Instituto de Agroqumica y Tecnologa de Alimentos
Ramn Catal, Pilar Hernndez-Muoz y Rafael GavaraInstituto de Agroqumica y Tecnologa de Alimentos. CSIC
Av. Agustn Escardino 7; 46980 Paterna (Valencia)e-mail: [email protected]
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7 Reunin de la Sociedad Espaola de Seguridad Alimentaria.Granada, 14-15 octubre 2010
Envases activos e inteligentes, Envases activos e inteligentes, una respuesta a la demanda de una respuesta a la demanda de
calidad y seguridad de los alimentoscalidad y seguridad de los alimentos
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Envases activos e inteligentesEnvases activos e inteligentes
Envase convencional
Recipiente fabricado con cualquier material o combinacin de materiales cuyo fin es contener el alimento, actuando como barrera pasiva que separa el contenido del medio ambiente, evitando/ retrasando los efectos adversos del entorno para mantener la calidad y seguridad de los alimentos envasados
Envase activo-Envase inteligente
Sistema coordinado entorno//envase//producto envasado que acta/informa para mejorar/controlar la seguridad y la calidad del alimento envasado y alargar su vida til
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materiales y objetos activos: los destinados a prolongar la vida til o mejorar el estado del alimento envasados. Estn diseados para incorporar intecionadamente componentes que liberarn sustancias en el alimento envasados o en su entorno o absorbern sustancias del alimento o de su entorno
materiales y objetos inteligentes: aquellos que controlan el estado de los alimentos envasados o de su entorno
El Reglamento (CE) N
450/2009 (29/05/2009)* en su artculo 3 establece las siguientes definiciones:
Envases activos e inteligentes. Legislacin
* Modificacin del Reglamento (CE) N 1935/2004 (13/11/2004) que establece los principios generales para los materiales en contacto con alimentos
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TecnologTecnologas de envasado activoas de envasado activo
+
Aumentar la seguridadMantener la calidadAlargar la vida til
Tecnologas de envasado activo
Envase convencionalContiene y presenta el
producto y le protege de la alteracin microbiolgica,
deterioro fsico y contaminacin qumica
Envase activoAltera dinmicamente las condiciones del sistema
envase/alimento envasado
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Formas de actuaciFormas de actuacin de los n de los envases activosenvases activos
Modificacin de la composicin del espacio de cabeza
Materiales permselectivos Substancias que emiten o retienen gases o
vapores
Modificacin de la composicin o caractersticas del alimento
Liberan substancias en el alimento Retienen componentes del alimento
Regulacin de la temperatura del producto envasado
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FormaciFormacin del envase activon del envase activo
Presente en el interior del envase separado del alimento envasado
Formando parte del material de envase
Sustancia Activa
Se presenta en pequeas bolsas o etiquetas de material permeable, que se introducen en el envase
Retenido en la superficie o incorporado en el interior
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TecnologTecnologas de envases activosas de envases activosSistemas que retienen/eliminan componentes del alimento
Oxgeno, Humedad CO2 Etileno Aromas Sustancias indeseables
Sistemas que aportan componentes beneficiosos al alimento Antioxidantes Aromas Conservantes qumicos, CO2 Antimicrobianos Componentes funcionales
Otros sistemas activos Susceptores de microondas Envases autocalentables y autoenfriables Materiales con permeabilidad selectiva
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Envases activos para el control de OEnvases activos para el control de O22
El oxgeno participa en los procesos metablicos y bioqumicos de todos los alimentos (crecimiento de
microorganismos, respiracin en productos vegetales, procesos de pardeamiento, reacciones de oxidacin. ) La reduccin de la presencia de oxgeno limita el desarrollo de estas reacciones
Control de la entrada de oxgeno desde el exterior Materiales barrera
Absorbedores de O2
Eliminacin del oxgeno residual en el espacio de cabeza del envase y/o el producto
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Materiales activos Materiales activos comerciales para el control de Ocomerciales para el control de O22
Bolsas y etiquetas: - Ageless. Mitsubishi Gas Chemical Co. Inc., Japn- Freshmax. Multisorb Technologies Inc., EE.UU.- Freshilizer. Toppan Printing Co. Japn ..
Polmeros: - OS2000-Cryovac. Sealed Air, EE.UU.- OSP. Chevron Phillips Chemical Co., EE.UU. - Shelfplus. CIBA Specialty Chemicals, Gran Bretaa- Oxyguard. Toyo Seikan Kaisha, Japn - Amosorb. Colormatrix Corp., Gran Bretaa- ZerO2. CSIRO-FSA, Australia
Agentes activos: Metales y xidos metlicos -Fe, FeO, Mn, Zn-; cido ascrbico; cidos grasos insaturados; enzimas (glucosa- oxidasa, alcohol oxiadasa..); levaduras inmovilizadas en soporte slido; compuestos fotosensibles.
Materiales comerciales
En general no pueden entrar en contacto directo con alimentos
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Productos comerciales envasados con Productos comerciales envasados con materiales absorbedores de oxmateriales absorbedores de oxgeno geno
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Adicin de antioxidantes
Control de la Control de la oxidacioxidacinn
de de alimentosalimentos
Reduccin de la presencia de Oxgeno Reduccin/eliminacin de especies reactivas
(radicales libres: superxido, hidroxilo, oxgeno singlete)
En la formulacin de polmeros para envases se emplean sustancias antioxidantes para evitar problemas de degradacin por accin de la temperatura, radiacin UV, proceso de obtencin de los envases, etc.
Los antioxidantes del polmero pueden tener paralelamente una accin positiva actuando como antioxidantes del alimento envasado
- En el alimento envasado
- En el material de envase
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Evolucin de la generacin de hexanal en cacahuetesenvasados con el material activo antioxidante
REFERENCIA: Lpez Dicastillo A.C., Catal R., Gavara, R., Hernndez-Muoz P.: Antioxidant active packaging based on natural flavonoids against peroxidation of vegetable oil and fried peanuts. Pendiente de publicacin
Desarrollo de materiales activos Desarrollo de materiales activos antioxidantes con flavonoides naturalesantioxidantes con flavonoides naturales
time (days)
0 10 20 30 40
A
r
e
a
G
C
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Blank Q 1% Q 5% CAT 0.5% CAT 2%
Capacidad antioxidante de pelculas de EVOH con catequina
o quercetina para el control de la oxidacin
en cacahuetes
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Envases activos para el control de etilenoEnvases activos para el control de etileno
El etileno forma parte de la actividad fisiolgica de los vegetales (acelera la maduracin, reduce la senescencia...)
Agentes activosAgentes activos KMnO4 inmovilizado en un absorbente (4-6% de sobre almina, slica gel, grafito, zeolita, ...) ; carbn activo ; mezclas de zeolitas con xidos metlicos dispersos en polmeros
En base KMnO4
en bolsitas- Ethylene Control. Ethylene Control Inc., EE.UU.- Green Keeper. PFS Inc., EE.UU. - Retader. Bioconservacin, Espaa
Componente activo en el polmero- Biofresh. BioFresh Ltd, Gran Bretaa- Everfresh. Everfresh Group AG, Suecia- Peakfresh. Multiflex Packaging PTy Ltd., Australia- Longlife, Long Life Solutions Ltd., Gran Bretaa
Productos comercialesProductos comerciales
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Envases activos para el control de COEnvases activos para el control de CO22
El dixido de carbono est
presente en muchos sistemas envase-producto9 En frutas y hortalizas frescas se genera por la actividad fisiolgica del
producto9 En muchos productos de elevada humedad se introduce como
fungisttico9 En producto tostados (caf...) sigue desprendindose tras el envasado
Generadores o emisores de dixido de carbonoBicarbonato clcicocido ascrbico (desprende CO2 al fijar O2 ) Aplicacin en envasado de carnes y vegetales
Secuestradores o absorbedoresHidrxido de calcio
Aplicacin en envasado de caf y vegetales
Materiales activos
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Envases activos frente al aguaEnvases activos frente al agua
Eliminacin de agua y lquidos exudadosMateriales permeables con absorbentes (gel de slice, arcillas, cloruro clcico, derivados de almidn, carbn activado. )
Agentes Agentes AntiAnti--vahovahoSubstancias ambiflicas (etoxilatos no inicos, monoglicridos) que migran hacia la superficie del envase y rebajan la tensin superficial entre el agua condensada y el plstico, formando una pelcula de agua continua y transparente
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Eliminacin de sustancias indeseables
Olores a aminas en pescado (ac. ctrico+ sal ferrosa en un polmero adsorbente)
Aldehdos de aceites y fritos (ac. ctrico+ sal ferrosa en film termoplstico)
Limonina (principio amargo) en zumos ctricos (recubrimientos de celulosa)
Colesterol y lactosa en leches (enzimas especficos, ciclodextrinas..)
Polmeros que incorporan adsorbedores especficos (zeolita, tamiz molecular, almina..) en las capas interiores del
material de envase para eliminar la sustancia deseable
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Envases antimicrobianosEnvases antimicrobianos
El desarrollo de microorganismos es la principal causa de deterioro de gran nmero de alimentos
Alternativa envases activos antimicrobianos
La aplicacin directa de agentes antimicrobianos sobre la superficie (por pulverizacin inmersin) no siempre es efectiva. Su rpida difusin al interior limita su efectividad sobre la microbiota superficial
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Envases antimicrobianosEnvases antimicrobianos
Envases que emiten de compuestos voltiles antimicrobianos
Emisores de ClO2 , SO2 , CO2 . Fungicidas (etanol, imazalil, 2-nonanona)
Envases que liberan sustancias antimicrobianas en el alimento
Bacteriocinas (nisina, lacticina, pediocina...) Isocianato de alilo Benzoato, sorbato ...
Envases que evitan el crecimiento de microorganismos por contacto
Sales de plata en zeolitas
Materiales antimicrobianos (quitosano, alginatos, poliamidas irradiadas...)
Instituto de Agroqumica y Tecnologa de AlimentosMateriales activos antimicrobianos comercialesMateriales activos antimicrobianos comerciales
Material activo Nombre
comercial Fabricante/distribuidor
Etanol vapor (sachets) Oitech Nippon Kayaku, Japn
Etanol vapor (sachets) Negamold, Ethicarp Freund Industrial, Japn
Plata en zeolita (sachets, plsticos, papel)
AglON Agion Technologies Inc., USA
Triclosan(material plstico)
Microban Microban Products, UK
Isotiocianato de alilo (hojas)
WasaOuro Lintec Corp., Japn
Glucosa oxydasa(sachets)
Bioka Bioka Ltd., Finlandia
Cl2 O (sachets, plsticos..) Microsphere Bernard Technologies, USA
CO2 (sachets) FreshPax Multisorb Technologies, USA
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Envase activo con actividad antifEnvase activo con actividad antifngica ngica para fresas silvestrespara fresas silvestres
Envase: Tarrina de PP/EVOH/PP (capacidad 125 mL), tapa film de PP microperforado
Agente activo antifngico: 2-nonanona (componente del aroma de la fresa)
Sistema activo: bolsa de film continuo PE metalocnico conteniendo el antifngico impregnado en soporte emisor - almina-
REFERENCIA: Almenar E., Del Valle V., Catal R., Gavara, R. : Active package for wild strawberry fruit (fragaria vesca). J.Agr. Food Chem 2007/55, 2240-2245
sistema activo
10 das a 10 C
CON2,5 L 2-nonanona
10 das a 10 C
SIN2,5 L 2-nonanona
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Envases inteligentesEnvases inteligentes
Envase inteligente:
Envase capaz de efectuar una funcin inteligente (detectar, mostrar, comunicar,) para facilitar una decisin que permita extender la vida til, aumentar la seguridad, mejorar la calidad, proporcionar informacin y avisar de posibles problemas.
El envase inteligente implica al sistema completo envase/producto/ entorno. El envase inteligente analiza el sistema, procesa la informacin y la presenta. El envase activo realiza la accin.
Ambas funciones no son excluyentes
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Sistemas Sistemas inteligentesinteligentes
Sistemas portadores de datos: Cdigos de barras Identificacin por radio frecuencia
Indicadores en el envase: Indicadores tiempo/temperatura Indicadores de presencia de gases Indicadores de frescura. Biosensores
Etiquetas o rtulos que facilitan la informacin y comunicacin para tomar las decisiones adecuadas par mantener la calidad, seguridad y vida til
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IdentificaciIdentificacin por radio frecuencia n por radio frecuencia (RFID)(RFID)
Pueden almacenar informacin tcnica y comercial del producto, y tambin la informacin de otros dispositivos inteligentes- indicadores de temperatura, biosensores, etc.)
TrazabilidadTrazabilidad
Control de stocks de productos envasados en almacenes Localizacin de productos en almacenes Control de compra y cobro en puntos de venta Informacin de productos disponibles en los frigorficos
(fecha de caducidad?)
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Indicadores tiempo/temperaturaIndicadores tiempo/temperatura
Etiquetas que proporcionan informacin visual de la temperatura a que ha estado sometido el envase, o si ha sufrido algn abuso trmico (no alcanz la temperatura de esterilizacin, no ha estado a la temperatura de congelacin adecuada, se rompi la cadena de fro, etc)
Indicadores de temperatura crtica Indicadores de historia trmica parcial Indicadores de historia trmica completa
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Indicadores de tiempo/temperaturaIndicadores de tiempo/temperatura
Fresh Check Indicator (Temptimecorp,USA)Etiqueta autoadhesiva que contienen un polmero sensible al tiempo y a la temperatura, que oscurece gradualmente y de forma irreversible con la exposicin acumulativa a la temperatura (ms rpido a ms temperatura). Se pueden disear especficamente para cada producto.
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Indicadores de exposicin al O2
Indicadores de presencia de gases en el Indicadores de presencia de gases en el interior del envase interior del envase
Indicadores de los cambios de la atmsfera del envase, en el espacio de cabeza o en el exterior. Los ms extendidos son los indicadores de exposicin al oxgeno, pero tambin hay para CO2 , etanol y otros gases
Indicador de exposicin al CO2
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Indicador de estado de maduraciIndicador de estado de maduracinn
Sensor
ripeSenseTM
El sensor ripeSense cambia de color reaccionando con los aromas emitidos por la fruta en su maduracin. El sensor es inicialmente de color rojo y pasa gradualmente a naranja y finalmente a amarillo. El consumidor puede as conocer el estado de madurez de la fruta y selecciona el que desea
(http:/www.ripesense.com)
Indicador de madurez en peras
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EtiquetasEtiquetas
indicadorasindicadoras
de de contaminacicontaminacinn
microbiolmicrobiolgicagica
Complejo con Pd que reacciona con voltiles que contienen compuestos con S N. Al reaccionar el complejo induce un cambio de ligando y crea una fluorescencia provocando un cambio de color de la etiqueta de rosa a amarillo
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Indicador de alteraciIndicador de alteracin del pescadon del pescado
FreshTagR
(Cox Technology, USA)
Etiqueta con colorante no txico indicador de presencia de aminas generadas por la alteracin de pescado. La etiqueta tiene un pequeo orificio en el reverso por el que los vapores difunden a la etiqueta y reaccionan con el colorante, cambiando de color gradualmente, hasta indicar que el producto debe ser desechado
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Indicador de frescura para carnesIndicador de frescura para carnes
SensorQ
(Food Quality Sensor International FQSI-, USA)
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MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIPOR SU ATENCINN
Envases activos e inteligentesNmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Formas de actuacin de los envases activosFormacin del envase activoTecnologas de envases activosEnvases activos para el control de O2Materiales activos comerciales para el control de O2Productos comerciales envasados con materiales absorbedores de oxgeno Control de la oxidacin de alimentosDesarrollo de materiales activos antioxidantes con flavonoides naturalesEnvases activos para el control de etilenoEnvases activos para el control de CO2Envases activos frente al aguaEliminacin de sustancias indeseablesEnvases antimicrobianosEnvases antimicrobianosMateriales activos antimicrobianos comercialesEnvase activo con actividad antifngica para fresas silvestresEnvases inteligentesSistemas inteligentesIdentificacin por radio frecuencia (RFID)Indicadores tiempo/temperaturaIndicadores de tiempo/temperaturaNmero de diapositiva 26Indicador de estado de maduracinNmero de diapositiva 28Indicador de alteracin del pescadoIndicador de frescura para carnesNmero de diapositiva 31
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