelan la calidad del producto envasado a través de su respuesta frente a alguno de los cambios que se suceden en el alimento. Este pequeño sensor reacciona con los gases generados por el producto durante la reacción de oxidación, y cambia su estado inicial (generalmente cambia de color) para informar del cambio en el producto. Indicadores termocrómicos o de humedad son otras de las posibilidades que ofrecen los envases inteligentes. La segunda, presentar y vender el producto, se convierte en adaptar los productos al gusto del consumidor. Un consumidor que cada vez más exige nuevas funciones que consigan un producto listo para consumir. Quizás, esta es una de las funciones más complejas dentro de la definición de envase, y seguramente una de las que va a marcar tendencias de mercado y retos de investigación durante los próximos años. El concepto de susceptor para microondas no es nuevo, ya que se viene utilizando desde los años 80. 

La función de este elemento es absorber las radiaciones microondas y convertirlas en calor. Generalmente los susceptores están realizados en aluminio. Por su condición de material metálico es capaz de absorber las microondas que generan un flujo de oscilaciones dentro del material. Vibraciones que se convierten en calor. De este modo, una fina capa de aluminio que puede laminarse junto al material de envase o ser depositada por metalización al vacío, funciona como fuente de calor. Esta fuente de calor situada en zonas estratégicas del envase, puede generar un efecto de tostado asociado generalmente al horno. La temperatura que se puede alcanzar en el interior de un envase con susceptor está alrededor de los 200°C. Actualmente ya existen las primeras soluciones comerciales con susceptores que cuentan con un elemento activo. Estos elementos absorben el exceso de humedad o exceso de aceite durante la cocción, sin verse afectados por la temperatura alcanzada en el envase.

Envases microondables con válvula para cocinar al vapor: Esta tecnología permite cocinar el alimento al vapor dentro del propio envase. Con este sistema se consigue una menor pérdida de humedad, que evita que se reseque el alimento y mantiene mejor las vitaminas. La tecnología utilizada es la perforación por láser o imperfección controlada de costuras, que funcionan como válvula de escape. Al llegar a una cierta presión y temperatura el vapor puede ser liberado. Este tipo de cocción se aplica actualmente a productos como pescado congelado y verduras.

Envases autocalentables: Los envases autocalentables se basan en una reacción que genera calor para aumentar la temperatura del producto, una reacción exotérmica en la que participan diferentes reactivos dependiendo del calor que se desea alcanzar. Una reacción muy utilizada es la hidratación del óxido de calcio (CaO) con agua en la que participan reactivos económicos. Además, los productos o subproductos generados son aceptables medioambientalmente. En la actualidad uno de los mercados que ha incluido esta tecnología es el de las bebidas calientes. La base del funcionamiento de este tipo de envases es, mantener separados los reactivos hasta el momento en el que se va a consumir el producto. Por este motivo, todos los sistemas autocalentables constan de volúmenes herméticamente separados para albergar la bebida, el óxido de calcio y el agua. El diseño de este tipo de envases permite mezclar de forma homogénea los dos reactivos y fuerza a que estos envuelvan el volumen ocupado por el producto. En este tipo de bebidas se consigue un aumento de la temperatura alrededor de 40 °C por encima de la inicial. Esta función ha sido estudiada durante años por diferentes centros de investigación, que trabajan junto a las empresas para el desarrollo de nuevos sistemas de embalaje.

 

El problema es que la magnitud de estos riesgos se incrementa cada vez más, mercados más amplios generan cadenas logísticas más largas. La posibilidad de transportar productos sensibles (alimentos perecederos) a mayores distancias, o la legislación, que regula cada vez más las cadenas de distribución, son factores que demandan nuevos sistemas de embalaje. En definitiva, las nuevas tendencias en el sector del envase alimentario se decantan por envases que ejercen alguna función activa sobre el sistema envase-producto, ya que gracias a estos compuestos se reduce el volumen de alimentos frescos desechados. Las preferencias de las empresas se basan en la optimización en el ciclo de distribución. Y cada vez más, el consumidor se decanta por un envase que aporte una nueva función como la que ofrecen los sistemas autocalentables. El proyecto europeo RECAPT identifica las 15 nuevas tecnologías de elaboración de alimentos, que van de la etiqueta RFID a los envases inteligentes, entre otros. Desde el año 2011 y hasta 2014, el Proyecto RECAPT (Retailer and consumer acceptance of promising novel technologies and collaborative innovation management), financiado por la Unión Europea, trabaja en la creación de una plataforma que apoye y refuerce la colaboración entre investigadores en el campo de la alimentación y la industria alimentaria y otros implicados del sector. En lo que lleva de andadura, el proyecto ha identificado las 15 principales tecnologías desarrolladas en el ámbito de la alimentación.

 

Las nuevas tecnologías juegan un papel importante en el ámbito de la alimentación ya que permiten producir alimentos y bebidas que se adaptan a las demandas de los consumidores de manera segura. A través de las innovaciones tecnológicas, se desarrollan nuevos productos y tecnologías que persiguen la calidad y seguridad alimentarias. En este ámbito, el proyecto RECAPT apoya la colaboración entre científicos de los alimentos, la industria alimentaria y otros implicados y fomenta el desarrollo de productos innovadores. El objetivo es desarrollar nuevos productos alimenticios que cuenten con el apoyo de la ciencia y que se adapten a la demanda de los consumidores. A través del proyecto RECAPT se han identificado 15 avances científicos en el campo de la alimentación claves para el sector:

1. Envases activos: Estos envases proporcionan un ambiente interno modificado que protege el alimento contra cualquier efecto no deseado que afecte la calidad o seguridad. Este tipo de envases interactúan con su contenido para aumentar el tiempo de conservación o mantener la calidad durante el almacenamiento.

 

2. Películas biodegradables: Ofrecen una barrera entre el alimento y su entorno y crea una protección contra los efectos no deseados como microorganismos. Este tipo de películas tienen capacidad para descomponerse a través de la acción de los organismos vivos, y se perciben como más respetuosos con el medio ambiente.

 

3. Plasma frío: Mediante esta tecnología se consigue eliminar patógenos del aire y de las superficies en contacto con los alimentos. De creciente interés para su incorporación en las líneas de procesado.

4. Recubrimientos Comestibles: Se aplican a muchos productos alimenticios para controlar la transferencia de humedad para mejorar la seguridad y preservar la calidad nutricional y sensorial. También se usan para mejorar el aspecto, olor y sabor y vida útil. Una de las principales particularidades es que son aptos para el consumo.

 

5. Irradiación a través de haz  de electrones: Es una forma de energía ionizante de baja intensidad útil sobre todo en productos envasados.

6. Homogeneización de alta presión: A través de este proceso mecánico se somete un producto líquido a alta presión.

7. Alta presión: Las altas presiones se usan con otras técnicas para lograr la desinfección y conservación de alimentos con un procesado mínimo que no afecta al contenido nutricional. La combinación de las altas presiones con otro tratamiento térmico permite que la temperatura aplicada sea menor.

8. Presión hidrodinámica: Este proceso suele utilizarse para ablandar la carne tras el sacrificio. Consiste en aplicar ondas de presión a través de la conversión de energía eléctrica en mecánica.

9. Envases inteligentes: Una serie de sensores proporcionan información sobre el estado de un alimento o sobre las condiciones en las que se ha almacenado y que están vinculadas a ciertas características de seguridad.

10. Calentamiento por infrarrojos: Destaca su capacidad para calentar alimentos sin necesidad de que entren en contacto directo con la fuente de calor: Se ha utilizado para calentar, dorar, descongelar y tostar, así como otros tipos de cocción.

11. Calentamiento óhmico: Los alimentos se calientan al pasar electricidad. La energía eléctrica se disipa en calor, lo que se traduce en un calentamiento rápido y uniforme. Una de las particularidades de este sistema es que el calentamiento se produce en el interior del alimento.

 

12. Campos eléctricos pulsados: No se produce un calentamiento de los alimentos sino que busca inactivar grandes cantidades de microorganismos, lo que implica una reducción de la actividad biológica en el producto.

13. RFID: La identificación por radiofrecuencia puede considerarse como una forma de código de barras inteligente. A diferencia del código de barras, los datos almacenados en etiquetas RFID se pueden cambiar y actualizar.

14. Extracción supercrítica de fluidos: Un material soluble se extrae de un material alimenticio a través de un disolvente (la sacarosa de la remolacha o el café de los granos).

 

15. Corte por ultrasonidos: La aplicación de ultrasonidos mejora la calidad de la superficie del corte en el alimento. A diferencia de otras máquinas de corte, los ultrasonidos pueden cortar materiales blandos, producen bajos niveles de calor y una mínima distorsión.

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ARISTOTELES

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