Vanguardia Tecnológica

Ver novedades

Los envases inteligentes marcarán el futuro

Léalo en 16 - 21 minutos
Léalo en 16 - 21 minutos

Hasta hace algunos años, se ha considerado como envase a todo producto fabricado con materiales de cualquier naturaleza y que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y presentar mercancías, desde materias primas hasta artículos acabados, en cualquier fase de la cadena de fabricación, distribución y consumo. Sin embargo, el avance científico y las nuevas tecnologías junto con las demandas y necesidades de sectores punteros en la economía como el alimentario, han propiciado la emergencia de nuevos conceptos como el de envase inteligente

Los llamados “envases inteligentes”, son envases capaces de desarrollar funciones adicionales a las que ya dispone el envase per se. Entre ellas, destacan principalmente las que permiten una comunicación con el usuario, tales como detectar, grabar, memorizar, trazar, y aplicar la lógica científica, para suministrar información, facilitar la toma de decisiones, extender y/o garantizar la vida útil de los productos, aumentar la seguridad, mejorar la calidad y advertir sobre posibles problemas.
Estas nuevas prestaciones tienen aplicación en diversos sectores, como por ejemplo el farmacéutico y la cosmética, pero es en el alimentario donde presentan un amplio abanico de beneficios, como 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.
La alimentación constituye una de las industrias más importantes dentro del panorama económico español, supone el 14 % del total de facturación industrial y a su vez, el 8 % del Producto Interior Bruto (PIB), lo que  origina que se trate del primer sector industrial de la economía española y el quinto de Europa .
Además, a pesar de que también se haya visto afectado por la crisis económica, el Ministerio de Industria ha reconocido, en el Plan Integral de Política Industrial 2020, que el agroalimentario será uno de los siete sectores estratégicos de la economía española en los que pivotará la recuperación económica del país.
Para ello, entre las principales estrategias, se incide en la idea de potenciar la presencia en el mercado exterior con el incremento del nivel de exportaciones, no sólo en el mercado europeo y estadounidense, sino también en el de países emergentes de Asia y Latinoamérica.
No obstante, a pesar de las expectativas tan optimistas que se auguran para el sector alimentario, será necesario seguir apostando en la mejora continua de sus principales puntos más críticos como 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.

 

Dos grandes grupos
 Los envases inteligentes pueden dividirse en dos grandes grupos según su funcionamiento y la aplicación a la que se destinen. Así, de un lado, se encuentran dispositivos inteligentes que informan y, por otro, dispositivos inteligentes que transportan datos.
Al primer grupo pertenecen aquellos sistemas que indican si un producto ha perdido calidad o si ha sufrido algún tipo de contaminación microbiana, por ejemplo mediante una rotura de la cadena de frío, y en el segundo grupo se encuentran aquellos dispositivos  capaces de trazar el curso de los productos a lo largo de la cadena alimentaria, como por ejemplo, conocer el origen o composición de los piensos de productos cárnicos. De este modo, a partir de estos sistemas, los aspectos más débiles del sector alimentario se podrán ver muy reforzados.
En la actualidad ya existen sistemas comerciales de este tipo, por ejemplo, en relación a los dispositivos que informan se pueden distinguir los indicadores tiempo-temperatura, los indicadores de temperatura, indicadores de frescura y otros, como indicadores de cocinado o de olor.
En primer lugar, para el sector de productos refrigerados o congelados existen los indicadores de tiempo-temperatura (TTIs), los cuales responden a cambios de temperatura en relación con el tiempo. De este modo, si un producto congelado ha alcanzado valores de temperatura por encima de un umbral prefijado durante un tiempo superior al adecuado, el indicador informa de tal cambio y alerta al agente distribuidor o al consumidor final mediante una respuesta visual (por ejemplo, cambio de color) e irreversible.
Además, existen diferentes tipos de TTIs en función de si el mecanismo de funcionamiento se basa en sistemas físicos como la difusión, sistemas químicos como reacciones de polimerización, sistemas biológicos como una reacción enzimática o de si precisan algún tipo de activación inicial, por ejemplo mediante luz ultravioleta. Empresas como Temptime o Ciba ya han desarrollado soluciones de este tipo.
Otros sistemas relacionados con la conservación térmica, son los indicadores de temperatura, los cuales se diferencian de los anteriores en que no existe una dependencia con el tiempo, sólo responden cuando se ha superado un determinado valor de temperatura. En este grupo se encuentran indicadores tanto de altas temperaturas como de bajas, pero son los basados en compuestos termocrómicos los que se han extendido de forma más acentuada en productos alimenticios a lo largo de las últimas décadas.
Este tipo de compuestos, basados en pigmentos sensibles a la temperatura, se diferencian del resto por la reversibilidad que presentan, es decir, cambian de color cuando se alcanza una determinada temperatura, y vuelven a su coloración inicial cuando cesa dicha temperatura. De este modo, el consumidor puede conocer cuándo el producto está en el momento más óptimo para consumir.
Este tipo de soluciones resulta de gran utilidad para el campo de las bebidas refrigeradas como cervezas o vinos, donde la relación temperatura-calidad del producto se encuentra estrechamente relacionada con la satisfacción del consumidor.
Por otra parte, según el Estudio de mercado y observatorio del consumo y la distribución alimentaria de febrero de 2010 realizado por el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, el principal factor que determina la elección de compra por parte de los clientes, es la calidad de los productos. Bajo esta premisa, la demanda de mejores cualidades y a su vez de más información en los alimentos que se compran, supone una motivación más para el desarrollo de envases inteligentes, y en concreto, de aquellos que indican la frescura de los productos de forma individual y particular en función del tipo de alimento que se trate.
En la actualidad, para decidir si un producto puede o no consumirse, la herramienta de la que se dispone es una fecha de caducidad que ha sido impresa en el envase en el momento de expedición del producto en fábrica. El problema que presenta esta fecha de caducidad es que se basa en el sistema First in, first out, es decir, lo primero que se produce es lo primero que se debe de consumir.
Sin embargo, esta política en ocasiones no es del todo cierta ya que existen factores, como la temperatura de almacenamiento o los valores de humedad adquiridos durante la distribución, que condicionan la vida útil de los productos alimentarios almacenados en refrigeración y no siempre lo último que se produce es lo que más tarda en estropearse.
Como solución a este problema, dentro del campo de los envases inteligentes se apuesta por el desarrollo de indicadores de frescura. A partir de estos dispositivos, normalmente aplicados en el envase del alimento a modo de etiqueta,  se puede conocer la calidad del alimento envasado a través de su respuesta a alguno de los cambios que se producen en el alimento como resultado del metabolismo o crecimiento microbiano.
Así, según a qué cambios del medio respondan, se distinguen indicadores de frescura que reaccionan frente a metabolitos (compuestos volátiles) generados en el proceso de degradación del alimento, e indicadores de frescura que responden ante la presencia de determinados microorganismos en cantidades no permitidas por la normativa vigente y/o perjudiciales para la salud. 
Los principales productos a los que se dirigen este tipo de indicadores son, principalmente, carne y pescado. Por ejemplo, los compuestos sulfurados son típicos metabolitos de deterioro del pavo y las aminas volátiles de pescados como el atún o el salmón. De esta forma, a partir de compuestos químicos susceptibles de reaccionar con estos metabolitos originando una respuesta fácilmente detectable por el consumidor, como la aparición de símbolos indicativos o un cambio de color, se puede controlar la frescura de los alimentos para informar sobre la calidad del producto. En las soluciones comerciales Freshness Guard y Fresh Tag, se pueden comprobar este tipo de aplicaciones.
Además, por otro lado, frente a la posible existencia de un crecimiento microbiano en el interior del envase, también existen indicadores de frescura capaces de reaccionar si se produce la proliferación de patógenos concretos como Salmonella, Escherichia coli, Listeria, etc.
Este tipo de indicadores son también  de gran utilidad, ya que la legislación actual cada vez es más estricta en materia microbiológica y los márgenes permitidos se estrechan constantemente. Así por ejemplo, en la carne de pollo desde el año 2006, el límite de Salmonella permitido se correspondía con la ausencia en un total de 10 g, mientras que desde enero del pasado año esta restricción se ha acentuado en una cantidad de 25 g para poder considerar aptos a los alimentos. En relación a este tipo de indicadores, la empresa estadounidense SIRA Technologies, ha desarrollado The Food Sentinel System para alimentos envasados (por ejemplo, pollo), que detecta la presencia de bacterias contaminantes generando una banda rosa que hace ilegible el código de barras del producto.
Otro ejemplo de indicadores de frescura basados en la detección microbiana es el film plástico flexible desarrollado por Toxin Alert, ya que presenta una finalidad similar al sistema de SIRA Technologies, pero en este caso no en forma de etiqueta, sino a modo de film con un icono fluorescente como respuesta.
Sin embargo, a pesar de que los principales productos donde aplicar indicadores de frescura para el control de la calidad y seguridad sean cárnicos y de pescado, otros alimentos también nutricionalmente imprescindibles en cualquier dieta como son las frutas y hortalizas pueden ser, a su vez, objetivo de este tipo de envases inteligentes. Ejemplos como las etiquetas de Ripesense o las hasta hace poco desarrolladas Fresh Code para controlar la madurez y/o frescura de estos alimentos a partir de parámetros como la cantidad de etileno generada, son aplicaciones que también ya existen a día de hoy.
Por último, dentro de este primer grupo de dispositivos inteligentes que informan, también se han de destacar otros sistemas que aunque aportan determinadas ventajas al consumidor, su utilidad no es tan esencial en cuanto a calidad y seguridad alimentaria se refiere. Se trata de indicadores de cocinado, de modo que indiquen si el producto ya está listo para consumir, por ejemplo para productos microondables, o de etiquetas con tintas especiales capaces de desprender el aroma del producto que se envasa sin necesidad de que sea abierto (etiquetas scratch and sniff, de utilidad en bebidas con olor característico como el café y como interesante herramienta de marketing para las empresas que comercializan dichos productos.
Otro gran bloque de dispositivos inteligentes para envases y embalajes de alimentos son aquellos sistemas capaces de almacenar y/o transportar datos. Su principal aplicación radica en garantizar la seguridad de los productos alimenticios que se distribuyen, trazar el recorrido a su paso por la cadena logística que describen y demostrar su autenticidad para evitar cualquier posibilidad de fraude.
A pesar de que en la UE existen normas muy exigentes para controlar la cadena alimentaria, y posiblemente España tenga una de las mejores normativas a nivel internacional, a lo largo del año se producen alrededor de cientos de alertas alimentarias. En concreto, en 2009, 578 alertas fueron identificadas en el informe de las RASFF (The Rapid Alert System for Food and Feed) debido a que no se pasaron los rigurosos controles de la inspección fronteriza por causas como la presencia de alérgenos o materiales no permitidos para contacto alimentario.
Por este motivo, la tendencia actual del mercado es la de aumentar la transparencia en todos los eslabones de la cadena de distribución y ofrecer la máxima información al consumidor. Fruto de esta tendencia, en 2005 se hizo obligatoria la trazabilidad de los productos dentro de toda la Unión Europea a partir del Reglamento 178/2002/EC.
Para tal fin entonces, como envases inteligentes destinados a la mejora de la trazabilidad y autenticidad de alimentos existen dos vertientes, por un lado los códigos de datos, y por otro, la tecnología RFID.
En primer lugar, el código de datos más extendido y antiguo, es el llamado código de barras, que identifica cualquier producto a partir de una serie de números que indican la entidad fabricante, el tipo de producto y un dígito de control asociado. 
Además, existen códigos de barras 2D, como Datamatrix, Maxicode o QR, donde la información queda codificada en un código en blanco y negro albergando no sólo el número de identificación, sino más datos del producto de forma que éste se pueda controlar en toda la cadena de suministro. Este tipo de códigos ya se aplican hoy en día a alimentos, como por ejemplo snacks y bebidas, pero son aplicables a cualquier tipo de producto.
Por otro lado, dentro de sistemas de trazabilidad aplicables al sector de la alimentación, se encuentra la tecnología de identificación por radiofrecuencia, tecnología RFID. Se basa en el empleo de etiquetas formadas por un microchip montado sobre un sustrato comúnmente de plástico o papel con una antena adherida.
Su funcionamiento es muy sencillo, la etiqueta se lee a través de un lector RFID el cual genera ondas de radiofrecuencia. Cuando la etiqueta RFID pasa a través de este campo, se activa y transmite la información que contiene al lector, de forma que esta información puede ser descargada a posteriori en un ordenador.
 Tiene básicamente los mismos usos que el código de barras, pero la entrada y salida de la información de la etiqueta se puede realizar a distancia, sin ser necesario un contacto directo o muy cercano, lo que implica una mayor agilidad en la lectura y una mejora de la automatización en la gestión logística de productos.
A día de hoy, a pesar de las importantes ventajas que esta tecnología presenta, el coste de las etiquetas puede llegar a ser relativamente elevado, sobre todo en envases destinados a productos de bajo coste, como pueden ser algunos alimentos (por ejemplo  yogur, pan, etc). Aún así, importantes grupos como Leche Pascual ya emplean sistemas RFID en algunos de sus procesos. Desde 2001, han podido desarrollar importantes aplicaciones como un sistema de control de activos en clientes, delegaciones y distribuidores, una gestión integral de la cadena de frío y un seguimiento de la cadena logística.
No obstante, recientes descubrimientos en el campo de la electrónica impresa podrían proporcionar etiquetas de un coste considerablemente más reducido.
En concreto, dentro de las diferentes tecnologías de impresión, de nuevas funcionalidades como la realidad aumentada, y en la utilización de materiales y compuestos aptos para contacto alimentario, es donde radican las principales tendencias en el campo de los envases inteligentes a corto-medio plazo.
La posibilidad de conseguir indicadores de frescura y/o de tiempo-temperatura directamente impresos en el material de embalaje, permitiría una mejor integración de estas nuevas aplicaciones en los procesos industriales.
En este sentido, desde el Instituto Tecnológico de Embalaje, Transporte y Logística, Itene, se lleva a cabo el proyecto nacional en colaboración con Sensopack, basado en el desarrollo de indicadores colorimétricos imprimibles para materiales de envase aplicados a carne de pollo fresca. Además, en el mismo desarrollo se trabaja con la posibilidad de incluir compuestos permitidos para contacto alimentario, ya que de esta forma se podría optimizar el funcionamiento y la capacidad de respuesta de los indicadores.
Desde Itene se apuesta también fuertemente por la aplicación RFID al sector alimentario, y mediante su experiencia en el desarrollo de estos sistemas, su planta piloto y laboratorio de RFID se da apoyo para el desarrollo e integración de este tipo de sistemas en entornos reales de las empresas alimentarias.
El empleo de los envases inteligentes supondrá para el sector alimentario un importante valor añadido para asegurar la calidad e inocuidad en los productos alimentarios, de forma que por un lado se consiga un incremento en la satisfacción de los consumidores, y por otro lado, una optimización y seguridad en la gestión logística.

Publicado en la revista Tecnifood núm.77 (septiembre/octubre 2011)

Mostrar comentarios (No hay comentarios)

Deja un comentario

Noticias relacionadas