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Nuevas funcionalidades para los envases alimentarios a través de las tintas de impresión

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Desde el centro tecnológico Itene continúan mostrando las múltiples posibilidades que ofrecen los envases inteligentes y los diferentes distintivos o atributos que poseen y que los hacen aún más interesantes. Las tintas especiales, que incluso pueden imprimirse directamente en los envases, ofrecen nuevas posibilidades, atractivas para el consumidor y que además suponen un abaratamiento de los costes

E n los últimos años han aparecido en el mercado un nuevo tipo de envases, los llamados envases inteligentes, que actúan en la función de comunicación de los envases tradicionales mejorándola y aportando información de valor. Para dotar de esta propiedad mejorada o nueva funcionalidad a los envases, se les incorporan dispositivos comunicativos o indicadores, los cuales son aplicados en muchas ocasiones en forma de tintas  o recubrimientos directamente impresas en el envase o embalaje para, entre otras cosas, abaratar costes.
 El desarrollo de estos envases creados a base de tintas inteligentes abre un nuevo campo al desarrollo de las tintas, en el que los resultados pueden ser sorprendentes. Los envases inteligentes son un nuevo concepto de envase que ha surgido con el objetivo de mejorar la transferencia de información desde los envases hasta el consumidor, distribuidor o cualquier persona implicada en la cadena de suministro. Estos nuevos envases pueden suministrar información de muy diversa índole, desde informar sobre la trazabilidad o sobre la ubicación de un producto, hasta informar sobre su vida útil o su nivel de deterioro.
En líneas generales, las capacidades de un envase inteligente son trazar un producto, controlar tanto el ambiente interno como externo a él e informar al fabricante, vendedor y consumidor durante toda la cadena de distribución.
En Estados Unidos, Japón y Australia, los envases inteligentes se han aplicado satisfactoriamente desde hace años. Sin embargo, en Europa, y a pesar de la existencia de patentes sobre este tipo de envases, las aplicaciones comerciales han sido limitadas, existiendo tan sólo algunos ejemplos de indicadores tiempo – temperatura (TTis), de fugas y de frescura aplicados en alimentos, lo que hace que la implantación de los envases inteligentes vaya a un ritmo más lento en Europa.
Entre los motivos por los que su aplicación es más lenta cabe destacar principalmente el precio y la necesidad de desarrollos ad hoc en función de la naturaleza del producto envasado. El uso de dispositivos inteligentes en los envases de alimentos, en ocasiones supone un coste extra que no puede ser asumido, encareciendo el precio final del producto, y haciendo que deje de ser competitivo.
Además, existe cierta resistencia por parte del sector distribución a la adopción de esta tecnología, ya que la ven como un chivato de las condiciones de distribución y, por tanto, como un elemento que aumentará el número de devoluciones y que les complicará su logística de gestión. Aún así, las ventajas que implican el uso de estas tintas en el control y la seguridad de los productos alimentarios, hace que sean numerosos los centros de investigación y empresas que se encuentran investigando al respecto, ya que éstos se plantean como los envases del futuro.

Fuerte legislación para garantizar la seguridad
En Europa, existe una fuerte legislación para garantizar la seguridad de los consumidores y la calidad de los productos que se comercializan. Para que los envases inteligentes lleguen al mercado deben de cumplir con esta legislación, lo cual lleva tiempo. Es por ello que aún no se ha producido la adopción masiva de este tipo de envases, aunque estudios de mercado y estimaciones realizadas apuntan a un gran incremento en el uso de este tipo de envases en los próximos años.
De todas las limitaciones citadas para la adopción de los envases inteligentes a nivel europeo, el único que tiene un carácter técnico y en el cual se está investigando para lograr su optimización, es el tema del coste. Una correcta forma de integración de estos dispositivos durante el proceso de envasado del producto o durante la fabricación del propio envase lograría disminuir considerablemente el precio de estos nuevos dispositivos, facilitando su adopción.
En los últimos años, las investigaciones realizadas en este campo están orientadas a desarrollar dispositivos inteligentes /indicadores, en forma de tintas, que pueden ser aplicadas mediante los sistemas tradicionales de impresión en los envases.
El problema que se plantea es que estas tintas inteligentes en ocasiones deben de estar impresas en contacto directo con los alimentos para poder cumplir con su función. Así es el caso, por ejemplo, de las tintas indicadoras de frescura, las cuales informan sobre la frescura de los alimentos en función de los gases que se generan en el interior del envase o en función de la concentración de microorganismos presente en el producto.
Debido a que, según la legislación, la impresión de tintas en la cara interna del envase está prohibida, en la actualidad, las investigaciones en este campo se están dirigiendo a formular este tipo de indicadores a partir de compuestos permitidos para entrar en contacto con los alimentos y aplicar estas formulaciones en forma de recubrimiento sobre los envases. El principal objetivo es que los nuevos envases inteligentes no transfieran a los alimentos sustancias que puedan constituir un riesgo para la salud o alterar sus características organolépticas, garantizando en todo momento la seguridad de los consumidores.
Una tinta consiste en una mezcla polimérica en disolución que lleva incorporado pigmentos/colorantes para impartir color. Existen diferentes tipos de tintas, con propiedades y aplicaciones diferenciadas.
En el caso de las tintas inteligentes  indicadoras, estas tintas muestran una coloración u otra en función de condiciones ambientales internas o externas al envase. Por ello, en su formulación, los pigmentos o colorantes son sustituidos por otros compuestos reactivos, cuya coloración depende de estas condiciones ambientales y hacen que las tintas cambien de color cuando estas condiciones cambian.

Requisitos para una buena tinta inteligente

Las tintas inteligentes pueden cambiar de coloración al detectar la presencia de factores externos al envase como la temperatura, o al detectar factores internos al envase como la presencia de oxígeno, de metabolitos generados durante el proceso de degradación de los alimentos, de microorganismos, etc.
Los requisitos que debe cumplir una buena tinta inteligente son, entre otros, los siguientes:
– Indicación visual clara.
– Aplicable mediante sistemas de impresión.
– Buena adherencia.
– Vida útil en almacenamiento (la tinta debe mantener su reactividad durante el tiempo que esté almacenada).
– Estabilidad de la operación (el cambio de coloración no se debe ver afectado por otros factores).
– Cumplir con la legislación.
– Precio bajo.
– Cambio de coloración sea irreversible (preferible).
Como ya se ha comentado, a pesar de que la aplicación comercial de este tipo de envases ha sido reducida hasta la fecha, existen numerosas patentes de envases inteligentes para controlar la calidad y la seguridad de los alimentos.
Así pues existen numerosos ejemplos de patentes en las que se han desarrollado indicadores de fugas que detectan la presencia de oxígeno. La aplicación de este tipo de indicadores resulta interesante en alimentos envasados al vacío o en condiciones anaerobias (sin oxígeno) ya que informarían de una forma fácilmente perceptible visualmente sobre si el envase tiene alguna perforación que pueda influir en la correcta conservación del producto.
Las tintas indicadoras también pueden informar sobre la frescura de los alimentos; cuando estas tintas están impresas en los envases, forman los llamados indicadores de frescura. Estos indicadores pueden responder ante la generación de dióxido de carbono, resultando útiles por ejemplo para controlar la vida útil de alimentos que fermentan en el envase, o frente a metabolitos específicos generados durante los procesos de degradación de los alimentos, tales como aminas, alcoholes, cetonas, compuestos sulfurados, etc., para indicar la frescura y vida útil del producto que contienen.
Un ejemplo comercial de un indicador de frescura que actualmente está en el mercado es el indicador de frescura It’s Fresh.Pero las tintas inteligentes también pueden responder frente a la presencia de microorganismos, tanto alterantes como patógenos de los alimentos, informando sobre la vida útil de los productos en función de su concentración.
Cuando se imprimen sobre el envase tintas que cambian de color en función del tiempo y la temperatura, lo que se obtiene son envases inteligentes con indicadores tiempo temperatura (TTis), los cuales informan sobre el histórico tiempo- temperatura al que un producto ha sido expuesto desde que ha sido envasado. Esta información sirve para decidir si un producto ha sido almacenado en buenas condiciones o no, y por tanto da una estimación de su vida útil en función de la temperatura de almacenamiento.
Para el desarrollo de este tipo de indicadores no es necesario tener en cuenta el tema de contacto alimentario, ya que se suelen aplicar por la parte exterior de los envases. Quizás por ello, actualmente existen en el mercado gran variedad de ejemplos comerciales de este tipo de indicadores TTi, como por ejemplo las siguientes marcas comerciales: MonitorMark™, WarmMark®, Tempdot®, Timestrip®, Checkpoint®, eO®, It’s Fresh, Fresh-Check®, etc.

Innovación para llegar a los consumidores
A parte de las tintas tiempo-temperatura, en determinadas ocasiones, simplemente interesa conocer que temperatura tiene determinado producto, por lo que en estas ocasiones resulta más adecuado utilizar tintas termocrómicas.
El funcionamiento de estas tintas es ampliamente conocido. En su formulación contienen pigmentos termocrómicos, los cuales muestran un color u otro en función de la temperatura. Existen dos tipos de pigmentos termocrómicos: los de cristal líquido y los tintes leuco. Los pigmentos de cristal líquido son caros y precisos. Por el contrario, los tintes leuco son más baratos pero también menos precisos, por ello en función de la aplicación final en el producto se escogen unos pigmentos u otros.
En la actualidad existen numerosas bebidas, sobre todo vinos y cervezas, que incorporan este tipo de indicadores en sus envases para indicar al consumidor la temperatura óptima de consumo.
Otro tipo de tintas que están teniendo una gran aceptación son las tintas desprendedoras de olor, llamadas en inglés scratch and sniff. Este tipo de indicadores son empleados como herramienta de marketing o para mostrar a los compradores el olor que tiene determinado producto sin necesidad de tener que abrirlo. Una posible aplicación de este tipo de tintas sería en chocolates, café, pastas, refrescos, etc.
Entre las formas de integración de las esencias en los envases destaca su incorporación en forma de tintas o barnices. Un aspecto a tener en cuenta en el desarrollo de estas tintas es que resulta necesaria una investigación previa, ya que no se trata de una ciencia exacta. Cada aplicación tiene su formulación y además, el tipo de sustrato empleado influye en la intensidad del aroma liberado.
Todas las tintas comentadas hasta el momento son tintas que indican distintos aspectos del producto, tales como si la atmósfera de un envase ha sido modificada, si se ha roto la cadena de frío, el olor que tiene, etc. Pero las tintas inteligentes aplicadas en los envases para alimentos también pueden cumplir otras funciones como las de mejorar la trazabilidad de un producto, permitir conocer de forma inmediata su ubicación en un almacén o aportarle nuevas funciones impensables hasta la fecha.

Impresión RFID en los propios envases
Un campo en el que se está investigando en la actualidad es en la impresión de dispositivos de identificación por radiofrecuencia (RFID) en el propio material de envase.
RFID es una avanzada forma de almacenar y transmitir datos en tiempo real, para una identificación y trazabilidad automática del producto que usa dispositivos denominados etiquetas, transpondedores o tags RFID.
Estas etiquetas se componen de 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.
Avances realizados en este campo han permitido llegar a imprimir la antena de las etiquetas RFID en el propio material de envase, permitiendo su aplicación en envases flexibles y en materiales finos y quebradizos. Las tintas empleadas para ello son tintas conductivas que se imprimen mediante sistemas de impresión tradicionales, con cabezales adaptados a la composición de las tintas. Una vez impresa la antena, el chip es unido a ella mediante el uso de adhesivos conductivos.
Con el objetivo de abaratar los costes de adopción de la tecnología RFID y poder usarlo en cualquier producto a nivel de item, no basta solo con la impresión de la antena. Por ello las investigaciones actuales están orientadas a lograr la impresión del dispositivo completo, chip más antena mediante la impresión con este tipo de tintas electrónicas.
Finalmente, además de poder imprimir dispositivos RFID completos, también se está avanzando en la impresión de otros dispositivos electrónicos tipo baterias, oleds, transistores, etc. mediante la impresión de tintas conductivas y semiconductivas en el propio material de envase.
Esta tecnología es conocida como Printed Electronics y permitirá integrar en los envases / embalajes dispositivos electrónicos impensables hasta la fecha como pantallas táctiles que informen de forma didáctica sobre las propiedades de un producto o la forma de cocinar el producto que se está adquiriendo, o juegos interactivos en los envases, o cargadores para pequeños equipos electrónicos, etc.
El desarrollo de tecnologías de impresión combinado con nuevos sistemas y materiales indicadores permiten la existencia de nuevas posibilidades de mercado con un futuro muy prometedor para el sector de los envases alimentarios.

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