CENTRO TECNOLÓGICO DE LA INDUSTRIA CARNICA

CENTRO DE INNOVACIÓN Y TECNOLOGÍA ALIMENTARIA

LA RIOJA

ENVASADO ACTIVO DE FRUTAS Y HORTALIZAS Dra. Erika Róth IV Jornadas de Tecnología e Innovación Alimentaria Tendencias en la Conservación de Alimentos 27 ABRIL 2011 – Calahorra

INDICE 1.

ENVASADO DE LOS ALIMENTOS

2.

ENVASADO ACTIVO

3.

SISTEMAS ACTIVOS

4.

EJEMPLOS DE PROYECTOS DE ENVASADO ACTIVO EN CTIC-CITA

IV Jornadas de Tecnología e Innovación Alimentaria CTIC‐CITA, 27 abril 2011

ENVASADO DE LOS ALIMENTOS Función tradicional de envase: • una barrera pasiva – contiene el producto + protege de la alteración microbiana, deterioro físico-químico y contaminación • plataforma comercial – facilitando la comercialización de los productos • control la transferencia de masa: alimento – envase – entorno No-deseable • Migración de aditivos • Eliminación de aromas • Permeabilidad a gases y agua No-permeable Permeable (carne, V Gama) (frutas y hort.)

Deseable – ENVASE ACTIVO • Liberación de compuestos deseables (conservantes y aditivos) • Mantener una óptima concentración de gases en el interior del envase MEJORAR CALIDAD Y SEGURIDAD AUMENTAR VIDA ÚTIL

ATMÓSFERA EN EL ENVASE DE FRUTAS Y HORTALIZAS • Productos vivos – continuan respirar después de la cosecha • Disminuir la taza de respiración vida útil más larga

Permeabilidad baja Permeabilidad alta

Permeabilidad adecuada

Envasado en atmósfera modificada (pasivo o activo)

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OBJETIVOS DEL ENVASADO • Prolongar la vida útil: • Retrasando el crecimiento microbiano • Reduciendo la tasa de respiración La tasa de respiración depende del producto

Necesidad de films con un rango amplio de permeabilidades • A menudo se necesita baja permeabilidad al O2 para reducir la tasa de respiración junto con alta permeabilidad al CO2 para evitar fermentación.

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PERMSELECTIVIDAD Permselectividad = permeabilidad al CO2 / permeabilidad al O2 Permeabilidad y permselectividad de los productos elegidos para obtener una atmósfera optima dentro el envase (Hotchkiss, 2010): PO2

PCO2

PCO2/PO2

Fresa

0.245

0.26

1.1

Lechuga

0.049

0.47

9.5

Broccoli

0.032

0.07

2.2

Zanahoria

0.017

0.06

3.7

Manzana

0.017

0.1

6.3

Berza

0.008

0.03

3.0

Pimiento verde

0.007

0.04

6.0

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NOVEDADES SOLUCIONES EN EL ENVASADO • Plásticos con alta permeabilidad al O2 (HOTR: PCO2=(2x-6x) PO2, PPO/PPO+PE). • Micro-perforación (PERFOTEC: tecnología láser de precisión y rápida). • Membranas que regulan la permeabilidad de los films. • Envasado Activo Landec, Apio Tech - Breatheway® membrane technology • absorción de O2 • absorción/emisión de CO2

ENVASADO ACTIVO

Además de barrera, el envase interactúa activamente con el producto para aumentar su vida útil o incluso mejorar su calidad. Incluyendo agentes activos en el envase o en el film, se modifica continuamente la atmósfera gaseosa mediante la eliminación de gases o la adición de gases a la masa de vapor dentro del envase.

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ENVASADO ACTIVO DE LOS ALIMENTOS Tipos por modo de acción: •Migratorio - emisores: • Liberación de antioxidantes • Generación de CO2 • Adición de conservantes químicos • Adición de aromas • Aditivos funcionales (1-MCP etc.) •No-migratorio – absorbedores: • Absorción de etileno • Eliminación de oxigeno • Protección antivaho • Mal olores IV Jornadas de Tecnología e Innovación Alimentaria CTIC‐CITA, 27 abril 2011

ENVASADO ACTIVO DE LOS ALIMENTOS Tipos según su función: •Controladores de Oxígeno •Controladores de microorganismos •

Controladores de humedad

•

Absorbedores de etileno

•

Otros: Absorbedores de olores, etc.

(SMART GridsTM)

(ITENE)

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INCORPORACIÓN DE COMPUESTOS ACTIVOS • Bolsas pequeñas (modo tradicional): presente en el interior del envase separado del alimento envasado (oxido de hierro: antioxidante) Incorporación de compuestos activos dentro de envase • Nanotecnología: cambiar permeabilidad, absorber moléculas, emitir compuestos antimicrobianos etc. • Barnices (superficie de film) • Ciclodextrinas (liberación de compuesto activo por humedad)

(Ayala-Zavala et al., 2008)

ENVASES ACTIVOS PARA EL CONTROL DE LA OXIDACIÓN EN ALIMENTOS Control del oxígeno ¾ Control de la entrada de oxígeno desde el exterior

Materiales barrera ¾ Eliminación del oxígeno residual en el espacio de cabeza del envase

y/o el producto

Absorbedores de O2

Absorbedores de O2 • Absorben el oxígeno del ambiente del envase y permiten aumentar el tiempo de vida útil del producto envasado. • Los principales factores que afectan a la eliminación efectiva del oxígeno: ¾ forma del alimento ¾ contenido de humedad del producto ¾ diseño del envase • Comercializados en bolsitas, etiquetas, recubrimientos o en la estructura plástica del envase.

CONTROL ACTIVO DE O2 - ABSORBEDORES COMERCIALES Agentes activos: Metales y óxidos metálicos -Fe, FeO, Mn, Zn…-; ácido ascórbico; ácidos grasos insaturados; enzimas (glucosaoxidasa, alcohol oxiadasa..); levaduras inmovilizadas en soporte sólido; compuestos fotosensibles……. Materiales comerciales • Bolsas y etiquetas: - Ageless. Mitsubishi Gas Chemical Co. Inc., Japón - Freshmax. Multisorb Technologies Inc., EE.UU. - Freshilizer. Toppan Printing Co. Japón …….. • Polímeros:

- OS2000-Cryovac. Sealed Air, EE.UU.

- OSP. Chevron Phillips Chemical Co., EE.UU. - Shelfplus. CIBA Specialty Chemicals, Gran Bretaña - Oxyguard. Toyo Seikan Kaisha, Japón - Amosorb. Colormatrix Corp., Gran Bretaña - ZerO2. CSIRO-FSA, Australia ………

ENVASES ACTIVOS PARA EL CONTROL DE LA OXIDACIÓN EN ALIMENTOS • Control del oxígeno ¾ Control de la entrada de oxígeno desde el exterior Materiales barrera ¾ Eliminación del oxígeno residual en el espacio de cabeza del envase

y/o el producto Absorbedores de O2 • Control de la oxidación ¾ Reducción de la presencia de oxígeno ¾ Reducción/eliminación de especies reactivas Adición de antioxidantes

NECESIDAD POR ENVASES ANTIMICROBIANOS • Principal causa de deterioro de muchas alimentos: el desarrollo de microorganismos • Solución tradicional: la aplicación directa de agentes antimicrobianos sobre la superficie • pulverización • inmersión

no siempre es efectiva (difusión rápida al interior limita la efectividad superficial)

Alternativa

envases activos antimicrobianos

FUNCIONAMIENTO DE LOS ENVASES ANTIMICROBIANOS Las sustancias antimicrobianas incorporadas en el material de envase pueden controlar la contaminación microbiana reduciendo la velocidad de crecimiento y la máxima población de un microorganismo determinado. Clasificación de materiales de envase antimicrobianos: - Agentes antimicrobianos que pueden migrar de la superficie del envase al alimento. - Agentes efectivos contra el crecimiento microbiano en la superficie del alimento sin migración del agente activo al alimento

ENVASES ANTIMICROBIANOS • Envases que emiten compuestos volátiles 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...

MATERIALES ANTIMICROBIANOS COMERCIALES Material activo

Nombre comercial

Fabricante/distribuidor

Etanol vapor (bolsitas)

Oitech

Nippon Kayaku, Japón

Etanol vapor (bolsitas)

Negamold, Ethicarp

Freund Industrial, Japón

Plata en zeolita (bolsitas, plásticos, papel)

AglON

Agion Technologies Inc., USA

Triclosan (material plástico)

Microban

Microban Products, UK

Isotiocianato de alilo (hojas) WasaOuro

Lintec Corp., Japón

Glucosa oxydasa (bolsitas)

Bioka

Bioka Ltd., Finlandia

Cl2O (bolsitas, plásticos..)

Microsphere

Bernard Technologies, USA

CO2 (bolsitas)

FreshPax

Multisorb Technologies, USA

EJAMPLOS ENVASES ANTIMICROBIANOS Agente activo antifúngico: 2-nonanona (componente del aroma de la fresa) Sistema activo: Bolsa de film continuo PE metalocénico conteniendo el antifúngico impregnado en soporte emisor – alúmina. Envase: Tarrina de PP/EVOH/PP (capacidad 125 mL), tapa film de PP microperforado Sistema activo

REFERENCIA: Almenar E., Del Valle V., Catalá R., Gavara, R. : Active package for wild strawberry fruit (fragaria vesca). J.Agr. Food Chem 2007/55, 2240-2245

EJAMPLOS ENVASES ANTIMICROBIANOS Efecto de la 2-nonanona en el crecimiento de Botrytis Cinerea

10 días a 10ºC CON 2,5 μL 2-nonanona

10 días a 10ºC SIN 2,5 μL 2-nonanona

PROYECTOS EN ENVASE ACTIVO DE CTIC-CITA

IV Jornadas de Tecnología e Innovación Alimentaria CTIC‐CITA, 27 abril 2011

DESARROLLO UNA NUEVA TECNOLOGIA DE ENVASADO PARA FRUTAS Y HORTALIZAS Puntos principales a considerar: 1. Características del producto 2. Problemas que pueden surgir que afecten a la calidad del producto, y posibles soluciones 3. Sistemas de envasado ya existentes en el mercado 4. Valor añadido de la técnica propuesta 5. Viabilidad en la aplicación de la nueva técnica (seguridad alimentaria, aspectos económicos, etc.)

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ENVASADO ACTIVO PARA NECTARINAS EN CUARTA GAMA (NECTARINA) OBJETIVOS: • Selección de variedades y determinar el estado óptimo de recolección para IV Gama. • Optimización de envase (film con mejor permselectividad) y tratamientos a aplicar. • Desarrollo de un sistema de envasado activo mediante la inclusión del compuesto activo (naturales: aceites esenciales) directamente a la superficie del envase para minimizar los tratamientos necesarios durante el procesado. • Aumentar vida útil con Atmósfera Modificada.

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VALOR DE MERCADO DE LA INNOVACIÓN

El uso de envasado activo puede reducir el conjunto de tratamientos a aplicar a los productos, satisfaciendo así la demanda del consumidor de un producto seguro y de calidad, con una mínima o nula adición de productos químicos.

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EMPLEO DE ENVASADO ACTIVO PARA AUMENTAR LA VIDA ÚTIL DE FRUTAS Y HORTALIZAS ENTERAS Y MÍNIMAMENTE PROCESADAS (NANOFRUIT)

OBJETIVOS: • Extender la vida útil (mantener la seguridad microbiana y la calidad sensorial – textura original, gusto y aroma), mediante el uso de envasado activo de fruta fresca altamente perecedera y en cuarta gama. • Realización: 9Desarrollo de nuevos films activos para fresa, cereza, pera cortada y coliflor cortada en IV Gama, para aumentar su vida útil. 9Determinar la vida útil de las frutas enteras y en IV Gama envasados en envases activos. 9Minimizar los tratamientos necesarios para mantener la calidad de los productos IV Gama envasados con films activos.

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MATERIA PRIMA Y RETOS DEL ENVASADO Pera IV Gama • Pardeamiento enzimático • Pérdida de textura y flavor Coliflor IV Gama • Pardeamiento de la superficie del corte • Crecimiento microbiano • Pérdida de agua Fresa • Pèrdida de textura • Crecimiento microbiano (Botrytis, Sphaerotheca etc) Cereza • Cuarteamiento • Crecimiento microbiano (Penicillium, Botrytis, etc)

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VALOR DE MERCADO DE LA INNOVACIÓN

La introducción de nuevos sistemas de envasado activo para productos perecederos y IV Gama, puede aportar: - Productos de alta calidad con una mayor vida útil (conservando la calidad sensorial y aportando seguridad alimentaria). - Facilitar el crecimiento de la Industria Agroalimentaria de La Rioja abriendo nuevos mercados y promoviendo la utilización de productos locales.

IV Jornadas de Tecnología e Innovación Alimentaria CTIC‐CITA, 27 abril 2011

NEW ACTIVE RECYCLABLE PACKAGING WITH NATURAL ANTIOXIDISING FOR THE EXTENSION OF THE FRESH FOOD SHELF LIFE 9 100% reciclable

9 Impermeable al oxígeno

9 30% más ligero

9 Barniz con un extracto natural con capacidad secuestrante de oxígeno residual

9 Transparente

 

FreshFilm Package

DEVELOPMENT OF AN INNOVATIVE PACKAGING SOLUTION FOR THE DETERMINATION OF FRESH MEAT QUALITY AND PREDICTION OF SHELF-LIFE

• FP7 Capacities Work Programme: Research for the Benefit of specific groups (in particular SMEAssociations). •Call Identifier: FP7-SME-2011-2

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