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La nanotecnología mejora las propiedades. Envases innovadores defienden un mundo sostenible

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Las exigencias de calidad de los consumidores son crecientes y también la presión legislativa que existe en el sector, tanto desde el punto de vista sanitario como del ambiental. De igual manera, los envases deben tener en cuenta desde los nuevos modelos de producción, la concentración empresarial del sector de la Alimentación y la aparición de grandes superficies comerciales, respondiendo a las nuevas tendencias de distribución y logística de los alimentos envasados y los nuevos sistemas de trazabilidad exigidos.
Los avances logrados hasta el momento en el sector del envase alimentario se caracterizan por extender la vida útil del producto y mejorar su seguridad a través del envase, además de mantener o mejorar sus propiedades sensoriales y nutricionales a lo largo del periodo de almacenamiento del producto. En este sentido, la calidad del alimento envasado está estrechamente relacionada con las características del envase que lo contiene.
Entre las principales tecnologías, podemos destacar el envasado activo e inteligente, los envases en atmósfera modificada, y el envasado a altas presiones, así como el uso de nanotecnología para aumentar las prestaciones del envase, entre otros.
La aplicación de estas nuevas tecnologías viene acompañada del desarrollo de nuevos materiales, procesos y equipamiento compatibles que hagan posible una mejora en la calidad y seguridad del producto envasado, siempre teniendo en cuenta el punto de vista medioambiental (con la búsqueda de materiales sostenibles como alternativa a los convencionales).
A continuación se detallan diferentes iniciativas que, a nivel nacional y europeo, se centran en aportar estas propiedades al envase alimentario.

 

Nuevos materiales
En el sector alimentario, la mayor parte de los envases empleados, tanto para comida como para bebida, vienen envasados en plástico y el origen de estos envases proviene de fuentes convencionales, en su mayoría derivados del petróleo, que, como bien sabemos, no son biodegradables ni renovables.
El aumento de producción de materiales plásticos lleva asociado un aumento en la cantidad de residuos generados por cada uno de los consumidores de envase alimentario. Según EUROSTAT, estos residuos representan más de 59 millones de toneladas sólo en la Unión Europea, además se ha determinado que un 40% de dichos residuos de envase doméstico ni se recupera ni se recicla. La principal razón de este hecho es que los envases plásticos están compuestos por estructuras complejas y/o mezclas (por ejemplo, materiales multicapas, adhesivos, estabilizantes, tintas, etc.), por lo que el reciclado de estos materiales supone un coste elevado y suelen acabar directamente en vertederos.
Debido a las necesidades tanto de la industria química, de la industria de polímeros, así como de la de envase y embalaje y más concretamente de la industria de alimentación, se está invirtiendo tiempo y recursos en investigación y desarrollo con el fin de fabricar envases para alimentos que sean más sostenibles con el medio ambiente y más fáciles de reciclar. De esta manera, se responde mejor y con más eficacia, tanto a los problemas ya existentes de generación de residuos como a las necesidades diarias de los consumidores.
Hoy los envases biodegradables o el denominado biopackaging son una realidad. Dichos materiales proceden de fuentes renovables, bien extraídos de la biomasa, como la celulosa o el almidón, o bien producidos por micro-organismos como los polihidroxialcanoatos (PHA). Los que mayor cuota de mercado poseen son aquellos que proceden de monómeros naturales que se han polimerizado sintéticamente como el poli (ácido láctico) (PLA) o los almidones termoplásticos (TPS).
Con el uso de biopolímeros para el desarrollo de nuevos materiales de envase se consigue una reducción de materiales poliméricos procedentes de fuentes no renovables, como el petróleo. Además, se alcanzan beneficios medioambientales y económicos tanto en la producción de materias primas, ya que muchos de estos materiales se podrían obtener a partir de subproductos, y en un futuro, se pretende valorizarlos de nuevo o reducir en el coste de fin de vida de los nuevos materiales.
Una iniciativa europea destacada la encontramos en el proyecto Traysrenew, financiado por el VII Programa Marco de la Unión Europea. En concreto, se centra en el desarrollo de innovadoras bandejas renovables para productos derivados del pollo basados en biopolímeros y fibras procedentes de cultivos agrícolas, como en este caso son el cáñamo y el lino.
La necesidad de extender la vida útil ha llevado a desarrollar soluciones específicas de embalaje sobre la base de recursos no renovables. Los altos precios de éstos y una mayor atención a la sostenibilidad han cambiado la atención hacia la síntesis de biopolímeros.
Sin embargo, los polímeros biodegradables son más caros y sus propiedades inferiores, por lo que no son atractivos para una industria donde el bajo precio es una seña de identidad.
El objetivo de este proyecto es la búsqueda de un nuevo material económico, asumible por las pymes, que pueda ser utilizado para envasar este tipo de productos manteniendo las prestaciones y la vida útil similares a los materiales convencionales.
Sin embargo, ya que cada producto tiene un comportamiento diferente, hasta el momento los bioplásticos existentes en el mercado no presentaban propiedades aceptables para cierto tipo de productos alimentarios, como el envasado de líquidos y bebidas en botellas, debido a la baja resistencia térmica y la elevada permeabilidad del material empleado.
La incorporación de nanotecnología permite mejorar ampliamente propiedades como las mecánicas, la estabilidad térmica, la biodegradabilidad y las propiedades barrera de los biopolímeros convencionales.
Como ejemplo de ello, figura Biopacked, otro proyecto para el sector de las bebidas para el que ITENE ha desarrollado un nuevo material que incorpora nanorrefuerzos a la matriz del bioplástico, y con los que se consigue una mejora de las propiedades.
El nuevo material es un nanocompuesto (polímero procedente de fuentes renovables + nanorrefuerzo) basado en nanoarcillas modificadas superficialmente que proporcionan al material resistencia térmica y mecánica, y una reducción de la permeabilidad a gases, mientras que conserva la capacidad de biodegradarse.
La botella creada con este nuevo biopolímero es más resistente, menos rígida y con mejor comportamiento en la transmisión al vapor de agua, y la permeabilidad a gases, y al calor, que la del ácido poliláctico (PLA) convencional.

 

Envases activos
En la actualidad existe una tendencia hacia el consumo de productos frescos o mínimamente procesados, es decir, a reducir el contenido de aditivos en los productos y que estos conserven sus propiedades nutritivas y organolépticas tras el procesado.
La industria agroalimentaria ha respondido a esta demanda introduciendo en el mercado tecnologías de producción y conservación que garantizan la calidad higiénica de los alimentos y prolongan su vida útil minimizando las alteraciones en los mismos.
Cada alimento tiene su propio mecanismo de deterioro diferente al resto, y por tanto requiere de una tecnología de envasado activo específica. Tomemos como ejemplo un producto fresco como son las setas y champiñones. Su proceso de envejecimiento provoca grandes inconvenientes en la comercialización y exportación de este tipo de productos, cuyo consumo se sitúa en casi el 60% de los hogares españoles.
Por ello, ITENE participa en el proyecto Champipack, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y los Fondos Feder dentro de la convocatoria Innpacto 2011, en el que mediante la combinación de diferentes tecnologías se pretende prolongar la vida útil del champiñón y setas enteros frescos que actualmente cuenta con 5-6 días.
El decrecimiento de valor comercial de champiñones y setas es debido fundamentalmente al pardeamiento enzimático del producto (Burton, 1988) que conlleva una vida útil excesivamente corta.
Para paliar este hecho, los tratamientos poscosecha, los sistemas de envasado y las condiciones de almacenamiento son factores determinantes y claves en la optimización de la conservación de estos alimentos mínimamente procesados. Con todo, ni las soluciones de tratamiento poscosecha, ni el envasado activo por separado parecen dar un tiempo de vida útil óptimo a los champiñones y las setas frescos.
Entre los beneficios que se esperan de Champipack está, además de poder aumentar la vida útil de los champiñones y setas frescas enteras y en IV Gama, abrir el producto a nuevos mercados a nivel nacional y europeo, estableciendo una mejora en los procesos productivos
También desde ITENE se ha finalizado con éxito una iniciativa europea del VII Programa Marco, el proyecto Nafispack, que se ha centrado en el desarrollo de un sistema de envase innovador capaz de utilizar dos tecnologías novedosas: envases activos antimicrobianos y envases inteligentes. Los alimentos estudiados han sido el pescado fresco, pollo y vegetales mínimamente procesados.
Los estudios realizados por los miembros del proyecto Nafispack han incluido pruebas de efectividad de diferentes compuestos antimicrobianos de origen natural; pruebas de incorporación en materiales de envase mediante el uso de distintas tecnologías de procesado, y pruebas de evaluación para asegurar que no se han degradado al incorporarlos al material de sustrato, así como que los antimicrobianos se mantienen efectivos tras el proceso.
Asimismo se han llevado a cabo pruebas de aplicación industrial, pruebas de envasado de alimentos y vida útil, así como evaluaciones de la sostenibilidad de los nuevos desarrollos.
Los distintos estudios se han realizado teniendo en cuenta una perspectiva empresarial, contando con la participación activa de empresas de procesado de alimentos. La investigación ha determinado qué sustancias naturales son las más adecuadas para cada tipo de alimento considerado o cómo ajustar las cantidades para optimizar el proceso.
Entre los resultados más esperanzadores del proyecto destaca la eficacia de los materiales activos e inteligentes y su fácil implementación industrial, sin que sea necesaria la modificación de la maquinaria industrial para su procesado o envasado.

 

Envases inteligentes
El sector alimentario necesita seguir apostando por la mejora continua de sus principales puntos más críticos, como son la seguridad y calidad, de modo que se reduzca la retirada de productos debido a no conformidades y se garanticen productos de confianza para el consumidor. En este sentido es donde los envases inteligentes juegan un papel crucial.
Estas tecnologías inteligentes presentan un amplio abanico de beneficios en el sector alimentario, como son el control de la frescura y temperatura en productos perecederos, o el conocimiento en detalle de la procedencia y recorrido realizado durante la distribución de un producto a partir de la aplicación en envases y embalajes de sistemas de trazabilidad. En general, se trata de envases con valor añadido, que proporcionan información adicional al consumidor y se comportan de forma inteligente a lo largo de la cadena de suministro.
En cuanto a tendencias, se están desarrollando dispositivos que, adheridos en forma de etiqueta o incorporados directamente al envase a través de métodos de impresión electrónica, suministran información adicional del producto, facilitan la toma de decisiones, garantizan la vida útil de los productos, aumentan su seguridad, mejoran su calidad y advierten sobre posibles problemas.
Como ejemplos de proyectos, en Sensopack, enmarcado en el programa Innpacto del Ministerio de Economía y Competitividad y los Fondos Feder, se está desarrollando un indicador colorimétrico imprimible, que cambie de color a medida que avance el deterioro del producto envasado con el fin de tener un mayor control sobre la calidad microbiológica y organoléptica de los productos cárnicos, y más concretamente sobre la calidad de productos derivados del pollo.
Las principales ventajas que aportará serán un notable aumento de la transparencia a lo largo de toda la cadena de suministro; una reducción del número de devoluciones debido a la adquisición de productos a los que se les ha pasado ya la fecha de caducidad; y la posibilidad que se ofrece a los consumidores de disponer de una nueva herramienta fácilmente interpretable que les facilitará la toma de decisiones en el momento de la compra.
En el terreno de la impresión electrónica, el proyecto Smartcoldpack se centra en la investigación para obtener a bajo coste tintas inteligentes para offset, huecograbado y flexografía aplicadas en envases que reaccionen a los cambios de temperatura de los alimentos y, de esta forma, garanticen su seguridad.
Mantener la cadena de frío de los alimentos refrigerados o congelados a lo largo de toda la cadena de distribución implica garantizar la seguridad de los alimentos, mejorando la confianza del consumidor.
Si bien en la etapa de distribución existen medios técnicos y humanos especializados para garantizar el mantenimiento de la cadena del frío, es preciso buscar también un mecanismo que controle o informe sobre posibles roturas de la cadena de frío a partir de que el producto es adquirido por el consumidor.
Con el objetivo de suplir estas carencias, en este proyecto financiado por el Impiva de la Generalitat Valenciana y los Fondos Feder de la Unión Europea se desarrollarán envases inteligentes de bajo coste, capaces de informar sobre la temperatura a la que ha sido distribuido un producto durante toda su cadena de suministro, así como de responder a las nuevas necesidades de los consumidores respecto a control y seguridad de los alimentos. Los indicadores podrían informar sobre la temperatura (TI) o pueden mostrar un historial (TTI) a través de un código de color.
Las ventajas de este tipo de envase son evidentes. Desde el punto de vista empresarial, esta tecnología permitirá abaratar los costes al integrar el indicador en el proceso productivo tradicional. Y para los usuarios, servirá para garantizar la idoneidad de los alimentos para su consumo y otorgar a los productos que utilicen estos nuevos envases un matiz diferenciador respecto a otros similares.
También en este ámbito, el proyecto Ropas, con el apoyo del 7º Programa Marco de Investigación de la Unión Europea, está centrado en dotar al material basado en fibras de nuevas aplicaciones inteligentes a través de la incorporación de un novedoso sensor inalámbrico que pueda imprimirse mediante técnicas de impresión de alta calidad y de bajo coste.
El dispositivo en el que se centra este trabajo estará basado en un sustrato de papel y contará con una batería plana impresa, un dispositivo para enviar información de forma inalámbrica y un sensor impreso. En concreto, incluirá los avances más recientes en nanotecnología de impresión (encapsulación), modificación de la superficie del papel, desarrollo de sensores y baterías, biotecnología (encapsulado de enzimas) y TIC (comunicación inalámbrica), todos ellos integrados en un sustrato de papel.
El nuevo dispositivo servirá para crear varias aplicaciones de alto impacto en el ámbito de la seguridad, como por ejemplo etiquetas inteligentes anti-falsificación, integración de displays en el papel para informar al consumidor, o incluso hacer un rastreo y seguimiento inteligente de sobres para realizar una eficiente y segura gestión de los envíos.


Múltiples tecnologías
Una combinación de todas las tecnologías comentadas en los apartados anteriores daría lugar a un envase óptimo, con un alto valor añadido y prestaciones adecuadas a las exigencias del mercado, legislativas y de los consumidores.
Es precisamente en lo que se centra la iniciativa europea Isa-Pack, encargada del desarrollo de un envase flexible, sostenible, activo e inteligente para el envasado de carne fresca, aunque podrá aplicarse a un amplio rango de producto fresco. Con él se pretende lograr un aumento de la calidad y la vida útil del alimento, al tiempo que se reducen los residuos tanto de alimentos como de envases.
En concreto, se va a desarrollar un film de biopolímero que sustituya al convencional PVC, para lo que se utilizarán copolímeros obtenidos por fermentación bacteriana. Este material presenta unas propiedades barrera muy mejoradas. De esta forma se preserva la calidad organoléptica del alimento y se aumenta su seguridad.
Paralelamente se desarrollará un envase inteligente con indicadores que detecten el deterioro del alimento (frescura de la ternera fresca envasada) y si se ha roto la cadena de frío. Este envase inteligente mostrará al consumidor el grado de frescura de la carne envasada, garantizando la fecha de caducidad, la calidad y/o seguridad del producto.
La obtención de estos nuevos materiales es de especial interés para la industria agroalimentaria, así como para la de envase y embalaje.
Isa-Pack es un proyecto de investigación con una duración prevista de tres años, financiado por el VII Programa Marco de la Comisión Europea, y en el que ITENE ejerce la dirección técnica del proyecto.
Como se ha podido comprobar, actualmente, el embalaje no sólo sirve para contener al alimento y protegerlo en el transporte y su entorno de distribución. También tiene un importante papel en la comunicación dirigida al consumidor y el marketing y cumple también una función de conservación al alargar su vida útil, la calidad o la seguridad del alimento.q

 

ITENE, Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística

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