Download Empaques y conservacion de alimentos
Document related concepts
Transcript
UNIVERSIDAD CATOLICA DE CUENCA CARÁTULA UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERIA QUÍMICA, INDUSTRIAL, DE ALIMENTOS, BIOMOLECULAR, BIOCOMBUSTIBLES Y BIOFARMACIA EMPAQUES Y TÉCNICAS DE LA CONSERVACIÓN DE TODO TIPO DE ALIMENTOS Monografía previa a la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO Investigador: Marco Yunga Director: Ing. Cesar Juela Moscoso 2011 CUENCA- ECUADOR AGRADECIMIENTO Mis reconocimientos y gratitud: A la Unidad Académica de Ingeniería Química, Industrial, Alimentos, Biomolecular, Biocombustibles y Biofarmacia en la persona del señor Decano y a los maestros, por haberme recibido en sus aulas y haber hecho de mí un profesional en Ingeniería Química. A mi Director de monografía Ing. Cesar Juela por su acertada dirección orientación, en el desarrollo de la investigación hasta su culminación exitosa. y A mis padres: Enrique y Aida, hermanos: Leonardo, Elvia y Verónica, a mi Esposa Cristina, amigos: Mauricio, Diego, Esteban, Luis y Fredy, por su constante apoyo, amor y comprensión que me supieron prodigar a cada instante. ii ÍNDICE CARÁTULA.................................................................................................... I AGRADECIMIENTO .................................................................................... II ÍNDICE ......................................................................................................... III INTRODUCCIÓN .......................................................................................... V CAPITULO 1 ................................................................................................. 1 DETERIORO Y TECNOLOGÍA DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS ... 1 1.1 INTRODUCCIÓN DE LOS ALIMENTOS ................................................................................. 1 1.2 PROPIEDADES INTRÍNSECAS DE LOS ALIMENTOS: FÍSICAS Y QUÍMICAS. ............ 4 1.3 DETERIORO DE LOS ALIMENTOS I ...................................................................................... 6 1.4 DETERIORO DE LOS ALIMENTOS II ................................................................................... 11 1.5 TECNOLOGÍAS TRADICIONALES DE CONSERVACIÓN I (TÉRMICOS) .................... 13 1.6. TECNOLOGÍAS TRADICIONALES DE CONSERVACIÓN II (DESHIDRATACIÓN Y OTROS) .............................................................................................................................................. 15 1.7. TECNOLOGÍAS EMERGENTES DE CONSERVACIÓN .................................................... 19 1.8. SISTEMAS COMBINADOS DE CONSERVACIÓN O TECNOLOGÍAS DE OBSTÁCULOS. ................................................................................................................................. 22 CAPITULO 2 ............................................................................................... 24 EMPAQUES Y ENVASES DE LOS ALIMENTOS ....................................... 24 2.1. INTRODUCCIÓN EMPAQUES ............................................................................................... 24 2.2. PAPEL Y CARTÓN.................................................................................................................... 25 2.3. MATERIALES PLÁSTICOS .................................................................................................... 30 2.4. LA HOJALATA COMO ALTERNATIVA DE EMPAQUE. ................................................. 36 2.5. VIDRIO. ....................................................................................................................................... 39 2.6. ASPECTOS LEGALES EN ENVASES ALIMENTARIOS. ................................................... 40 iii CAPITULO 3 ............................................................................................... 46 TÉCNICAS Y ENVASADOS DE ALIMENTOS ........................................... 46 3.1. EMPAQUES ACTIVOS E INTELIGENTES: MÁS ALLÁ DE LAS FUNCIONES CLÁSICAS ......................................................................................................................................... 46 3.2. APLICACIONES DEL ENVASADO DE ATMOSFERAS MODIFICADAS PARA SECTORES ........................................................................................................................................ 50 3.3. OTROS SISTEMAS DE ENVASADO APLICADOS A LOS ALIMENTOS. ...................... 53 3.4. ESTIMACIÓN DE VIDA ÚTIL DE PRODUCTOS ENVASADOS. ..................................... 54 3.5. ENFERMEDADES TRASMITIDAS POR LOS ALIMENTOS (ETAS) ............................... 56 CAPÍTULO 4 ............................................................................................... 59 ACTITUD SANITARIA Y MEDIO AMBIENTE .......................................... 59 4.1. SOSTENIBILIDAD EN EMPAQUES. ..................................................................................... 59 4.2. ALTERNATIVAS EN MATERIALES AMIGABLES CON EL AMBIENTE. .................... 63 4.3. CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS Y ALIMENTOS ORGÁNICOS. ............................... 67 CAPÍTULO 5 ............................................................................................... 70 TENDENCIA Y COLOR DE DISEÑO DE LOS EMPAQUES ...................... 70 5.1. DISEÑO DEL ENVASE. ............................................................................................................ 70 5.2. PREPENSA Y TEORÍA DEL COLOR .................................................................................... 77 CONCLUSIONES ........................................................................................ 84 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................... 89 iv INTRODUCCIÓN Uno de los principales motivos que me llevaron a escoger este tema es la gran contaminación y el impacto ambiental que conlleva la industria alimenticia, y además la gran necesidad de una buena alimentación ya que hoy en día existen tantas enfermedades a raíz de una mala manipulación de alimentos y un inadecuado control en los mismos, en lo referente a contaminación la gran parte o en su totalidad los empaques de alimentos van a contaminar el ambiente, dentro del cual tenemos como principal perjudicado al agua, ya que según estudios científicos este recurso natural “agua” es cada día más escaso y más contaminado. Dentro del tema escogido se tratará los siguientes temas: Deterioro de los alimentos, propiedades y tecnologías de conservación de Alimentos; Los Empaques (materiales y procesos) donde se hablará sobre la Definición de envases, funciones y propiedades, materiales, aspectos técnicos del diseño, impacto ambiental, entre otros, también se hablará sobre Tecnologías de envasado, empaque en atmósfera modificada al vacío, envasado activo y empaques inteligentes; sobre: Aptitud sanitaria y medioambiente, con temas como empaques amigables con el ambiente, fotodegradables-oxidegradables, compostables y degradables, etc. Alternativas en materiales amigables con el ambiente, Tendencias mundiales en aptitud sanitaria y medioambiente legislación, etc. Y por último sobre Tendencias de colores y diseños, con presentaciones y ejemplos. El tema es factible debido a que dispongo de la preparación académica, científica y técnica, a más del director, los elementos humanos que me brindaron la información representan a las empresas siguientes: Mipro, C.G.A., Intal, Etapa; y los recursos: materiales, técnicos y económicos. El objetivo general que persigue la investigación monográfica y alrededor de los cuales girará toda la investigación es prácticamente dar a conocer como se debe tratar los alimentos para conservar su calidad, las tecnologías de envasado y las nuevas tendencias. Los objetivos particulares son: Conocer el deterioro y tecnología de conservación de alimentos, Conocer sobre empaques y envases de los, Conocer las técnicas y envasados de alimentos, Conocer sobre la actitud sanitaria y medio ambiente y Conocer sobre la Tendencia y color de diseño de los empaques. v CAPITULO 1 DETERIORO Y TECNOLOGÍA DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 1.1 INTRODUCCIÓN DE LOS ALIMENTOS NATURALEZA QUIMICA DE LOS ALIMENTOS Alimentos y nutrientes Los alimentos se definen como los productos de composición compleja que en estado natural, procesado o cocinado que son consumidos por el hombre para satisfacer sus necesidades nutritivas y sensoriales, los nutrientes son ciertas sustancias contenidas en los alimentos que el organismo utiliza, transforma e incorpora a sus propios tejidos para cumplir tres fines básicos: • • • aportar energía necesaria, proporcionar materiales para la formación de estructuras corporales suministrar sustancias necesarias para regular el metabolismo. Objetivos de la tecnología de alimentos La aplicación de las ciencias físicas, químicas y biológicas al procesado y conservación de los alimentos, y al desarrollo de nuevos y mejores productos alimentarios. La tecnología de los alimentos se ocupa de la composición, las propiedades y el comportamiento de los alimentos. Objetivos: • Lograr el abastecimiento de alimentos nutritivos y sanos para el hombre. • Diversificar los alimentos (amplia variedad) • Procurar máximo aprovechamiento de los recursos nutritivos del planeta y buscar nuevas fuentes de alimentos. • Preparación de alimentos para individuos con necesidades nutritivas especiales. 1 TIPO DE ALIMENTOS Según su tipo son alimentos: - - - Perecederos: aquellos que se alteran rápidamente, en 1 o 2 días ejemplo: pescado. No perecederos: aquellos que se alteran relativamente despacio frutas y hortalizas. Frescos: aquellos que retienen su integridad estructural completa. Mínimamente procesados: aquellos que conservan la calidad de frescos sin usar técnicas de conservación convencionales. Conservados: productos cambian moderadamente durante su procesamiento, en los cuales los principales métodos de conservación no modifican su individualidad como alimentos ejemplos: alimentos enlatados. Procesados: el producto primario principal, pierde su individualidad ejemplo: salchichas. Formulados: preparados totalmente mediante mezcla o procesado de ingredientes individuales para conseguir productos estables ejemplo: galletas, helados Sintéticos: productos obtenidos por síntesis microbiana o química Funcionales: pueden tener un impacto positivo sobre la salud de los individuos. COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS ALIMENTOS AGUA El agua es un compuesto indispensable para la vida y el más abundante en todos los alimentos, se absorbe a nivel intestinal para luego ser transportada por la sangre a todos los demás órganos. En los organismos, el agua se encuentra en forma intracelular, como parte del protoplasma, y extracelular, como componente del líquido intersticial, la linfa y el plasma sanguíneo, El agua participa en el transporte de nutrientes y productos residuales, regula la temperatura corporal y disuelve sustancias y componentes estructurales de las células. Los nutrientes orgánicos son los carbohidratos o glúcidos, las grasas, proteínas y vitaminas; los inorgánicos son el agua y las sales minerales. Actividad de agua La aw se define como la relación existente entre la presión de vapor de una solución o de un alimento (P) con respecto a la presión del agua pura (Po), a la misma temperatura. Está demostrado que alimentos con el mismo contenido de agua se alteran de forma distinta, por lo que se deduce claramente que la cantidad de agua por sí sola no es fiel indicativo de deterioro de los alimentos, aw indica intensidad de las fuerzas que unen el agua con otros componentes no acuosos, cuando el agua está comprometida con solutos, disminuye el punto de congelación, aumenta el punto de ebullición y disminuye la presión de vapor LIPIDOS O GRASAS La mayoría de los lípidos se constituyen por oxígeno, hidrógeno y carbono, algunos llamados lípidos compuestos, tienen estructuras que incluyen fósforo y nitrógeno, los 2 seres vivos emplean estos compuestos como reservas de energía, que aprovechan cuando no tienen glúcidos disponibles, los lípidos poseen una característica notable: no se disuelven en agua, las grasas y los aceites son dos tipos de lípidos que pueden encontrarse en sustancias como el PROTEINAS Las proteínas están presentes en todos los tejidos vivos ya sean de plantas o animales. Los tejidos de semillas, carne sin grasa, órganos vitales, piel y cabello contienen mayor proporción de tejido proteínico que los tejidos grasos, las proteínas constituyen una clase importante de alimentos para los animales, pues estos no pueden sintetizarlos a partir de compuestos nitrogenados inorgánicos sencillos y las grasas y los carbohidratos no llenan las mismas funciones. Los animales dependen del reino vegetal para la obtención de los compuestos nitrogenados que requieren para sus músculos, órganos, piel y sangre, por ejemplo. CARBOHIDRATOS Los carbohidratos constituyen la principal fuente de energía del organismo; por tanto son los nutrientes que más necesita consumir, están compuestos por oxígeno, hidrógeno y carbono, se acumulan como glucógeno en el hígado y los músculos. Normalmente, se requiere un promedio diario de 450g de carbohidratos, pero ese valor varía entre 300 y 800g, según el consumo de energía de cada persona. Cuando los carbohidratos se metabolizan en el organismo, sus estructuras se dividen en unidades menores de la sustancia llamada glucosa, que es soluble en agua y por eso puede pasar a la sangre y ser llevada a las células. La glucosa se consume en las células en presencia del o oxígeno que viene de los pulmones y así se libera la energía necesaria para todas las actividades que realizamos. VITAMINAS, MINERALES Y ENZIMAS Se encuentran en los alimentos en cantidades muy pequeñas, pero son indispensables para regular algunas funciones del organismo humano, a diferencia de las grasas, carbohidratos y proteínas, las vitaminas no aportan energía alguna, pero su presencia es indispensable dentro del organismo para el metabolismo energético. Si faltan algunas vitaminas, se crean ciertas deficiencias, las vitaminas se pueden clasificar en hidrosolubles y las solubles en grasas, y los minerales, la mayor parte de ellos ejercen funciones fisiológicas importantes: regulan el equilibrio osmótico, actividad enzimático y hormonal, abundan en casi todos los alimentos, las enzimas son proteínas sintetizadas por el organismo con la finalidad de catalizar reacciones bioquímicas, son activas en condiciones moderadas de pH, temperatura y a bajas concentraciones por lo que se puede controlar fácilmente la velocidad de RxN, las enzimas forman complejos con sus sustratos. PRINCIPALES PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN (OPERACIONES UNITARIAS) • • • • • Reducción de tamaño Aumento de tamaño Mezcla Extrusión Operación de separación 3 REDUCCIÓN DE TAMAÑO Disminución del tamaño medio de las partículas mediante fuerza mecánica aplicada a productos sólidos (trituración, molienda o corte); en productos líquidos (atomización, homogenización y emulsificación), las fuerzas mecánicas que intervienen son fuerzas de compresión, cizalla, como el Molino y cúter. AUMENTO DE TAMAÑO Floculación: formación de agregados insolubles de gran tamaño, su aplicación se limita a la clarificación de bebidas, purificación de aguas. MEZCLA Combinación de dos o más componentes, para obtener una distribución uniforme, no se limita mezcla de sólidos o líquidos sino que también incluye gases, polvos, las mezclas mas homogéneas se consiguen cuando se tiene un tamaño, forma y densidad similares. Modificación de la textura Gelificación: proporcionar consistencia, dar estabilidad física, para la formación de geles no se requiere aparatos específicos, ya que la operación dependerá en gran medida del agente gelificante, la aplicación de calor. Texturización: transformación de disoluciones de proteínas, se emplean proteínas de soja. EXTRUSIÓN Su objeto es diversificar los alimentos porque permite obtener, a partir de ingredientes básicos productos variados en formas y textura, en proceso implica el acondicionamiento de la materia prima (proteínas y/o polisacáridos) hasta contenido de humedad del 15 -40 %, la fuerza aplicada en el extrusor induce una transformación fisicoquímica de la masa SEPARACIÓN Cuando es necesario eliminar u obtener ciertos componentes de las materias primas alimentarias ya sean materiales sólidos, líquidos, o gaseosos, por medios físicos (gravedad, fuerzas centrifugas o cinéticas), por medios químicos (usando componente con alta afinidad) 1.2 PROPIEDADES INTRÍNSECAS DE LOS ALIMENTOS: FÍSICAS Y QUÍMICAS. PROPIEDADES MECANICAS DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECÍFICA La densidad: es la masa de una sustancia o de un alimento contenida en una unidad de su volumen, en el sistema Internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en (kg/m3), es una propiedad utilizada para determinar la concentración de compuestos 4 que se encuentran en solución, los sólidos presentes en un producto, identificar diversos materiales. La gravedad específica de un cuerpo (G): es la relación de su densidad con la densidad del agua referida a 4° C, Los valores de la densidad y gravedad especificas también se expresan a una temperatura de interés, los casos de aplicación son: leche líquida, leche condensada, derivados de frutas, aceites y grasa TAMAÑO DE PARTICULA Los sistemas particulados o polvos son maneras eficientes de manejar sólidos finamente divididos que permiten su dosificación, estandarización, mezclado y empaque, la fase sólida tiene aplicaciones en operaciones de secado, molienda, filtrado, cristalización, mezclado. En alimentos también se consideran partículas las gotas de una emulsión, celdas de aire en helados y en miga de pan, cristales de hielo en helados. Algunas formas de medir tamaño de partículas: - Tamizado (mecánico tamaño 40-1000 µm) Microscopía (óptica tamaño 0,8-800 µm; electrónica 0,002- 15 µm) Atenuación y disipación de la luz (rayos X tamaño 0,05- 100 µm) Sedimentación (aerodinámico tamaño mayor 1 µm) Contador Coulter (diferencial de voltaje tamaño 1-1200 µm) Análisis de imágenes (software) TENSIÓN SUPERFICIAL Es el resultado de fuerzas de atracción entre moléculas adyacentes a la superficie y bajo ellas. La tensión entre dos líquidos inmiscibles es llamada tensión interfacial. De acuerdo con la teoría de la tensión superficial, una emulsión puede estar formada por dos líquidos inmiscibles si un agente que disminuye considerablemente la tensión interfacial es adicionado al sistema, los emulsificantes debido a sus características moleculares, se posicionan entre las interfaces aceite y agua, la porción hidrofílica de los emulsificantes se orienta en dirección a la fase acuosa y la porción hidrofóbica en dirección a la fase oleosa, la diferencia relativa al tamaño y fuerza de los grupos polares y apolares determina la capacidad de emulsificación del emulsificante. AGENTES EMULSIFICANTES Son las sustancias que estabilizan las emulsiones y pueden ser clasificados de acuerdo a su estructura química como: no iónicos, aniónicos, catiónicos y anfotéricos, para ejercer sus funciones adecuadamente en un sistema emulsionado, los emulsificantes deben presentar las siguientes características : Reducir la tensión superficial del sistema a menos de 10 dinas/cm, ser rápidamente adsorbidos alrededor de las gotas dispersas, como una película condensada no adherida que previene coalescencia, proporcionar un potencial eléctrico adecuado para repulsiones múltiples ocurridas, aumentar la viscosidad de la emulsión, ser efectivo en concentraciones razonables. 5 Otros factores que también influencian en la función del emulsificante es el número de carbonos en la cadena, número y localización de la insaturaciones y presencia de grupos funcionales adicionales. VISCOSIDAD Los líquidos y los gases son fluidos, no se deforman elásticamente, ya que fluyen cuando se someten a un esfuerzo de cizallamiento, es decir, la sustancia no se puede sostener en equilibrio a un esfuerzo de deformación para mantener un flujo constante de una capa de fluido con relación a otra, y la magnitud del esfuerzo de deformación, esfuerzo de cizallamiento o tangencial, es una medida de la viscosidad del fluido. Existen varios métodos prácticos para determinar la viscosidad de un líquido, como son: Viscosímetros de tubo capilar, viscosímetros de bolas, por medición del tiempo de flujo del líquido a través de un tubo, midiendo la velocidad de caída de un cuerpo esférico a través del líquido, viscosimetro rotacional, empleando pruebas oscilatorias (dinámicas), a través de técnicas empíricas. 1.3 DETERIORO DE LOS ALIMENTOS I SISTEMA ALIMENTO Desde el punto de vista de su composición y estructura un alimento es un sistema: Multicomponente Multifásico Multicompartimentado Multicomponente: Componente mayoritario agua, macro componentes (proteínas, hidratos de carbono), micros constituyentes (vitaminas, sales minerales, colorantes). Multifásico: Varias fases no miscibles, ejemplo mayonesa (compuestos hidrosolubles son la fase continua y la fase dispersa es la grasa, interfase material emulsionante) Multicompartimentado: Tejido vegetal y animal están constituidos por subsistemas (células) separados por barreras físicas con actividad química, que permite transporte selectivo de materia, la mayoría de los alimentos no están en situación de equilibrio (sistema alimento- entorno), el entorno puede ser gaseoso (gas espacio de cabeza de un envase) o líquido (liquido de gobierno de una conserva). DEGRADACION DE ALIMENTOS Cambios físicos: Pérdida peso, desecación, cambios de color, perdida de volátiles. Cambios químicos o bioquímicos: Autolisis, cambios por respiración, oxidaciones de lípidos. Acción de microorganismos: Desarrollo de mohos, levaduras y bacterias 6 CAUSAS INTRINSECAS (alteraciones enzimáticas naturales) - Pardeamiento enzimático (fenolasas) Alteración de pectinas (pectin-metil-esterasa) Alteración por amilasas (enzima licuante) Alteración por enzimas lipolíticas (lipasas, lipoxigenasas, peroxidasas) Destrucción de tiamina (B1), Vit C, pigmentos (tiaminasas, ascorbato oxidasa, clorofilasas y antocianinasas) CAUSAS EXTRINSECAS: - Alteraciones microbianas (degradan, hacen daño al consumidor) Bacterias Levaduras Hongos Otras (lesiones mecánicas, insectos y gases) DETERIORO MICROBIANO Se sabe con certeza que más del 20% de todos los alimentos producidos en el mundo se pierden por acción de los microorganismos y, por otra parte, estos alimentos alterados pueden resultar muy perjudiciales para la salud del consumidor. PH El pH o el grado de acidez o alcalinidad del medio afecta el grado de ionización de los materiales utilizados como nutrientes, regula la disponibilidad de estos compuestos y la facilidad con que son asimilados por el microorganismo; por otra parte, determina la producción de enzimas por parte del microorganismo y la actividad de algunos conservantes. DISPONIBILIDAD DE AGUA Los microorganismos dependen del agua para la síntesis de sus componentes celulares, las características físicas y químicas de la fase acuosa de un producto es uno de los factores dominantes que determinan qué tipo y cantidad de crecimiento puede producirse dentro de una formulación. POTENCIAL DE ÓXIDO REDUCCIÓN La mayoría de los alimentos ofrecen un ambiente aerobio para el crecimiento de los microorganismos. El potencial de oxido reducción de un producto no sólo está determinado por el contenido de oxígeno que éste posea, sino que los ingredientes de la preparación también ejercen una importante influencia en este factor. Compuestos reductores como proteínas con grupos tioles, azúcares reductores, antioxidantes etc., puede ser favorable para el desarrollo de microorganismos anaerobios. 7 Crecimiento de microorganismos aerobios o facultativos, puede modificar el potencial de óxido reducción de la formulación y favorecer el crecimiento de microorganismos anaerobios estrictos. CONTENIDO DE NUTRIENTES Los productos pueden contener una gran cantidad de ingredientes que pueden servir como nutrientes para los microorganismos o por el contrario, pueden interferir con su crecimiento, el hecho de que los diferentes ingredientes puedan o no ser utilizados, depende del efecto que ejerza el ingrediente sobre los microorganismos. PRESIÓN OSMÓTICA La membrana plasmática, selectivamente permeable, separa a los microorganismos de su ambiente, por ello, éstos pueden verse afectados por cambios en la concentración osmótica del medio, en la fase acuosa de una preparación, puede ocasionar la lisis o la deshidratación de los microorganismos. COMPOSICIÓN DE GASES DEL ENTORNO Elevadas concentraciones de dióxido de carbono (10% o más) puede inhibir mohos y otros microorganismos. A menudo en empaque en atmósferas modificadas o las atmósferas controladas son usadas para cambiar el entorno de almacenamiento de alimentos CINÉTICA DE LOS CONSERVANTES Los conservantes son sustancias que inhiben el desarrollo de los microorganismos. Por regla general se consideran “sustancias conservantes” los que actúan a concentraciones inferiores al 0,5%, la cinética de la acción de los conservadores viene dada por: K = constante de tasa de muerte t = tiempo zo = nº células vivas inicialmente zt= nº células vivas tras el tiempo UTILIZACIÓN COMBINADA DE CONSERVANTES No se acostumbra a utilizar un solo conservante, siendo lo usual emplear una mezcla de ellos. Con ello se pretende: Ampliar el espectro de acción, conseguir efectos sinérgicos, reducir la concentración de conservantes individuales, también es frecuente utilizarlos conjuntamente con métodos físicos de conservación (calor, irradiación, refrigeración, altas presiones). 8 DÓNDE ACTÚAN LOS CONSERVANTES - DNA síntesis proteica actividad enzimática membrana celular pared celular el mecanismo de transporte de nutrientes NITRATO Y NITRITO NITRATO: Su acción antimicrobiana se dirige exclusivamente hacia las bacterias anaeróbicas y se debe fundamentalmente al nitrito que se genera, el nitrato es convertido en nitrito por acción de las bacterias. NITRITO: La acción antimicrobiana se debe al ácido nitroso, y a los ácidos de nitrógeno producidos a partir del mismo, su efecto aumenta conforme baja el pH. Inhibe la acción de enzimas bacterianas, como las del sistema de la deshidrogenasa y de la utilización de la glucosa. DIÓXIDO DE AZUFRE La acción antimicrobiana del dióxido de azufre se basa esencialmente en la inhibición de las reacciones catalizadas enzimáticamente, su efecto inhibitorio es muy importante en enzimas con grupos SH, también inhibe las reacciones enzimáticas reaccionando con los producto finales e intermedios, en carne fresca y productos cárnicos inhibe el desarrollo de bacterias, también estabiliza el color de la carne y en cierta medida pueda dar, al consumidor, una impresión de frescura en la carne. ÁCIDOS ORGÁNICOS El pH y el contenido en ácidos orgánicos de un alimento son dos factores que determinan, no sólo los microorganismos que pueden sobrevivir durante el período de almacenamiento sino también su capacidad para alterar dicho alimento. A “grosso modo” tanto los microorganismos capaces de alterar un alimento como los de producir intoxicaciones, se desarrollan en un rango de pH comprendido entre 4,0 y 8,0 si bien mohos y levaduras pueden crecer y desarrollarse a un pH más bajo. el pH de un alimento puede bajarse artificialmente añadiendo cantidades significativas de ácido (acético, cítrico, láctico,...) con el fin de limitar el crecimiento microbiano, el efecto combinado de un pH bajo, más una concentración más o menos elevada de un ácido débil, conduce a una acidificación del citoplasma, usualmente suficiente para restringir el desarrollo microbiano, junto con otros efectos más específicos en la actividad celular. MECANISMOS DE ACCIÓN ANTIMICROBIANA - Acidificación del medio externo Acidificación del citoplasma Acción sobre los lípidos y proteínas de las membranas Quelación de metales Acción sobre el metabolismo 9 ACIDIFICACIÓN DEL MEDIO EXTERNO Tal vez el efecto antimicrobiano más obvio de la adición de ácidos orgánicos a alimentos y bebidas sea aumentar la concentración de protones conduciendo a un descenso del pH, cada especie/cepa microbiana sólo puede desarrollarse entre unos valores determinados de pH. Si el pH cae por debajo de este intervalo, se inhibe el crecimiento y el microorganismo puede morir. - pH<4,0 Inhibición de desarrollo vegetativo pH<4,5 Inhibición de germinación de esporas Mohos y levaduras pueden desarrollarse a pH = 1,6 El pH mínimo para el crecimiento microbiano son más bajos cuando se utilizan como acidulantes ácidos fuertes vs. ácidos débiles. Ello hace presuponer que en la inhibición por ácidos orgánicos existen otros mecanismos, además del descenso del pH del medio. ACIDIFICACIÓN DEL CITOPLASMA. LA TEORÍA CLÁSICA DEL ÁCIDO DÉBIL Los ácidos orgánicos en solución están en un equilibrio, dependiente del pH, entre las moléculas de ácido y su anión correspondiente. La proporción de ácido no disociado se incrementa conforme baja el pH. Dado que la actividad antimicrobiana aumenta a medida que baja el pH, es plausible pensar que es la parte no disociada la que tiene capacidad antimicrobiana. La disociación del ácido libera protones. Consecuencias: - Disminución del pHi Inhibición de la glicólisis Inhibición transporte activo Esta teoría de los ácidos no puede ser aplicada: - Para ácidos insuficientemente hidrofóbicos (succínico, tartárico o cítrico...) Cuando se utilizan a concentraciones bajas Cuando el pH externo es elevado ACCIÓN EN LÍPIDOS Y PROTEÍNAS DE MEMBRANAS Los ácidos grasos saturados tienen actividad antimicrobiana, que aumenta conforme aumenta la longitud de su cadena, que se asocia al aumento de carácter lipófilohidrofobo. El aumento del coeficiente de reparto log Poct. es un indicador de la velocidad de paso al interior celular y de la acumulación del compuesto en la fracción lipídica de la membrana (valores superiores a 4,0). Los ácidos lipofílicos penetran en el citoplasma por difusión simple, si bien en cierta circunstancia pueden penetrar por transporte activo. 10 La fluidez de la membrana es finalmente regulada por los microorganismos especialmente como respuesta a la temperatura. Concentraciones significativas de compuestos lipofílicos influyen en la fluidez de la misma, incrementando la permeabilidad a protones e iones metálicos, y originando una curvatura mayor lo que conduce a la formación de una “fase de malla” transitoria, más porosa. QUELACIÓN DE LOS METALES La quelación de metales es un fenómeno propio de todos los ácidos orgánicos, si bien a veces con poca afinidad. Los cationes metálicos forman complejos con los aniones cargados negativamente. Estos complejos son prácticamente insolubles y precipitan (por ejemplo: citrato de calcio, lactato de calcio, en vino). La capacidad quelante se mide por la cte. de estabilidad, que es el log. de la cte. de equilibrio, e indica la afinidad del catión metálico por el anión, en los ácidos orgánicos, a más grupos carboxílicos, más capacidad de Quelación, la quelación de metales depende de la presencia de la forma aniónica, a su vez dependiente del pH, como mecanismo inhibitorio, este se debe a: - Eliminación de iones metálicos del medio. Eliminación de cationes de la pared/membrana del microorganismo ACCIÓN SOBRE EL METABOLISMO Además de los efectos ya señalados, los ácidos en general son moléculas reactivas, a las que se ha atribuido una serie de acciones específicas en procesos tales que la respiración, fermentación y en enzimas específicos, la inhibición del metabolismo en general puede ser consecuencia de la acumulación de aniones, se ha sugerido que la acumulación de aniones sería la causa de las diferencias en toxicidad observadas en diferentes ácidos. 1.4 DETERIORO DE LOS ALIMENTOS II DETERIORO FÍSICO - Magulladuras y quebraduras Marchitamiento Daño por frío Pérdida o ganancia de humedad Cambios en la textura Cambios inducidos por efecto de la temperatura Añejamiento (retrogradación) MAGULLADURAS Y QUEBRADURAS Golpes, cambios de color en zonas de golpes, puede inducir Rompimiento de productos quebradizos (snacks, galletas, cereales, masas) DAÑOS POR FRIO Especialmente en frutas y hortalizas es una respuesta fisiológica del fruto cuando es sometido a rangos de temperatura por fuera de sus tolerancias 11 PÉRDIDA O GANANCIA DE HUMEDAD Efecto plastificante del agua La pérdida de humedad puede generar endurecimiento (pastas, caramelos, pan) La ganancia de humedad ablanda los alimentos y consecuente pérdida de crocancia (galletas, snacks), apelmazamiento y perdida de solubilidad en alimentos en polvo (sopas, leche, premezclas, gelatinas, café, sal), el aumento del aw acelera reacciones de pardeamiento no enzimático y rancidez lípidos. AGUA DE VEGETALES FRESCOS: Vegetales de hoja, tubérculos y algunas frutas, se marchitan al almacenarse en ambientes de baja humedad relativa, ocasiona perdida de turgencia y aceleración de la senescencia. CAMBIOS INDUCIDOS POR EFECTO DE LA TEMPERATURA - Fusión de grasas Inestabilidad de emulsiones Congelación y descongelación Fluctuaciones en alimentos congelados (condensación al envase, quemadura, agua acumulada en superficie acelera reacciones) AÑEJAMIENTO EN PANIFICADOS Retrogradación del almidón, principalmente de la amilopectina. Cambios en la red de gluten por movilidad del agua hacia los cristalitos de amilopectina. Deterioro químico - pardeamiento no enzimático (pne) o reacción de maillard pardeamiento enzimático enranciamiento lipidico PRODUCTO FINALES TRAZABLES - Jugos de frutas: hidroximetil furfural (HMF), acetilfurano, acetilpirrol. Productos lácteos: compuestos furánicos Se han atribuido propiedades antioxidantes y antimicrobianas a estos compuestos PARDEAMIENTO ENZIMATICO Polifenoloxidasa también conocida como tirosinasa, polifenolasa, catecol oxidasa, cresolasa, catecolasa dependiendo del sustrato, se encuentra en tejidos de plantas, animales y algunos hongos, forma melaninas responsables del color pardo en bananos, manzanas, duraznos, papas, hongos, camarones, O-benzoquinona reacciona con grupos amino libres ocasionando pérdida nutricional e insolubilización de proteínas 12 DAÑO OXIDATIVO EN ALIMENTOS - Perdida de nutrientes Formación de compuestos tóxicos Olores y sabores indeseados Alteración de color y textura ENRANCIAMIENTO LIPIDICO Oxidación e hidrólisis no son procesos sencillos que sigan una secuencia definida, las condiciones de oxidación no son estáticas, cambian constantemente, los sustratos lipídicos oxidables varían en composición, propiedades químicas y físicas y sensibilidad a la oxidación, el sustrato lipídico coexiste con otros compuestos mayores (proteínas, CHOS, agua) y elementos trazas (vitaminas, minerales, enzimas, metales, sustancias proteicas y antioxidantes) LÍPIDOS SUSCEPTIBLES DE OXIDACIÓN Poseen dobles enlaces en la configuración molecular no conjugados y son fácilmente oxidables 1.5 TECNOLOGÍAS (TÉRMICOS) TRADICIONALES DE CONSERVACIÓN I DEFINICIÓN Proceso térmico es una operación unitaria de la elaboración industrial de alimentos procesados que consiste en someter los materiales a altas y/o bajas temperaturas por un determinado período de tiempo. Es una etapa fundamental en la elaboración de los alimentos, que tiene dos objetivos fundamentales como Reducir la carga microbiana inicial, proporcionar características organolépticas Los procesos térmicos en la producción industrial de alimentos permiten elaborar alimentos comercialmente estériles de óptima calidad. La esterilidad comercial se define como: “la condición lograda por la aplicación de calor que deja libre al alimento de los microorganismos que afectan la salud del consumidor y que pueden crecer a las temperaturas a las que va a ser distribuido y almacenado el producto”. En la industria los procesos térmicos están relacionados con tres aspectos fundamentales, ellos son: - Seguridad de los alimentos Calidad de los productos Económico 13 Estos aspectos son considerados en el diseño de los tratamientos y durante su aplicación en la elaboración de los productos DISEÑO DE UN PROCESO TÉRMICO EFECTOS NO DESEADOS Entre los efectos no deseados más importantes tenemos: - Pérdida de peso - Perdidas de nutrientes - Cambio en las características organolépticas (sabor, textura) color, olor, PROCESOS TÉRMICOS Y TEMPERATURA - 180 °C Asado - Horneo 135 °C Ultra pasteurización 121 °C Esterilización 75 °C Pasteurización 40 °C Descongelación 0 °C Refrigeración – Enfriamiento -18 °C Congelación – Enfriamiento -35 °C Ultracongelación PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE LOS ALIMENTOS Los alimentos son materiales y, como tales, tienen un comportamiento térmico y físico particular que es determinado por sus propiedades termo físicas. Las propiedades más usadas para simular el comportamiento de los alimentos en los procesos industriales son: - Conductividad Térmica (k) Difusividad Térmica (d) Calor Específico (Cp) Rango de Congelación Densidad 14 RANGO DE CONGELACIÓN El proceso de congelación de los alimentos consiste en la disminución de la temperatura de la muestra desde su temperatura inicial hasta llegar a una temperatura adecuada para conservarla almacenada o procesarla. En este proceso se tienen tres fases: una primera fase de enfriamiento, en la cual el material es enfriado desde la temperatura inicial a la que se encuentra hasta la temperatura donde se inicia la congelación, una segunda fase en la que se presenta el cambio de fase del agua que hace parte de la muestra, llamada de cristalización y una tercera fase donde el material alcanza la temperatura deseada, normalmente cercana a -18°C. La primera fase del proceso de congelación, llamada de enfriamiento, consiste en extraer el calor sensible que posee el material por medio de un intercambio con un fluido o una superficie a baja temperatura en contacto con él. Esta fase termina una vez la muestra alcanza la temperatura donde el agua, que hace parte de él, inician su cambio de fase, normalmente por debajo de 0°C. La segunda fase es la de cambio de estado del agua, esta fase se inicia en una temperatura conocida como “la temperatura inicial de congelación”, se hace referencia a una temperatura inicial porque el fenómeno de cambio de estado en los alimentos se presenta en un rango de temperaturas. La temperatura inicial de congelación de la carne es inferior a la del agua pura, debido a que en el agua que hace parte de la composición de la carne se encuentran diluidos otros componentes menores como: carbohidratos, sodio, potasio, fósforo, calcio, magnesio, entre otros, que modifican su punto de congelación. Durante el enfriamiento de la carne el calor sensible es extraído, la temperatura de la solución disminuye y justo por debajo del punto de congelación del agua, está comienza a convertirse en hielo; mientras más calor sensible se extrae, más agua se convierte en hielo provocando que la concentración de la parte sólida se incremente. Este aumento en la concentración hace que la temperatura donde se presenta la congelación del agua. La tercera fase del proceso de congelación, llamada de subenfriamiento, consiste en extraer el calor sensible que posee el material por medio de un intercambio con un fluido o una superficie a baja temperatura en contacto con él. Esta fase termina una vez la muestra alcanza la temperatura de almacenamiento del material, normalmente por debajo de -18° C. 1.6. TECNOLOGÍAS TRADICIONALES (DESHIDRATACIÓN Y OTROS) DE CONSERVACIÓN II SECADO Y CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS. Es uno de los métodos más antiguos e importantes en la industria de los alimentos, 2000 a.c. deshidratación por acción directa de los rayos de sol, uno de los principales inconvenientes del secado, es la perdida de sabor y aroma de los alimentos dependiendo de la técnica, el objetivo principal es el incremento de la vida útil y al mismo tiempo disminuir costos por almacenamiento y transporte. 15 Clasificación de los métodos de secado: Secado térmico: - Secado por aire. Secado por atmosfera con bajo contenido en aire. Secado en atmosfera modificada. Deshidratación osmótica: aplicación de solventes o disoluciones para eliminar agua. Desaguado mecánico: se aplica fuerza física como paso a través de membranas o centrifugación. Aspectos bioquímicos: - Diminución de Aw. Eliminación de microorganismos. Inactivación de enzimas. Cambios en el alimento dependiendo de su naturaleza y sistema de secado. No siempre los sistemas de secado afectan calidad del producto (también están las condiciones de almacenamiento). Integrando la técnica de secado con otras tecnologías (micro-encapsulado) se puede incrementar la calidad en el producto final. Existen protectores (Alcoholes, azucares) que mejoran la sobrevivencia en cultivos deshidratados y medios enzimáticos. En conclusión, después de pasar un alimento por un tratamiento de secado este no volverá a su estado inicial después de la rehidratación. Grado de secado: La reducción de contenido de humedad hasta niveles aceptables dependiendo del producto como: Cárnicos o productos lácteos 3% o menor, vegetales 5% o menor, cereales 12% o menor. Secado térmico: Por aire: técnica de secado más sencilla, se hace en cámara cerrada a temperatura elevada. Secado al sol: la energía radiante proviene del sol es un sistema no contaminante y usa energía renovable, necesita mayor mano de obra y hay susceptibilidad a la contaminación. Secado en almacenamiento: se denomina secado de baja temperatura en tolva, se realiza en el mismo lugar donde el grano permanece almacenado, en climas tropicales no es muy recomendable por la humedad relativa. 16 Secado por explosión: Combinación de altas temperaturas y altas presiones, la evaporación del agua se da por una caída repentina en la presión del sistema. Secado por atomización: se usa para eliminar agua de una mezcla liquida y obtener un producto terminado en polvo, atomizando el fluido y pasando las pequeñas gotas a través de una cámara con altas temperaturas. Secado en lecho fluidizado: Movimiento de las partículas del material dentro de una corriente de aire caliente, generalmente la cámara donde se dispone el producto es cilíndrica y en algunas ocasiones tienen sistemas de vibración para optimizar el secado. Secado por lecho soplado: el gas caliente entra a la cámara por el centro de una base cónica, como un chorro, el secado se produce de una forma similar al secado flash. Secadero de tambor: la suspensión, pasta o fluido, se coloca sobre la superficie de un tambor caliente en ocasiones se debe modificar la tensión superficial de los alimentos para que estos se adhieran al tambor. Secado por microondas: es rápido y más uniforme en el caso de líquidos que el secado convencional por aire caliente, esta técnica reduce el tiempo de secado, aunque es mas riesgosa debido a que se deteriora más fácil la calidad del producto. Secado en entornos con bajo contenido de aire: - Ahumado. Secado al vacío. Secado por congelación (liofilización). Secado por bomba de calor. Secado por vapor sobrecalentado. Deshidratación Osmótica: Consiste en la deshidratación osmótica por eliminación de agua contenida en el interior de sólidos celulares mediante la inmersión en una solución acuosa concentrada, el contenido de humedad que se consigue con este sistema de deshidratación no es tan bajo para que el producto acabado pueda ser considerado comercialmente estable, generalmente el producto deshidratado por osmosis debe ser deshidratado por aire caliente. CONCENTRACION Y CONSERVACION DE ZUMOS DE FRUTAS. Concentración por evaporación: Es la forma más sencilla de concentrar el zumo, pero tiene como desventaja la perdida de compuestos aromáticos volátiles, por lo que para zumos con alta cantidad de compuestos aromáticos volátiles se deben evaporar en equipos idealmente con vacío. Concentración por osmosis inversa: Las membranas de osmosis inversa permiten la permeación de algunos solutos presentes en los zumos de frutas pero impiden la de otros. Dentro de un modelo de concentración del zumo por osmosis inversa, se debe tener en cuenta principalmente la presión del fluido y el tamaño de las partículas del mismo. 17 FERMENTACIONES Proceso metabólico llevado a cabo por microorganismos, bajo condiciones aeróbicas y anaerobias obteniendo energía, es un proceso de crecimiento de los microorganismos que consumen una cantidad de sustrato por medio del cultivo y lo enriquecen por los productos de su metabolismo, el proceso es producido por acción de las enzimas, cambios químicos en las sustancias orgánica. CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS PARA LLEVAR A CABO UNA FERMENTACIÓN - Ser genéticamente estable en el medio de cultivo. Tener un crecimiento rápido y vigoroso después de la inoculación. Ser un cultivo puro. Reproducirse en un tiempo respectivamente corto. Que no produzcan sustancias tóxicas. El microorganismo debe ser industrialmente rentable. Que crezca o se desarrolle en condiciones relativamente sencilla. SUSTRATOS Para que una sustancia sea fermentable ha de contener energía utilizable por un sistema enzimático, los azúcares o hidratos de carbono en general son los compuestos universalmente utilizados como sustratos. TIPOS DE FERMENTACIÓN: - fermentación alcohólica fermentación acética fermentación láctica FERMENTACIÓN ALCOHOLICA La realizan entre otras las levaduras del género Saccharomyces. BIOSINTESIS: lo realiza principalmente las levaduras Saccharomyces cerevisiae y una bacterias Zymomonas mobilis (ruta diferente), el piruvato es procesado por la piruvato descarboxilasa llega a acetaldehido y mediante el alcohol deshidrogenasa llega a alcohol, la producción de etanol se inicia aerobicamente para obtener mayor biomasa DESTILACIÓN: Es la separación de dos o más mezclas de sustancias con puntos de ebullición muy diferentes de una mezcla a otra (agua, alcohol) ETANOL: Es incoloro, muy fluido de agradable color que arde con llama azulada con formación de agua y del anhídrido carbónico a 20°C tiene un peso especifico del 0.7894, hierve a 78.37°C y se congela a –114°C. La fermentación etílica ha sufrido algunas transformaciones con el objeto de aumentar la eficiencia química del proceso. 18 BEBIDAS ALCOHOLICAS: son bebidas que contienen etanol, se pueden distinguir entre bebidas producidas por fermentación alcohólica (vino, cerveza, hidromiel, sake) en las que el contenido en alcohol no supera los 18-20 grados, y las producidas por destilación, generalmente a partir de un producto de fermentación (licores, aguardientes, etc.) FERMENTACIÓN ACETICA El vinagre es el producto de la fermentación del vino o de alcohol, debido a la reacción de oxidación incompleta (debido a que el poder reductor se le transfiere a al oxigeno) del etanol hasta ácido acético. En estado puro el ácido acético es un líquido incoloro, de olor y de sabor penetrante a ácido, posee una densidad de 1.0492 a 20 °C, El punto de fusión es 16.6 °C y el punto de ebullición es 117.9 °C. FERMENTACIÓN LÁCTICA SINTESIS: el piruvato se convierte en lactato por la enzima lactato deshidrogenasa, por medio de anaerobiosis, aproximadamente la mitad de la demanda se obtiene por este método La fermentación láctica es causada por algunos hongos y bacterias, los lactobacillus, son bacterias que utilizan la fermentación láctica para obtener energía, este proceso tiene importancia industrial ya que se utiliza en la fabricación de diferentes productos lácteos 1.7. TECNOLOGÍAS EMERGENTES DE CONSERVACIÓN PROCESOS EMERGENTES La creciente demanda de los alimentos con las mejores propiedades sensoriales, que sean nutritivos y a la vez seguros, han impulsado, en los últimos años la búsqueda de nuevos sistemas de inactivación de los microorganismos sin el uso del calor Es un proceso que busca la inocuidad de los alimentos utilizando medios físicos diferentes a la aplicación de calor en el exterior, a diferencia de los tratamientos térmicos tradicionales, estos no le aportan características organolépticas a los alimentos, únicamente conservan aquellas que son intrínsecas del alimento. Los procesos emergentes pueden sustituir el proceso térmico tradicional o complementarlo, de acuerdo con las características del material que se esté procesando. En algunos casos el proceso tradicional le aporta las características organolépticas al producto, le reduce la carga microbiana y el proceso emergente le extiende la vida útil al producto. ALIMENTOS CONSERVADOS CON ELECTRICIDAD (Calentamiento óhmico). El calentamiento óhmico se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento, provocando la elevación de la temperatura en su interior como resultado de la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica. Las ventajas de este 19 proceso se derivan del hecho de que el calentamiento tiene lugar en el interior del alimento. De este modo, y a diferencia de lo que ocurre en un calentamiento convencional, no existen superficies calientes de contacto. Las ventajas de este proceso se derivan del hecho de que el calentamiento tiene lugar en el interior del alimento. De este modo, y a diferencia de lo que ocurre en un calentamiento convencional, no existen superficies calientes de contacto. El calentamiento óhmico es rápido y tiene mayor capacidad de penetración que las microondas, lo cual hace que sea especialmente útil en el caso de alimentos particulados, salsas, purés de frutas, huevo líquido o productos cárnicos, entre otros. Este tipo de tratamiento evita sobrecalentamientos, lo que permite un menor deterioro en los constituyentes y una menor formación de depósitos, aspecto este último de especial relevancia en alimentos ricos en sales y proteínas como, por ejemplo, la leche. Los procesos de High Pressure Processing se basan en presiones hidrostáticas aplicadas en forma uniforme en todas las direcciones sobre el material, Por lo que no se generan fuerzas de corte que deforma las partículas del alimento. Así cualquier material con alto contenido de humedad puede ser sometido a al proceso sin que se presente aplastamiento. El proceso de altas presiones es efectivo para todos los materiales desde la superficie hasta el centro por ser una fuerza transmitida en forma uniforme, instantánea e independiente del tamaño, composición, masa y geometría del producto. En los procesos habituales no se consigue asegurar la salubridad total del alimento debido a que el tratamiento no destruye completamente todos los enzimas ni las esporas bacterianas. Por ello los alimentos deben conservarse en refrigeración. EL PROCESO DE ALTAS PRESIONES EN LOS PRODUCTOS CÁRNICOS PRODUCE Técnicos Desnaturalización de proteínas. Inactivación de enzimas. Producto Cambios en la interacción entre sustratos y enzimas. Cambios en carbohidratos y grasas. La vida Útil se incrementa entre un 30 a 60 días, dependiendo del producto, la inversión tecnológica es de aproximadamente 1.390.000 euros para un sistema de 300 lts EL TRATAMIENTO DE ALTA PRESION EN LA CONSERVACION DE ALIMENTOS. ULTRASONIDOS 20 La tecnología de ultrasonidos, desarrollada durante la Primera Guerra Mundial para la detección de los submarinos, cuenta hoy con variadas aplicaciones en alimentos. Los ultrasonidos pueden definirse como ondas acústicas inaudibles de una frecuencia superior a 20 kHz.. La combinación de ultrasonidos con calor o presión inactiva microorganismos y enzimas especialmente resistentes al calor Los ultrasonidos de alta intensidad se han venido utilizando para limpieza de equipos, desgasificado de líquidos, homogeneización, inducción de reacciones de oxidación/reducción, extracción de enzimas y proteínas, inducción de la nucleación durante la cristalización, entre otras aplicaciones. Hasta el momento se han desarrollado equipos a escala semi-industrial e industrial encaminadas a la eliminación de espumas y deshidratación de vegetales CAMPOS MAGNÉTICOS La utilización de campos magnéticos para inactivar los microorganismos tiene un potencial de pasteurización de alimentos con una mejora de la calidad y vida comercial comparada con los métodos convencionales, los CM influyen en la dirección de migración y alteran el crecimiento y reproducción de los microorganismos. Aumentan la síntesis del DNA, cambian el Flujo Iónico a través de la membrana plasmática provocando una alteración de la velocidad de reproducción de la célula, la Inactivación de microorganismos requiere de densidades de flujo magnético entre 5 y 50 teslas. Pulsos eléctricos de alto voltaje El procesamiento de alimentos con campos eléctricos pulsantes (PEF), también conocido como pulsos de alto campo eléctrico (HEFP), es una nueva tecnología para la inactivación de microorganismos y enzimas que se lleva a cabo a temperatura ambiente o de refrigeración con la aplicación de una breve descarga de alto voltaje a alimentos colocados entre dos electrodos por tiempos en el orden de los microsegundos. CONSERVACION NO TERMICA DE ALIMENTOS UTILIZANDO CAMPOS ELECTRICOS PULSADOS. LIQUIDOS Inactivación de microorganismos: De acuerdo con los efectos que ejercen los pulsos eléctricos sobre los materiales biológicos son dos las posibles aplicaciones en la industria de los alimentos en conservación por inactivación microbiana y extracción de sustancias intracelulares, esta tecnología está en fase de pruebas de laboratorio. En la leche ultrafiltrada 55 kV/cm con un 5,69<pH<6.82 observándose inhibición en el crecimiento hasta de 2,56 ciclos logarítmicos, zumo de manzana 40kV/cm, se logra inactivar levaduras causales de la fermentación 21 1.8. SISTEMAS COMBINADOS DE CONSERVACIÓN O TECNOLOGÍAS DE OBSTÁCULOS. Tradicionalmente los factores que el afectan el crecimiento de microorganismos patógenos y alterantes en alimentos como son pH, temperatura y actividad de agua (Aw) han sido estudiados separadamente para poder encontrar los valores óptimos y limitantes Sin embargo estos factores cuando se combinan pueden ser eficientes a niveles más bajos. Es el llamado efecto “HURDLE” (SALTO DE OBSTACULOS) METODOS COMBINADOS EN LA CONSERVACION DE ALIMENTOS. Bases Fisiológicas para la inhibición y muerte microbiana Homeostasis: es la tendencia a la uniformidad o a la estabilidad en el estatus normal (medio interno) de los microorganismos. Si los factores o procesos de conservación alteran la homeostasis de los m.o, su equilibrio interno, no serían capaces de multiplicarse y en consecuencia permaneceran en fase de latencia o incluso morir antes de poder reestablecer su homeostasis. La conservación de los alimentos se logra alterando este factor de forma temporal o permanente. Agotamiento metabólico El agotamiento metabólico podría conducir a la autoesterilización del alimento, en condiciones adversas el m.o gasta toda su energía en la homeostasis, muchos investigadores han encontrado reducción de carga microbiana durante el almacenamiento, este fenómeno parece ser más común en alimentos conservados a temperatura ambiente. Entre más obstáculos hayan en el alimento el agotamiento metabólico se acelerará. Reacciones al estrés Este factor podría constituir una limitación para la tecnología de los obstáculos. Bajo condiciones de estrés algunas bacterias se vuelven más resistentes, mas patógenas, ya que producen proteínas de choque, sin embargo cuando hay varias causas de estrés simultáneamente los m.o gastarán mucha más energía lo que originará agotamiento metabólico. Conservación Multiobjetivo Se basa en la sinergia entre obstáculos, esto se lograría si afectaran a la vez diferentes objetivos (membrana celular, ADN, sistemas enzimáticos, pH, aw, Eh) de las células microbianas, perturbando la homeostasis. Una conservación suave y eficaz de los alimentos, es factible si la medida de la conservación se basa en la selección y combinación inteligente de los obstáculos. Obstáculos potenciales - Temperatura (baja o alta). pH (bajo o alto). Aw(baja o alta). Potencial redox -Eh (bajo o alto). 22 - Atmosfera modificada (N2, CO2, O2). Envasado (envasado aséptico, envasado al vacío, activo, revestimientos comestibles. Altas presiones Radiación Procesos físicos (pulsos eléctricos, campos magnéticos oscilantes, energía de radiofrecuencia, inactivación fotodinámica) Flora competitiva. Conservantes (ácidos orgánicos, lactato, sorbato , ascorbato, glucono- deltalactona, fosfatos, propilenglicol, difenilo, parabenos, acidos grasos libres y sus esteres, fenoles, monolaurina, quelantes, etanol, especias y sus extactos, nitrito, dioxido de carbono, oxígeno, ozono, humo, antioxidantes, quitosano, nisina, hidrolizados de pectina, etc). 23 CAPITULO 2 EMPAQUES Y ENVASES DE LOS ALIMENTOS 2.1. INTRODUCCIÓN EMPAQUES Empaque es un sistema coordinado para preparar bienes para el transporte, distribución, almacenamiento, venta y uso del bien. Es un negocio complejo, controversial, científico y artístico que, fundamentalmente, contiene, preserva, protege, transporta, informa y vende. Funciones técnica, comercial y de mercadeo: - Contener. Transportar. Dosificar. Proteger / Conservar. Almacenar. Vender. Informar. Cumplir con la ley. CARACTERÍSTICAS NECESARIAS PROTECIÓN DE ALIMENTOS - DE LOS MATERIALES DE Inocuidad: Esterilidad Características Mecánicas Permeabilidad Permeabilidad al vapor de agua: Adsorción de vapor de agua en la cara del material Permeabilidad a los gases: Porosidad Permeabilidad a los aromas: Sustancias volátiles Permeabilidad al agua y a las grasas: Difusión a través de su estructura EMPAQUES Y ENVASES 24 Son las estructuras externas de barrera que se encuentran en contacto directo con los alimentos EMPAQUE: Se emplea para referirse a una estructura conformada por un material flexible: papel, película de polímero, etc. ENVASE: Se emplea para referirse a una estructura rígida o semirrígida. EMBALAJE: Identifica a la estructura fuerte y resistente que contiene a uno o varios productos. NIVELES DE PROTECIÓN: Es la organización de las estructuras externas que van a proteger los contenidos Se presentan tres niveles: • • • Primer nivel o nivel interior: Se encuentran en contacto directo con el alimento Nivel Medio o segundo nivel: Agrupan varios empaques de primer nivel Nivel exterior: Contiene y protege unidades de segundo nivel. MATERIALES EMPLEADOS EN LA ELABORACIÓN DE EMPAQUES PARA ALIMENTOS Barrera: Forma cualitativa que se usa para referirse al mayor o menor impedimento que ofrece un plástico al paso de diversos compuestos o elementos (gases, vapor de agua, grasas y aromas entre otros) Permeabilidad: Forma cuantitativa para referirse a la cantidad de alguna sustancia que puede atravesar una película plástica dadas unas condiciones de espesor de película, temperatura, presión atmosférica, humedad relativa y tiempo por parte del material de empaque y de unas condiciones de tamaño y peso molecular, densidad, reactividad por parte de la sustancia permeante estudiada. 2.2. PAPEL Y CARTÓN Los materiales denominados papeles, cartulinas y cartones son conocidos también como materiales celulósicos, pues se elaboran a partir de fibras de celulosa, que provienen de productos vegetales tales como: maderas, algodón, lino, caña y otros. La diferencia entre estos materiales: papeles, cartulinas y cartones, radica en su gramaje (peso/área), calibre y empleo de sustancias que ayudan a conformar sus estructuras laminares. PAPELES: se denomina al material celulósico que tiene gramajes hasta los 130 g/m2 y calibres hasta los 200 micrones. 25 CARTULINAS: presentan gramajes superiores a 130 g/m2 e inferiores a 360 g/m2 y calibres entre 200 y 260 micrones CARTONES: se consideran así a los materiales con gramajes superiores a los 360 g/m2 y calibres mayores a los 260 micrones. La historia se remonta 2400 años A de C. Con los egipcios, los cuales escribían sobre el papiro que se obtenía de los tallos de unas plantas que crecían a las riveras del río Nilo. En el año 105 de nuestra era, Ts'ai Lun (Chino), descubrió que la pulpa obtenida de las fibras de morera, cáñamo y cierta hierba, al ser comprimida sobre un cedazo y secarse luego, producía una lámina muy absorbente sobre la cual se podía escribir mucho mejor que el papiro En el año 751 los árabes tomaron prisioneros algunos chinos que combatían por la posesión de Samarkanda y entre ellos hubo algunos que conocían la fabricación del papel. Desde ese entonces empieza a difundirse por el mundo entero los secretos de la fabricación del papel. TIPOS DE PAPEL Papel cristal: Traslúcido, muy liso y resistente a las grasas, fabricado con pastas químicas muy refinadas y subsiguientemente calandrado. La transparencia es la propiedad esencial. A causa de su impermeabilidad y su bella presentación, se emplea en empaquetados de lujo, como en perfumería, farmacia, confitería y alimentación. Papel kraft: Papel de elevada resistencia fabricado básicamente a partir de pasta química kraft (al sulfato). Puede ser crudo o blanqueado. Los crudos se usan ampliamente para envolturas y embalajes y los blanqueados, para contabilidad, registros, actas, documentos oficiales, etc. El término viene de la palabra alemana para resistencia. Papel liner: Papel de gramaje ligero o medio que se usa en las cubiertas, caras externas, de los cartones ondulados. Se denomina kraftliner cuando en su fabricación se utiliza principalmente pasta al sulfato (kraft) virgen, cruda o blanqueada, normalmente de coníferas. La calidad en cuya fabricación se utilizan fibras recicladas se denomina testliner, a menudo constituido por dos capas. Papel (cartón) multicapa: Producto obtenido por combinación en estado húmedo de varias capas o bandas de papel, formadas separadamente, de composiciones iguales o distintas, que se adhieren por compresión y sin la utilización de adhesivo alguno. Papel tisúe: Papel de bajo gramaje, suave, a menudo ligeramente crespado en seco, compuesto predominantemente de fibras naturales, de pasta química virgen o reciclada, a veces mezclada con pasta de alto rendimiento (químico-mecánicas). Es tan delgado que difícilmente se usa en una simple capa. Dependiendo de los requerimientos se suelen combinar dos o más capas. Se caracteriza por su buena flexibilidad, suavidad superficial, baja densidad y alta capacidad para absorber 26 líquidos. Se usan para fines higiénicos y domésticos, tales como pañuelos, servilletas, toallas y productos absorbentes similares que se desintegran en agua. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL PAPEL Los papeles y cartones presentan características similares puesto que se elaboran a partir de la misma materia prima y porque los procesos de fabricación, en forma general, no difieren mucho entre sí. Algunos técnicos de esta industria consideran al cartón como una lámina obtenida por sobre posición de varias hojas de papel. Las propiedades de estos materiales son modificadas dentro de amplios límites, según el tratamiento dado a las pulpas; en particular el refinado; la posterior orientación de las fibras; la coherencia entre éstas; así como también las diferentes sustancias agregadas como mejoradoras de sus características. Con base en estas consideraciones se pueden describir, en forma general, las siguientes propiedades de las estructuras de papel y cartón, que se deben tener en cuenta cuando se les va a emplear en contacto con alimentos. Resistencia: Es muy variada la resistencia que deben oponer los papeles y cartones a los diferentes esfuerzos por soportar, durante su transformación y posterior utilización. Los papeles se fabrican materiales a base de celulosa en una amplia gama de resistencias, que van desde los papeles delicados y suaves, hasta los fuertes y altamente resistentes a la rotura. Rigidez: Se producen desde materiales flexibles: hojas en una gran variedad de calibres; cartulinas con las cuales se fabrican las estructuras semi-rígidas como vasos y recipientes; hasta las estructuras de cartón corrugado, empleadas en el embalaje de alimentos y productos en general. Esta característica es el resultado del calibre, en función del peso básico (gramaje), de la calidad de las fibras y de los aditivos agregados durante el proceso. Opacidad: Los papeles y cartulinas permiten en cierto grado el paso de la luz, fenómeno que puede ser modificado mediante pigmentos, rellenos y/o colorantes agregados durante su elaboración, o posteriormente, mediante impresión, a fin de disminuir esta característica cuando se considera indeseable. También los papeles pueden obtenerse con un mayor grado de transparencia, es decir, más translúcidos, como en el caso del "Glassine", el cual se fabrica mediante un batido prolongado y severo, supercalandrado y prensado. De esta manera se obtiene a más de transparente, un papel extremadamente fino, cuando el fenómeno de la transmisión de luz se considera favorable. Acabado: Es el tratamiento final a que se somete la superficie de papel o cartón. Se puede efectuar mediante calandrado y o aplicación de recubrimientos con el fin de lograr hojas y láminas lisas, rugosas o grabadas. Esta característica de superficie debe tenerse en cuenta cuando se desea lograr un determinado efecto en la impresión del empaque final. 27 Permeabilidad: Aunque los materiales celulósicos en general, presentan además de una alta permeabilidad a los gases y al vapor de agua una elevada absorción de agua, también se fabrican con limitada permeabilidad a la humedad y/o a las grasas y con baja capacidad de absorción de agua, gracias a recubrimientos químicos. Otros productos mejorados se obtienen cuando se emplean resinas de encolado a la pulpa, o agentes impermeabilizantes, aplicados superficialmente a las hojas o láminas. Los materiales más utilizados en estos procesos de impermeabilización son parafinas, ceras, microcristalinas, poli-isobutileno y polietileno, principalmente. Los materiales celulósicos tratados contra la humedad, son muy estables a las condiciones atmosféricas, por lo tanto, se les emplea con productos que se desean mantener a la intemperie, o en atmósferas de refrigeración o congelación. Resistencia a las grasas: En general, ni los papeles, ni los cartones son resistentes a las grasas, ni a los aceites, ya que, en condiciones normales, estos compuestos son absorbidos con facilidad por los materiales celulósicos. Para productos que requieren este aislamiento particular, se elaboran algunos papeles especiales, mediante batidos intensos, compactación y supercalandrado. También se emplean otras técnicas, en las cuales se contempla la aplicación de aditivos en la superficie del papel o del cartón. Compatibilidad: Los productores de papel y cartón deben recomendar a los usuarios aquellos materiales que puedan emplearse en contacto con los alimentos. En la fabricación de los empaques para alimentos los papeles, cartulinas y cartones que se empleen en su conformación y que son fabricados con fibras vírgenes y/o reciclados, deben cumplir con condiciones elementales de seguridad como: no modificar las características organolépticas ni fisicoquímicas, y por ningún motivo contaminar los productos que se desean proteger y que se encuentran en contacto directo con estos materiales. Reciclabilidad: Los materiales celulósicos se pueden reciclar, es decir reprocesar a partir de los productos terminados; hoy en día se emplea un alto porcentaje de residuos industriales y domésticos, papeles y cartones ya utilizados, en la recuperación de pulpas celulósicas. Existen empresas y organizaciones establecidos en los diferentes países los cuales se encargan de limpiar y seleccionar el material, que una vez en la planta es procesado y mezclado con pulpas vírgenes, para , para lograr productos en una amplia gama de porcentajes con material reciclado PAPELES, CARTULINAS Y CARTONES Se producen papeles, cartulinas y cartones en diferentes gramajes, acabados y resistencias frente a los esfuerzos a que deben ser sometidos PAPEL: El papel comúnmente se distribuye en rollos a los convertidores, quienes lo transforman en envolturas, bolsas y sacos. Se produce en colores blanco y natural, es decir, cuando las fibras empleadas en su conformación son blanqueadas mediante procesos químicos o no. En el caso de las cartulinas y de los cartones, se pueden obtener con colores diferentes las respectivas caras, o sea por un lado blanco y por el otro de color natural. Actualmente se producen estos materiales en una gran gama de colores suaves. 28 A los papeles se les identifica por el peso básico; aquellos empleados en la conformación de bolsas y envolturas se fabrican en gramajes desde 32 g/m2. CARTULINAS: Láminas de material que presentan como características un alto gramaje y apreciable rigidez, se emplean en la fabricación de cajas denominadas plegadizas, vasos en distintas formas y también en algunas estructuras flexibles. Las cartulinas se producen en acabados esmaltados o no; en colores natural blanco combinados es decir una cara blanca y la otra semiblanqueada o natural; y también en diferentes tonalidades, cuando se emplean pigmentos en su elaboración. De acuerdo con el uso final, se pueden obtener con resistencia a la grasa y a la humedad, como por ejemplo las denominadas comercialmente "repelentes a las grasas". CARTONES: Se denominan generalmente cartones aquellos materiales cuyo peso base es mayor a 250 g/m2. Estos se identifican y comercializan por su peso base o por su calibre, dependiendo del productor. Se utilizan en la elaboración de cajas y de otros recipientes de variadas formas, como los del cuerpo cilíndrico plásticas o de cartón, y tapas metálicas. PRINCIPALES APLICACIONES BOLSAS Y SACOS: Son empaques en forma de bolsillo, destinados a contener y conservar productos sólidos en forma de pastas o de polvos, gránulos, etc. La diferencia entre ellos, radica en los diferentes tamaño, capacidad y resistencia del material que los conforma. Las uniones, en general, se realizan mediante adhesivos y algunas pocas cosidas. Sus capacidades varían desde 12 g hasta 12 kg. Las bolsas de capacidades superiores se consideran bajo la denominación de sacos. CAJAS PLEGADIZAS: Entre las ventajas que tienen los plegables de cartulina se encuentra su bajo costo comparativo con otros empaques, la buena resistencia y la gran apariencia que la destaca fácilmente en las estanterías donde se exhiben. Además de lo anterior, son empaques cuyo costo de moldes o troqueles para su fabricación son económicos, lo cual permite que se fabriquen pequeños volúmenes. Otra ventaja es que su fabricación es muy precisa, lo cual permite que se utilicen equipos de muy alta eficiencia, para llenar y cerrar. A todo lo anterior se suma la gran variedad de estilos y formas que pueden fabricarse. En la fabricación de las cajas plegadizas se utilizan las cartulinas en una amplia variedad de gramajes, y calidades, o higiénicamente apropiadas para alimentos. Las compañías productoras aconsejan el diseño estructural y el tipo de cartulina más apropiado según el producto a empacar. CAJAS DE CARTÓN CORRUGADO: En una época en que todo cambia tan de prisa, la caja de cartón se consolida como un empaque que contribuye a desarrollar todo el complejo sistema de distribución y almacenamiento, de un proceso fabril que cada vez se centraliza más. Contribuye, también, al mercadeo y venta de los productos cuando ella se utiliza como refuerzo esencial de la comunicación que dan los empaques puestos a la vista de los posibles clientes en los puestos de venta. 29 La flexibilidad en el proceso de fabricación, el bajo peso de las materias primas utilizadas en su fabricación, la resistencia al manejo durante el transporte, las posibilidades de mecanización, el aprovechamiento de sus caras para la comunicación gráfica y el bajo costo de producción, unido a la característica de ser reciclable, ha hecho de los envases y embalajes de cartón corrugado y cartulina los más apropiados, los más útiles y los más económicos para diseñar una estrategia de comercialización de productos de consumo alimenticio, confecciones, licores, diversión y en fin, toda aquella gama de productos susceptibles de venderse a través de cadenas de autoservicio, almacenes, tiendas, etc. El cartón corrugado es uno de los materiales más conocido y empleado en el embalaje de productos en general; consta básicamente de dos capas, o liners y de un corrugado medio (onda), ubicado entre éstas y unido mediante adhesivos. Los papeles, cartulinas y cartones producidos en el país, se transforman, generalmente en bolsas, sacos, cajas plegadizas, empaques corrugados, y otros recipientes. ENVOLTURAS: Son básicamente empaques primarios que recubren un producto o alimento. Pueden estar constituidos por una o varias capas de papel y encontrarse en contacto directo con el contenido. Se elaboran de papel en sus diferentes gramajes, colores y acabados, o en materiales celulósicos modificados, ya sean estos esmaltados, encerados, siliconizados o laminados. 2.3. MATERIALES PLÁSTICOS POLÍMEROS La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. 30 PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS POLÍMEROS Propiedades eléctricas Los polímeros industriales en general son malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS. Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas. Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas aplicaciones está en relación a la pérdida de características mecánicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 °C).Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún están siendo estudiadas. Propiedades físicas de los polímeros. Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf. Las propiedades mecánicas Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de estos polímeros en aplicaciones prácticas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el 31 comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a escala molecular son más recientes. Por lo tanto se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y fractura. Propiedades de los materiales Plásticos Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominados polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica. De hecho, plástico se refiere a un estado del material, Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra. Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas: - fáciles de trabajar y moldear, tienen un bajo costo de producción, poseen baja densidad, suelen ser impermeables, buenos aislantes eléctricos, aceptables aislantes acústicos, buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas, resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES 32 ORIGEN DE LOS POLÍMEROS CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Según su origen • • • Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc. Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc. Según su mecanismo de polimerización En 1929 Carothers propuso la reacción: • • Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular.Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina. 33 • • Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monómero. Según su composición química • • • Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono. Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono, dentro de ellos se pueden distinguir: o Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. o Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. o Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor...) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE. o Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA. Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia: - Poliésteres Poliamidas Poliuretanos • Polímeros inorgánicos. Entre otros: - Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona. Según sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en: • • Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. 34 • • • Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial. Según su comportamiento al elevar su temperatura Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros: • • • Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura. NOMENCLATURA DE POLÍMEROS AMORFOS NOMENCLATURA DE POLÍMEROS SEMICRISTALINOS 35 NOMENCLATURA DE POLÍMEROS TERMOFIJOS 2.4. LA HOJALATA COMO ALTERNATIVA DE EMPAQUE. La corta duración de los alimentos perecederos ha sido siempre una preocupación compartida por la industria de alimentos, los consumidores y los organismos encargados del bienestar y la salud de la población. FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LOS ALIMENTOS - humedad oxigeno enzimas microorganismos temperatura LOS ENLATADOS Enlatar, particularmente, consiste en envasar un alimento fresco en un recipiente de hojalata, cerrarlo herméticamente, someterlo a un proceso de calentamiento (esterilización) en unas condiciones de tiempo y temperatura determinadas, para destruir los microorganismos que puedan deteriorar el alimento y conservarlo, tan cerca como sea posible, a su estado natural hasta el momento de consumirlo. LA HOJALATA Es un material heterogéneo estratificado, compuesto por una lámina de acero de bajo contenido de carbono, recubierta por ambas caras electrolíticamente con una capa de estaño. MATERIALES 36 HIERRO - Elemento esencial para el organismo humano Fuentes: Agua, aire, envases de hojalata (corrosión) Efectos: presencia en aguas, bebidas y alimentos no ocasiona problemas toxicológicos Legislación(Nivel de Ingesta): 10 ppm ESTAÑO - Metal que se encuentra en la naturaleza Fuentes: Fungicidas y Bactericidas, envases de pvc y envases de hojalata Efectos: Absorción limitada, no plantea problemas toxicológicos, se elimina fácilmente Legislación (Nivel de Ingesta): Max 250 ppm SECTORES QUE USAN LA HOJALATA Y LA LAMINA CROMADA Sector Alimentos y Bebidas - Tapas Corona: cerveza y gaseosa Tapas para envases de vidrio: conservas Envases para productos lácteos: Leche en polvo, leche condensada, crema de leche Envases para conservas de alimentos: frutas, verduras, cárnicos y pescados Envases para alimentos deshidratados y secos: maní, galletas, café. POR QUE PRESERVAR LOS ALIMENTOS EN ENVASES METALICOS Desde el momento en que cualquier producto perecedero es recolectado, sufre pérdidas inevitables (frescura, calidad y valor nutritivo); todos estos cambios continúan naturalmente durante el transporte y el almacenamiento prolongado en los supermercados hasta ser sometidos a la preparación final en el hogar, el enlatado es una alternativa para tener un alimento tan natural como los productos frescos, fuera de épocas de cosecha, fácil de transportar y que permite el almacenamiento del producto por largo tiempo, conservando las características propias del alimento. CARACTERISTICAS DEL ENVASE METALICO - Resistencia Versatilidad Hermeticidad Protección Irrompible Larga Vida CARACTERISTICAS DEL ENVASE DE HOJALATA Su característica principal e importante es no tóxica se apariencia es agradable, también frece seguridad total respecto a la conservación y protección de los productos, que garantiza un sellado hermético eliminando los riesgos de contaminación y filtración. 37 HISTORIA DE LOS ENLATADOS La invención se le atribuye a Nicolas Appert, quien entre los años 1795 y 1801 desarrolló este método que permitió a Los ejércitos de Napoleón una opción para mantenerse alimentados durante la guerra independizándose de los alimentos locales. En 1810: Peter Durand patenta el proceso para alimentos enlatados. 1820: Los primeros enlatados de alimentos salen al mercado. A partir de este momento se inicia el desarrollo en la industria del enlatado y acelera su evolución en Estados Unidos en la guerra de Secesión y posteriormente en Inglaterra y Francia durante la Segunda Guerra Mundial. SELECCION ADECUADA DE LA HOJALATA PARA ENVASES DE ALIMENTOS Factores más importantes a tener en cuenta: LACA RECUBRIMIENTO DE ESTAÑO 38 2.5. VIDRIO. ENVASES El envase de vidrio siempre ha sido catalogado como uno de los empaques más completos, producto inorgánico no cristalino formado por fusión a altas temperaturas que se vuelve rígido por un progresivo aumento en su viscosidad. Ventajas del vidrio como material de empaque El envase de Vidrio, de origen natural, conserva por largo tiempo el sabor, el olor, y la calidad, dejando ver lo que en él se envasa. Es impermeable y no le quita ni le añade sabores ajenos al producto. Funcional, puede usarse después de consumido el producto. Versátil, variedad de formas y colores, nos permite dar identidad de marca. El vidrio, desde sus inicios en la historia del empaque 1500 A.C. Se desarrolla la industria de los envases de vidrio en Fenicia y Egipto 1700 Aparecen envases de vidrio para champaña ecapaces de resistir altas presiones 1890 La leche se envasa en vidrio, entra al mercado Coca Cola y Pepsi Cola, así como el whisky Black and White 1928 Los alimentos para bebé comienzan a envasarse en vidrio 1990 Aumenta la preocupación mundial por la contaminación con los envases en los desechos, el vidrio reconquista el mercado por ser un material 100% reciclable 2000 El vidrio continúa como actor importante en la industria del empaque mundial. Propiedades - Conserva el sabor y color de los alimentos y bebidas. Versátil: se puede moldear de muchas formas Transparente: permite ver los productos y les da máxima importancia 100% reciclable indefinidamente y se recicla. Fácil de abrir y cerrar Funcional: puede usarse después de consumido el producto Seguro: el contenido no puede ser adulterado malintencionadamente Sistema de cierre hermético, no se derrama el producto Ideal para productos de calidad Químicamente estable, migración de moléculas despreciable. Características - Estructura de líquido y características de sólido Ordena molecular irregular y aleatorio No tiene punto de congelamiento, la viscosidad aumenta hasta volverse sólido 39 2.6. ASPECTOS LEGALES EN ENVASES ALIMENTARIOS. APTITUD SANITARIA DE ENVASES PARA ALIMENTOS LOS TRES PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA APTITUD SANITARIA DE ENVASES Y MATERIALES EN CONTACTO CON ALIMENTOS (FCM) Los envases y materiales no deben ceder sustancias a los alimentos en cantidades que: - Sean un riesgo para la salud del consumidor; Modifiquen la composición de los alimentos en forma inaceptable; Modifiquen los caracteres sensoriales de los alimentos en forma inaceptable. DATOS NECESARIOS PARA LA EVALUACIÓN TOXICOLÓGICA DE UNA SUSTANCIA - Identificación Propiedades físicas y químicas Uso tecnológico Datos sobre migración Datos tóxicos o Toxicidad aguda o Toxicidad hasta 90 días o Toxicidad crónica INTERACCIONES ENVASE-PRODUCTO-MEDIO AMBIENTE 40 EFECTOS DE LA MIGRACIÓN INVESTIGACIÓN SOBRE MIGRACIÓN MIGRACIÓN • • • • • Es la trasferencia de componentes no polímeros de los materiales plásticos, hacia los alimentos envasados (Y hacia el medio ambiente). Desde el punto de vista sanitario interesa el primer caso. ETAPAS: El migrante a través de la capa plástica, a través de los huecos transitorios que se generan por movimientos de segmentos de las macromoléculas poliméricas en la zona amorfa. DISOLUCIÓN DEL MIGRANTE EN LA INTERFACE ALIMENTOENVASE. DISPERSIÓN DEL MIGRANTE EN EL ALIMENTO. FACTORES QUE INFLUYAN EN LA MIGRACIÓN DE COMPONENTES NO POLIMÉRICOS DE MATERIALES PLÁSTICOS • • • • • • • Naturaleza fisicoquímica y concentración de componentes no poliméricos Condiciones de tiempo y temperatura Propiedades estructurales del plástico Tipo y cantidad de simulante Espesor del material plástico Unidades migración: mg/dm2 Ppm; mg/Kg, simulante MIGRACIÓN TOTAL • Es la trasferencia de componentes no poliméricos del material plástico desde el envase hacia el alimento o simulante en condiciones normales o 41 • • • • predecibles de elaboración, almacenamiento y uso del producto, o en condiciones equivalentes de ensayo. Luego del contacto entre el material plástico y el simulante del alimento, en las condiciones de tiempo-temperatura establecidas por la legislación de procede así: En el caso de simulantes acuosos, n-heptano e issoctano: gravimetría. Resolución GMC 56/92 del MERCOSUR: Limites de migración total: 50 ppm y 8 mg/dm2 CONDICIONES DE TEMPERATURA Y TIEMPO DE LOS ENSAYOS DE MIGRACION A SELECCIONAR DE ACUERDO CON EL USO REAL DEL ENVASE O EQUIPAMIENTO PLASTICO MIGRACION ESPECÍFICA • • Es la transferencia de un componente no polimérico de interés toxicológico del material plástico desde el envase hacia el alimento o simulante en condiciones normales o predecibles de elaboración, almacenamiento y usos del producto, o en las condiciones equivalentes de ensayo. Luego del contacto entre los materiales plásticos y el simulante del alimento, en las condiciones de tiempo-temperatura establecidas por la legislación, se cuantifica la sustancia de interés en el simulante por diversas tecnicas analiticas instrumentales (GC, HPLC,ESPECTROMETRIA DE ABSORCION ATOMICA, ESPECTOFOTOMETRIA DE EMISION,ETC) VERIFICACION DEL CUMPLIMIENTO MIGRACION ESPECÍFICA (LME) • • • DE LOS LÍMITES DE Las tecnicas mas usuales son: GC, HPLC,ESPECTROMETRIAUV, etc. Se pueden mencionar algunos ejemplos de limites de migración especifica: Ácido tereftálico en pet por HPLC, LME: 7.5 ppm 42 • • Acetato de vinilo en EVA por HPLC, LME: 12 ppm Nota: Los LME mencionados son los establecidos por la resolución gmc 24/04 del Mercosur y la directiva 2002/72/EC actualizada de la Unión Europea SORCION O MIGRACION NEGATIVA • • • • • Es la transferencia de componentes del medio de contacto con el plástico hacia el interior del mismo. Es un fenómeno difusivo Si las sustancias están en solución diluida en el medio en contacto, la migración negativa se denomina SCALPING. Si las sustancias que han difundido son componentes mayores del medio en contacto (agua, grasa, aceite, etc). L a migración negativa se denomina SWELLING (HINCHAMIENTO). Fenómeno muy importante, que justifica la prohibición general de reuso de plásticos en contacto con alimentos, y debe ser tenido en cuenta en ENVASES PLASTICOS RETORNABLES Y RECICLADOS 2.7. DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES PARA EMPAQUES. Biopolímeros y Aditivos Actualmente se están desarrollando nuevos polímeros por ejemplo plástico de harina de maíz, ácido poliláctico, almidón. Desarrollos de aditivos para incorporar durante la extrusión de materiales plásticos para hacerlos biodegradables. Captadores de: Oxígeno, Etileno. Aditivos Conservantes. TENDENCIAS, DESARROLLO E INNOVACION • • Nuevos diseños. La ciencia y la tecnología de materiales aplicada al desarrollo de nuevos productos. • Es muy importante observar por fuera de la industria a la que perteneces, por propuestas innovadoras de empaque. No te concentres exclusivamente en el gremio para que no pierdas la oportunidad de observar oportunidades. 43 Otros Desarrollos • • • • • Empaques abre fácil. Empaques retortables. Empaques resellables. Etiquetas con marcadores de condiciones de proceso. Microships para seguimiento de las condiciones de almacenamiento. EMPAQUES ACTIVOS • Los empaques activos, interactúan con el ambiente interno en el que se encuentra el producto para lograr especialmente en el tema de los alimentos una mayor vida útil. EMPAQUES RETORTABLES • • Crecimiento significativo a nivel mundial. Gran desplazamiento de empaques convencionales. EMPAQUES BIODEGRADABLES • • • Si los alimentos son naturales, porque sus empaques no? Diferencia entre biodegradabilidad y degradabilidad. Un mundo por descubrir. EMPAQUES INTELIGENTES Estucturas con antimicrobiales que protegen el producto empacado. Cuando el paciente toma su medicina, envia un reporte al “centro de garantia del tratamiento”. Tendencias en la Industria del Empaque • • • • • • Plásticos con etiqueta ecológica: o Bacillus Megaterium en 1926. o Desarrollo de plásticos biodegradables a base de resinas sintéticas (y naturales - biopolímeros de almidón, celulosa, proteínas y polilácticos) o Biodegradable porque se descomponen en Bióxido de carbono y agua. Biopack en Colombia utiliza tecnología aditiva Oxo-Biodegradable Ahora tiene gran uso en Europa en empaques para jabones y elementos de higiene personal. En Alemania hay desarrollos a base de Lignina. (60M toneladas) Uso en moldeo de piezas para vehículos. Serán favorecidos por: o Incremento de los precios del crudo o Políticas de desarrollo sostenible o Mayor conciencia ambiental del consumidor o La problemática del manejo de los desechos 44 • • • • • • o Incremento mundial de producción y consumo o El incremento de las comidas pre-listas o Interpack-Düsseldorf abril “Parque de innovación de los Bioplasticos para Empaques” Desarrollo de empaques activos: o Regulan las condiciones fisicoquímicas del producto empacado. o Extienden la vida útil conservando la calidad. Fundamental en productos de “conveniencia”. o Se integran en aditivos en dispensadores especiales o en el material de empaque. o Actúan controlando la respiración de los vegetales (Fisiológicamente). o Desecando el alimento (físicamente). o Controlando la oxidación de los lípidos (químicamente). o Evitando el ataque de insectos (Infestación). o Controlando el crecimiento de bacterias nocivas y toxicas (microbiológicamente) Desarrollo de empaques Inteligentes: o Facilitan la trazabilidad y calidad del producto utilizando agentes indicadores externos o internos. o Están diseñados para medir y comunicar al usuario: Cuales son o han sido las condiciones ambientales del producto. Registro del tiempo de exposición a temperaturas. Dosis o porciones recomendadas Periodos de consumo. Seguridad del estado del producto y evita la falsificación. Indicadores de fugas de gases Dispositivos de RFID. Textos y voces con instrucciones. Empaques con pantallas móviles a color. Tintas reveladoras Indicadores de presencia de bacterias. Registro de maltrato al empaque. Avery desarrolla etiqueta que evidencia el control de la cadena de frió. Empaques inteligentes a partir de cajas plegadizas y Blister para farmacéuticos. o Utilizan dispositivos microlectronicos y tintas conductivas. Etiquetas termoactivas. Esto evitaría: o Pérdida del 1.5 al 2.0% de productos en USA 60.000 Mll/us o 5.000 muertes en USA con un costo de 6.000 Mll/us. o 15% de fraude en perfumes. o 10% Auto partes o 6 al 10% en productos farmacéuticos. 30% en el tercer mundo. 45 CAPITULO 3 TÉCNICAS Y ENVASADOS DE ALIMENTOS 3.1. EMPAQUES ACTIVOS E INTELIGENTES: MÁS ALLÁ DE LAS FUNCIONES CLÁSICAS TENDENCIA EN DESARROLLO DE ALIMENTOS TENDENCIAS DE EMPAQUE 46 UNA RELACION DINAMICA CONTENER • • • • Transportar y distribuir globalmente. Dosificar según el consumidor: granel, institucional, familiar, individual Ayuda en la cocción: horno convencional, micro-ondas, boil in bag DISEÑO UNIVERSAL: Procura facilitar manipulación, uso, extracción y servido. Diseños ergonómicos, superficies antiresbaladizas, aislamiento térmico, etc. Películas comestibles como barreras y materiales de envasado. Envases con aromas y potenciadores sensoriales. CONSERVAR • • • • Envase ligado al proceso de conservación Disminuye riesgo de adulteración y contaminación Múltiples opciones de barrera: luz, gases, humedad. Atmósferas modificadas y envases activos que INTERACTUAN con el alimento para aumentar su vida útil. PRESENTAR • • Envase como vendedor silencioso. INFORMACION al consumidor o Rotulado obligatorio o Información nutricional del alimento o Alegaciones a la salud, orgánicos, transgénicos, irradiados o Vida útil y condiciones de almacenamiento recomendado o DISEÑO UNIVERSAL: facilitar la identificación y elección del alimento a todo consumidor. ENVASES ACTIVOS Se considera como la incorporación de ciertos aditivos en el film de empaquetado o en el envase para modificar la atmósfera de espacio de cabeza e incrementar la vida útil del producto. 47 EL VALOR AGREGADO DE LOS ENVASES ACTIVOS MARCO LEGISLATIVO Reglamento (EC) No 1935/2004 Envases activos y envases inteligentes: • • • • Podrán ser desarrollados por normas posteriores. Incluye las definiciones de los mismos. Especifica que estos materiales y artículos pueden causar cambios en los alimentos, sólo si con esos cambios el alimento cumple los requisitos aplicables al alimento en cuestión y a los de aditivos que pueden usarse en él. No pueden usarse para enmascarar alteraciones de los alimentos y no han de inducir a confusión a los consumidores. CLASIFICACIÓN • • • • • • • Cojines Tapas Cintas Adhesivos Bandejas Etiquetas Films COMO ACTUAN LOS ENVASES • • • Liberan o retienen sustancias Interaccionan con el alimento (activación por agua del producto) El agente actúa por contacto con algún componente del alimento 48 ABSORBEDORES DE OXIGENO • • • • • Secuestro del oxígeno mediante una reacción redox. Reducen la entrada de oxígeno desde el exterior. Disminución del oxígeno residual en el espacio de cabeza del envase. Activación en el momento del envasado. Agentes activos: metales y óxidos metálicos (Fe, FeO, Mn, Zn), ácido ascórbico, ácidos grasos insaturados, enzimas glucosa oxidasa, alcohol oxidasa, levaduras inmovilizadas en soporte solido, compuestos fotosensibles. ABSORBEDORES DE HUMEDAD • • Eliminación de agua y líquidos exudados Materiales permeables con absorbentes (gel de sílice, arcillas, cloruro cálcico, derivados de almidón, carbón activado, polimetacrilatos). ABSORBEDORES DE ETILENO • • • • • • • Efectos del etileno en productos vegetales. Acelera senescencia. Hormona de alta actividad fisiológica. Cambios de color. El efecto depende de la concentración. Actúan oxidando el etileno (KMnO4 en soporte absorbente). Absorbentes de alto desempeño como zeolitas, carbón activado con catalizador. TIPO DE ENVASES ANTIMICROBIANOS • • • • Envases que emiten compuestos volátiles antimicrobianos (secuestradores de oxígeno, emisores de óxido de cloro, fungicidas, etanol, aceites esenciales) Envases que liberan sustancias en el alimento (bacteriocinas, nisina, tiocianato de alilo, benzoatos y sorbatos) Envases que evitan el crecimiento de microorganismos por contacto (sales de plata en zeolitas). Materiales antimicrobianos (quitosano, alginatos, poliamidas irradiadas). Películas antimicrobianas comestibles Pueden aplicarse para controlar y modificar las condiciones superficiales, reduciendo algunas de las reacciones deteriorativas. El mantenimiento de la estabilidad microbiana puede obtenerse usando recubrimientos comestibles con acción antimicrobiana y combinarlos con refrigeración y atmósfera controlada. Para las frutas se suelen utilizar ceras con adición de ácido sórbico y sorbatos como antifúngicos. 49 RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES • • Películas biodegradables adheridas a la superficie del alimento. Fuente son polisacáridos, lípidos y proteínas o combinaciones de ellos, ofrecen protección frente a gases y la humedad, evitan la pérdida de aromas y la deshidratación de los productos, mejoran textura y apariencia. BIOSENSORES • • Constan de componentes primarios (bioreceptor que reconoce la presencia del analito y un transductor que lo convierte en una señal cuantificable). Un bioreceptor es generalmente un material orgánico o biológico (enzima, hormona, microorganismo, antígeno, acido nucleico…) especifico de la reacción a controlar. 3.2. APLICACIONES DEL ENVASADO DE ATMOSFERAS MODIFICADAS PARA SECTORES PRODUCTOS DE LA PESCA Pescados: Se utiliza CO2 básicamente pero existe una diferencia entre pescado blanco y pescado aceitoso Pescado Aceitoso (Atún) Mezclas 40-60 % CO2 Bal N2 Pescado Blanco (Bacteria Botulinus) Mezclas 60 % CO2/ 40 % O2 Prolonga la vida útil de 1 hasta 6 días. MONÓXIDO DE CARBONO Uno de los gases estudiados más importante es el monóxido de carbono (CO). El interés en el mismo se debe a su capacidad para evitar el pardeamiento de los vegetales cortados, incluso a concentraciones muy pequeñas, y estabilizar el color 50 rojo brillante de la carne fresca. Dentro de esta última aplicación se investiga la efectividad del pretratamiento de las piezas de carne con CO seguido de su envasado al vacío. También se experimenta el envasado de la carne en atmósfera protectora con una proporción baja (0,1-2%) o elevada (5-100%) de este gas para obtener la coloración deseada. ATMÓSFERA MODIFICADA DE EQUILIBRIO (AMdE) Cuando se establece la concentración de equilibrio entre oxígeno y CO2 que disminuya la velocidad respiratoria, retrace la maduración, reduzca la degradación de pigmentos, vitaminas, evite pardeamientos y podredumbres. La AMdE debe minimizar daños fisiológicos manteniendo los gases en los niveles de tolerancia. Condiciones para el Almacenamiento en Atmosfera Controlada de Algunos Vegetales Frescos 51 Productos de Panadería y Pasta Atmósferas enriquecidas con CO2 ayudan a retardar la formación de moho y la fermentación en panes y pasteles, aún sin el uso de temperaturas bajas. El gas balance utilizado en la atmósfera modificada es Nitrógeno; este previene el colapso del empaque e inhibe la formación de fermentación. Productos de Consumo Diario. Quesos El empaque al vacío del queso es muy utilizado pero el uso del Gas MAP es preferido, para los quesos rallados. Mezclas típicas de 70 % CO2 y 30 % N2 o una mezcla al 50% ayuda a preservar el queso en óptima condición. La estabilidad microbiológica de los productos lácteos se logra mediante la incorporación de dióxido de carbono en el envase. Las concentraciones en torno al 20% son suficientes para inhibir la proliferación de mohos y bacterias en quesos. Los quesos madurados pueden conservarse en atmosferas exclusivamente de CO2. Por el contrario, en los quesos blandos el contenido máximo es del 40%. Al tratarse de productos con una proporción de agua mayor existe un riesgo importante de colapso del envase lo que obliga a incluir nitrógeno en su interior como gas de relleno Alimentos para Empacar Alimentos Secos y Tostado Estos alimentos contienen una gran cantidad de ácidos saturados que son susceptibles de oxidación por rancidez. El barrido del empaque con Nitrógeno libre de oxígeno garantiza un nivel por debajo del 2 %. Así mismo el empaque con alta barrera a gases y humedad garantiza la larga vida del producto. 52 Implicación Comercial Beneficios Mejor utilización del equipo y de la mano de obra, aplanando los picos de producción al permitir larga vida de los productos. - Economías de escala al comprar grandes cantidades de materia prima. Reducción de los costos de transporte al disminuir el número de entregas. Disminución de los chequeos por fecha de vencimiento en góndolas. Menores pérdidas de ventas por falta de stock. Empaques sellados que evitan goteos y malos olores. Gases de Producción Nacional. 3.3. OTROS SISTEMAS DE ENVASADO APLICADOS A LOS ALIMENTOS. COMIDAS PREPARADAS Una opción de envasado institucional de comidas preparadas son precisamente las fundas de poliamida, productos empacados en caliente a temperatura superior a 72 ° C, se logra el diámetro recomendado y se clipa, se enfría rápidamente, se refrigera, se pueden obtener una vida útil de 45 días. PULPA PASTEURIZADA La pulpa pasteurizada es un producto inocuo estabilizado a través de tratamientos térmicos y llenado en caliente, adicionada o no de conservantes químicos y mantenida a temperatura de refrigeración o a temperatura ambiente. LAS MASAS DE PANADERIA Las masas de panadería son completamente sensibles a la deshidratación y al efecto negativo del oxígeno, por lo que al embutirlas resultan protegidas ante mencionados factores de deterioro hasta su uso final o aplicación en punto de venta, se ha evaluado la estabilidad de masa de galletas adicionadas de componentes como el maní, nueces, chips de chocolate y ralladura de naranja embutidas en Alifan BOPA y en funda Aliflex. MASAS DE MAIZ Masas de maíz involucraron embutido de bollo costeño, masa de arepa blanca saborizada, masa de arepa con carne molida, masa de arepa con tocineta prefrita. El seguimiento sensorial permitió obtener un producto característico en el asado hasta por 40 días. 53 LAS AUTOCLAVES • • • • • El método de calentamiento de alimentos en envases cerrados es mediante la aplicación de vapor de agua saturado y sistemas de sobrepresión haciendo uso de autoclaves. La aplicación de calor debe hacerse lentamente. Cuando T° alimento < autoclave hay alta presión externa hacia el envase. Cuando T° alimento > autoclave hay alta presión interna en el envase. Esterilizadores discontinuos verticales. Alimentos sin Envasar Se utiliza para alimentos líquidos y semilíquidos (leche, sopas, nata, purés) se aplican procesos de UHT (ultra high temperature) calentamiento casi instantáneo (135 – 150 °C por 2 a 5 seg.) 1. Procesos indirectos (intercambiadores de calor). 2. Procesos directos (inyección de vapor). Pasteurización Pretende destruir microorganismos patógenos no esporulados y reducir significativamente la microbiota banal para ofrecer un producto seguro con una vida útil aceptable. 1. LHT (low temperature holding) es un sistema discontinuo de 100 a 500 L (T° 62 – 68° C por aprox 30 min). 2. HTST (high temperature, short time) se realiza en sistemas de flujo continuo con intercambiadores de calor (T° 72 -85° C por aprox.15-20 seg). Envasado en Frío para Bebidas • • • • • Envasado Aséptico en Frío (ACF) para Bebidas El envasado aséptico en frío puede definirse como el envasado en condiciones asépticas. Esto significa que el producto pasterizado es envasado en botellas esterilizadas y tapado con tapones esterilizados. El envasado aséptico en frío se dirige en especial a las botellas no retornables de PET, ya que éstas responden absolutamente a los requisitos de comodidad del consumidor. El envasado aséptico en frío mientras se conozcan los principios higiénicos y se preste la atención necesaria. 3.4. ESTIMACIÓN DE VIDA ÚTIL DE PRODUCTOS ENVASADOS. VIDA ÚTIL La vida útil de un alimento se puede definir como el tiempo que transcurre entre la producción/envasado del producto y el punto en el cual se vuelve inaceptable bajo determinadas condiciones ambientales (Ellis, 1994). 54 La finalización de la vida útil de alimentos puede deberse a que el consumo implique un riesgo para la salud del consumidor, o porque las propiedades sensoriales se han deteriorado hasta hacer que el alimento sea rechazado. En este último caso la evaluación sensorial es el principal método de evaluación, ya que no existen métodos instrumentales o químicos que reemplacen adecuadamente a nuestros sentidos (Warner, 1995). Hablar de vida útil significa definir condiciones de almacenamiento, transporte, distribución, temperatura, etc. Definir la calidad, para cuantificar el mínimo de ella que se está dispuesto a ofrecer. Concepto calidad moderno, satisfacción del consumidor final (calidad sensorial, conveniencia, nutrición. Durabilidad, etc.) CAMBIOS CRÍTICOS Disminución durante la vida comercial (contenido de vitaminas, principio activo de un aditivo, crocancia, suavidad, olor característico). Aumento de la concentración de un componente (migrante, producto de reacción de deterioro, carga microbiana, olor o sabor extraño, oscurecimiento). ASPECTOS GENERALES DE ESTUDIOS DE VIDA ÚTIL • • • • • • • • • • Especificidad en formulación del experimento. Preferible diseños experimentales simples. Planeación. Pruebas aceleradas deben ser validadas. Simular además de almacenamiento, condiciones de transporte, cambios de presión. Estudios de laboratorio no permiten predicciones exactas. Pruebas de campo requieren mayor logística. Generalmente se olvida mantener un estándar para comparar. Realizar en el tiempo, una serie de controles pre- establecidos, de acuerdo a una frecuencia prefijada, hasta alcanzar el deterioro elegido como limitante a los límites prefijados. Generalmente se programan controles simultáneos de calidad microbiológica, fisicoquímica y sensorial. PROPIEDADES ESPECIALES ADICION La extensión total de una reacción de degradación en un alimento producida por una sucesión de exposiciones a varias temperaturas corresponde a la suma de las degradaciones por separado CONMUTATIVIDAD La extensión total de una reacción de degradación en un alimento es independiente del orden de la presentación de varias exposiciones de tiempo- temperatura 55 VIDA UTIL SENSORIAL Que responde la evaluación sensorial 1. ¿Existe alguna diferencia sensorial entre las muestras? 2. ¿En qué se diferencian las muestras? 3. ¿Al consumidor le interesa esa diferencia? GRÁFICO DE VIDA ÚTIL D IA S v s .A C E P T A B (C a s e w is e M D d e le tio n ) A C E P T A B = 6 .9 3 5 8 -.0 2 7 3 *D IA S C o rre la tio n :r= -.9 5 5 2 7 .2 6 .8 6 .4 ACEPTAB 6 5 .6 5 .2 4 .8 4 .4 -1 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 R e g re s s io n 9 5 % c o n fid . D IA S PREDICCIÓN Y EVALUACION DE LA VIDA ÚTIL • • • Modelos matemáticos y programas software para microbiológico y algunas reacciones de deterioro. Pruebas en tiempo real. Pruebas aceleradas. definir crecimiento PREDICCIÓN DE LA VIDA UTIL POR METODOS ACELERADOS • • • • • • • • • • Indispensable conocer bien el producto y sus reacciones de deterioro. Definición del mecanismo de la reacción principal de deterioro y valor K. Experimentación y buena correlación de los datos. Relación con la ecuación de Arrhenius para establecer graficas de vida útil. Correlación con paneles sensoriales. Definición standard de calidad. Definición de reacción de deterioro y métodos de medición. Establecimiento de condiciones de la prueba. Frecuencia de muestreo. Analisis de resultados. 3.5. ENFERMEDADES TRASMITIDAS POR LOS ALIMENTOS (ETAS) Es casi siempre la explicación que damos cuando tenemos vómitos, diarrea o algún otro tipo de síntoma gastrointestinal. Pocas personas saben que los alimentos que consumen todos los días pueden causarle enfermedades conocidas como ETAs (Enfermedades Transmitidas por Alimentos). Llamadas así porque el alimento actúa 56 como vehículo en la transmisión de organismos patógenos (que nos enferman, dañinos) y sustancias tóxicas. Las ETAs están causadas por la ingestión de alimentos y/o agua contaminados con agentes patógenos. Las alergias por hipersensibilidad individual a ciertos alimentos no se consideran ETAs, por ejemplo la que experimentan los celiacos con el gluten con él y las personas intolerantes a la lactosa con la leche. LAS ETAS SE DIVIDEN EN DOS GRANDES GRUPOS: INFECCIONES ALIMENTARIAS Son las ETAs producidas por la ingestión de alimentos o agua contaminados con agentes infecciosos específicos tales como bacterias, virus, hongos, parásitos, que en el intestino pueden multiplicarse y/o producir toxinas. INTOXICACIONES ALIMENTARIAS Son las ETAs producidas por la ingestión de toxinas producidas en los tejidos de plantas o animales, o productos metabólicos de microorganismos en los alimentos, o sustancias químicas que se incorporan a ellos de modo accidental o intencional en cualquier momento desde su producción hasta su consumo. Los síntomas se desarrollan durante 1-7 días e incluyen alguno de los siguientes: DOLOR DE CABEZA DIARREA. DOLOR ABDOMINAL, NÁUSEAS, VÓMITOS Estos síntomas van a variar de acuerdo al tipo de agente responsable así como la cantidad de alimento contaminado que fue consumido. Para las personas sanas, las ETAs son enfermedades pasajeras, que sólo duran un par de días y sin ningún tipo de complicación. Pero para las personas susceptibles como son los niños, los ancianos, mujeres embarazadas y las personas enfermas pueden llegar a ser muy graves, dejar secuelas o incluso provocar la muerte. Los agentes responsables de las ETAs son: bacterias y sus toxinas, virus, parásitos, sustancias químicas, metales, tóxicos de origen vegetal y sustancias químicas tóxicas que pueden provenir de herbicidas, plaguicidas, fertilizantes. Dentro de todas las posibles causas mencionadas, las ETAs de origen bacteriano son las más frecuentes de todas. Las bacterias más comunes o que se presentan con mayor frecuencia son: • • • • • • • Clostridium Perfringens Bacillus Cereus Escherichia Coli Staphilococo Aureus Clostridium Botulinum Shigella Listeria Monocytogenes Campylobacter Jejuni Estos microorganismos se encuentran en una gran variedad de alimentos. Especialmente en aquellos conocidos como Alimentos de alto Riesgo 57 En algunos casos los alimentos puede que se hallan contaminado durante su producción o recolección, en otros casos el descuido durante la elaboración de alimentos en el hogar así como el uso de utensilios que fueron previamente utilizados para preparar alimentos contaminados pueden llevar a la Contaminación Cruzada de los alimentos que prepara. FACTORES DETERMINANTES TRANSMITIDAS POR ALIMENTOS DE LAS ENFERMEDADES · Fallas en la cadena de frío de alimentos potencialmente peligrosos. · Conservación de los alimentos tibios o a temperatura ambiente (a una temperatura de incubación para los agentes bacterianos). · Preparación del alimento varias horas o días antes de su uso con inadecuado almacenamiento hasta el consumo. · Fallas en el proceso de cocción o calentamiento de los alimentos. · Manipuladores con escasas prácticas de higiene personal (pueden presentar o no enfermedades o lesiones). · Uso de materias primas contaminadas para preparar un alimento que generalmente es servido crudo o la adición de alimentos crudos contaminados a otro ya cocido. · Alimentos preparados con materias primas contaminadas que llevan microorganismos a la cocina y dan lugar a contaminaciones cruzadas. · Fallas en la limpieza de utensilios y equipo de la cocina. · Condiciones ambientales que permiten el crecimiento de patógenos selectivos e inhiben los microorganismos competidores. · Alimentos obtenidos de fuentes no confiables. · Prácticas inadecuadas de almacenamiento. · Uso de utensilios o recipientes que contienen materiales tóxicos. · Adición intencional o incidental de sustancias químicas tóxicas a los alimentos. · Utilización de agua no potable. · Utilización de agua de una fuente suplementaria no controlada. · Contaminación del agua por averías en la red, construcción o reparación de cañerías, conexiones cruzadas, inundaciones, desbordes de cloacas, ubicación inadecuada de la cisterna, etc. 58 CAPÍTULO 4 ACTITUD SANITARIA Y MEDIO AMBIENTE 4.1. SOSTENIBILIDAD EN EMPAQUES. En la actualidad, uno de los retos en competitividad que enfrentan las empresas alimentarias para participar en mercados internacionales, es generar productos diferenciados, innovadores y encaminados hacia una producción consciente de la problemática ambiental. Estos productos o procesos deberán ofrecer valor a los consumidores en aspectos de: calidad nutricional, facilidad de preparación, empaque en materiales amigables con el medio ambiente, y que mantenga las características organolépticas y la inocuidad del alimento; el cumplimiento de las normas de seguridad alimentaria que exigen los mercados además de un precio razonable y competitivo. Sostenibilidad Es el desarrollo que satisface las necesidades de las generaciones presentes, sin comprometer las posibilidades de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades” (Declaración de Río, 1992). Nuestro mayor desafío en este siglo es tomar una idea o concepto que parece abstracto “desarrollo sostenible” y convertirlo en una realidad diaria, para la población mundial”. (Secretaria General ONU, 1997). 59 Objetivos de la Sostenibilidad 1. Reducir el impacto ambiental de todas las actividades comerciales. 2. Trabajar con proveedores para generar materias primas y subproductos más fácilmente degradables. 3. Trabajar con las comunidades, autoridades y organizaciones para el fortalecimiento de los diferentes esquemas empresariales relacionados con el tratamiento adecuado de materiales de desecho, conservación biológica, compostaje y reciclaje. 4. Incentivar el conocimiento y la investigación de instituciones que incentiven la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad. 5. Aumentar el número y las compras a los agricultores locales 6. Desarrollar nuevos mercados para la sostenibilidad. 7. Hacer que la sostenibilidad sea accesible y alcanzable: Para clientes, instituciones de carácter privado y público, etc. Marco Mundial • • • • • • • • Nuevas exigencias en los empaques para exportación de los PED en la UE. Mayores costos, oportunidad para desarrollar productos, mayor aprovechamiento del reciclaje, reducción del consumo de productos provenientes del petróleo (plásticos y/o re-uso) y reducir la tasa de tala de bosques. Consumidores pagan un mayor precio por estos. Mayor conciencia. Responsabilidad. Eco-eficiencia: ANTES costo, ahora inversión que reduce costos. Energías limpias: tendencia creciente en los mercados internacionales. (solar, eólica, hidroeléctrica, hidrógeno, biodiesel, etc.). Desastres por Cambio Climático. Compromisos PD firmantes del Protocolo de Kyoto: reducir las emisiones de CO2. Relación directa entre SALUD y CONTAMINACION del aire. Costos asociados. Minería Sostenible: consumidores dispuestos a pagar un sobre precio. Mercurio. Empaque Sostenible Material de soporte beneficioso, seguro y saludable para los individuos en todo su ciclo de vida, el cual cumple con criterios de mercado en rendimiento y costo, fabricado con tecnologías que permite su degradación y posterior reciclaje. Cumple una función social y medioambiental en un contexto totalmente sostenible y renovable y se diferencian entre los diferentes niveles de preocupación (James et al. 2005). La tendencia actual, se basa en el uso de materiales ecológicos como el papel, por ser biodegradable; y el vidrio, por ser reciclable y reutilizable. Propósitos del Empaque Sostenible 1. Materiales Seguros, Benéficos y Saludables para Individuos y Comunidades, en todo su ciclo de vida. 2. Envases que puedan ser Compostables, en reemplazo de materiales de empaque que antes generaban impactos. Deben generar un valor. 60 3. Que sea Creado, Producido, Transportado y Reciclado utilizando fuentes de energía renovables, especialmente la hídrica y la eólica, y ya lo colocan en los empaques como si fuera una parte de la marca. 4. Maximizar el uso de Fuentes de Materiales Renovables y su Reciclaje: Empaques de café fabricados con PLA, empaques de cosméticos con materiales reciclados pos consumo, donde el 100% viene del material reciclado. 5. Que la Manufactura de envases use Tecnologías Limpias y las Mejores Prácticas de Producción. 6. Elaborar productos con materiales confiables para todos los escenarios probables, y que su disposición final sea sencilla. Llevado a que se hagan rediseños importantes especialmente en los de tecnología pequeña. IMPACTOS AMBIENTALES QUE IMPULSAN EL DESARROLLO DE ENVASES SOSTENIBLES. Cambio climático. Deshielo de glaciares. Tierras áridas, quema de bosques, y se presentan cambios que afectan radicalmente el comportamiento del planeta. Las basuras, con una connotación que no deja de estar ahí, siempre se ven. Carbón neutral. Nuestra huella de carbono se incrementa con la extinción de animales, incendios, calentamiento, deforestación, expansión urbana descontrolada, vertederos, erosiones y polución. Alternativas propuestas Sistema Scorecard de Wal-Mart. Interacción de variables que permiten balancear el proceso de diseño, manufactura y de la cadena logística de presentaciones que logren ser más eficientes. (Gran Bretaña) Plan A. Propuesta por la empresa Marks & Spencer (Gran Bretaña), presentaron una propuesta realmente interesante: 5 puntos importantes a cumplir para el año 2012: Convertirse en carbón neutral, es decir compensar todos sus impactos. No van a mandar basura a los rellenos sanitarios. Quieren aumentar sus fuentes de energía sostenibles. Quieren establecer nuevos estándares para un comercio ético (esto no lo incluye Wal-Mart). Quieren ayudar a clientes y empleados a adoptar un estilo de vida más saludable. Aproximaciones en sostenibilidad de empaques Sustainable Packaging Coalition. La sostenibilidad se considera una estrategia del negocio, donde la rentabilidad es fundamental. Esto genera la estimulación de la innovación, transformación y optimización de todas las consideraciones de diseño, y se reconoce que se requiere de un esfuerzo en tiempo y sistemas de desarrollo. 61 Básicamente esta integración implica: Una responsabilidad en las fuentes de materia prima. Diseños que deben ser efectivos y seguros en todo su ciclo productivo. Se deben cumplir los objetivos del mercado y de los costos. Deben ser fabricados 100% con energía renovable. Su pos consumo debe permitir un eficiente reciclaje, convirtiéndolo en material con valor de recuperación. Significancia para la industria de empaques Reducción el uso de materiales de empaque en 25%. Uso materiales de empaque provenientes de fuentes renovables de materia prima o de reciclaje, tales como cartón, metal, vidrio y plástico. Restricción del uso de materiales de empaque que no sean fáciles de reciclar o de compostar. Imprimir símbolos sencillos para que los consumidores entiendan que los materiales son para reciclar o compostar. Reducción en 33% las bolsas del mercado, y fabricarlas 100% de material reciclado. Eliminar los residuos de comida. Que se vayan al relleno sanitario, y utilizar y generar con ellos energía verde por medio de una digestión anaeróbica. Reciclar toda la basura del almacén remodelando y desarrollando programas para evitar mandarla a los rellenos sanitarios. Asegurar que en los siguientes 5 años la ropa de Marks & Spencer que hoy se dispone en los rellenos sanitarios se reuse, composte o recicle. Alternativas propuestas Zip-Pack se presentó en Interpack 2008. Ellos se apoyaron en un estudio de una compañía americana llamada Franklin Ash Associates. Hicieron una comparación de envases rígidos versus envases resellables con un zipper. Básicamente midieron tres elementos: En energía: La extracción de materias primas, su fabricación, transporte a clientes, distribución, disposición final y posibilidad de utilizar nuevamente el material. La generación de residuos, el peso, el volumen y la reutilización. Y la generación de gases de efecto invernadero, el uso y el manejo de la energía renovable. Lo que compararon fue una bandeja de carnes frías, un recipiente reutilizable para las mismas, y una bolsa con zipper. Compararon sus consumos energéticos, generación de gases de efecto invernadero y los residuos generados, encontrando que los envases rígidos consumen 2.5 más veces energía, generan 3 veces más gases de efecto invernadero, y existe una generación de residuos 3.5 veces más alta. 62 4.2. ALTERNATIVAS AMBIENTE. EN MATERIALES AMIGABLES CON EL El uso de materiales biodegradables o fácilmente reciclables para la fabricación de empaques es una directriz que cada vez más importante entre diseñadores y fabricantes de empaques. Con el creciente interés por la protección del medio ambiente, la búsqueda de ahorro energético y la alarmante cifra de desechos en las ciudades los industriales del sector del plástico y empaques, se han buscado recursos alternativos a la producción de materias primas plásticas derivadas del petróleo. ANTECEDENTES Actividades de reciclaje (acción de volver a introducir en el ciclo de producción y consumo productos materiales obtenidos de residuos, también se refiere a reutilizar partes de artículos que en su conjunto han llegado al término de su vida útil, pero que admiten un uso adicional para alguno de sus componentes) y de Compostaje. CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS Según el monómero base • En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del polímero. • Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen: o Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón. o Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita. • Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno. PLÁSTICOS CONVENCIONALES Utilizan como materia prima recursos no Renovables Se acumulan en el ambiente Pueden generar sustancias toxicas PLÁSTICOS BIODEGRADABLES Su producción es sostenible a partir de productos de la agroindustria Se degradan fácilmente por la acción de microorganismos Su biodegradación produce CO2 y H2 O. BIODEGRADACIÓN Proceso bajo ciertas condiciones de humedad, temperatura, nutrientes, en el cual los microorganismos son capaces de romper las estructuras de los materiales y utilizarlas 63 como alimento. Este proceso puede ocurrir en muchos tipos de ambientes : suelos , plantas de compostaje , plantas de tratamiento de agua , ambientes marinos y aun en el cuerpo humano. LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES CLASIFICACIÓN: • • • Polímeros extraídos o removidos directamente de la biomasa: polisacáridos como almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina, y colágeno. Polímeros producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente Dentro de la última categoría se hallan los plásticos biodegradables producidos por bacterias, en este grupo encontramos a los PHAs y al ácido poliláctico (PLA). Los PHAs debido a su origen de fuentes renovables y por el hecho de ser biodegradables, se denominan “polímeros doblemente verdes”. El PLA, monómero natural producido por vías fermentativas a partir de elementos ricos en azúcares, celulosa y almidón, es polimerizado por el hombre. BIOPOLIMEROS Los bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas y termoplásticas iguales a las de los polímeros fabricados a partir del petróleo, pero una vez depositados en condiciones favorables, se biodegradan. POLIESTERES 64 PHA - polyhydroxyalkanoates PHB - polyhydroxybutyrate PHH - polyhydroxyhexanoate PHV - polyhydroxyvalerate PLA - polylactic acid PCL - polycaprolactone PBS - polybutylene succinate PBSA - polybutylene succinate adipate AAC - Aliphatic-Aromatic copolyesters PET - polyethylene terephthalate PBAT - polybutylene adipate/terephthalate PTMAT- polymethylene adipate/terephthalate BIODEGRADABLES POLISACÁRIDOS. Conocidos por su estructura compleja y diversidad funcional. Estructura lineal de celulosa, amilosa y quitósan, le proporcionan a algunas películas dureza, flexibilidad y transparencia; son resistentes a las grasas y aceites . El celofán. Película regenerada de celulosa que genera propiedades mecánicas y de barrera en las películas elaboradas. Capaz de absorber el aceite recogido en los alimentos sometidos a proceso de fritura profunda. Películas elaboradas de bagazo de yuca, CMC y residuos de papel Kraft han mostrado una alta resistencia, importante propiedad para la fabricación de panales de huevo, empaques para frutas y verduras. Almidón. Otra materia prima abundante, proveniente del maíz, tiene propiedades termoplásticas con una estructura fuerte y flexible a la película. La estructura ramificada de la amilo pectina le da a la película pobres propiedades mecánicas. La síntesis e injertación del monómero acrilonitrilo (AN), genera un precursor de fibras acrílicas utilizadas en la preparación de compuestos de almidón más polímero, que también biodegradables La adición de almidón al interior del polietileno, en forma granular entre un 6 y el 30%, es otra aproximación en la fabricación de los empaques biodegradables. La incorporación del gránulo de almidón a películas fabricadas en procesos de compresión, extrusión, soplado y moldeo por inyección da como resultado un excelente material. Películas de almidón y polietileno de baja densidad (LDPE), forman un material parcialmente biodegradable. La pectina: es un complejo aniónico. La mezcla de plastificante de pectina cítrica y almidón de alta amilosa dan estabilidad y flexibilidad a la película, la cual es térmicamente estable sobre 180 °C. Puede usarse en la elaboración de películas por proceso de extrusión, compresión y/o otras operaciones térmicas. 65 Estas películas también son preparadas desde el quitósan y sus derivados y sus propiedades mecánicas, de barrera y su biodegradación son características hasta hoy estudiadas. HIDROCOLOIDES, LÍPIDOS/GRASAS. Dos tipos de biomoléculas son usados en la preparación de empaques biodegradables de película, los hidrocoloides y los lípidos. Individualmente, tienen una escasa integridad estructural y características funcionales; por ejemplo, los hidrocoloides no son una buena barrera contra la humedad, en cambio los lípidos, sí. Colágeno/gelatina. Son usadas tradicionalmente en la preparación de envolturas comestibles. El colágeno es el mayor constituyente de la piel, tendones y tejidos conectivos, y se encuentra extensamente distribuido en las proteínas fibrosas de los animales. La gelatina resulta de una hidrólisis parcial del colágeno, produce una película flexible y gruesa y las propiedades mecánicas mejoran cuando se utiliza cloruro de sodio (NaCl) en concentraciones bajas. BIODEGRADACIÓN Y COMPOSTACIÓN Ambos términos están íntimamente relacionados y hacen referencia a procesos de descomposición de materiales por acción microbiana. La biodegradación es el fenómeno natural y general asociado a éste tipo de procesos de descomposición y la compostación es el proceso controlado y particularizado dependiendo de los materiales a descomponer. Compostaje Proceso aeróbico de descomposición biológica en forma acelerada, mediante el cual los microorganismos actúan sobre la materia rápidamente biodegradable (materia orgánica, restos de cosecha, excrementos de animales y residuos urbanos, etc), permitiendo obtener "compost” o abono excelente para la agricultura. Este material, obtenido gracias a la humificación de la materia orgánica, bajo condiciones controladas es un nutriente fundamental para el suelo que mejora la estructura y ayuda a reducir la erosión y ayuda a la absorción de agua y nutrientes por parte de las plantas. Su descomposición genera como subproductos dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa, a una velocidad similar a la de los materiales transformables en abono conocidos. PLÁSTICO COMPOSTABLE Aquel material polimérico que sufre degradación por procesos biológicos durante tratamiento de compostaje teniendo como subproductos dióxido de carbono, agua, minerales y biomasa a una velocidad comparativa con otros materiales de reconocida compostabilidad sin dejar ningún residuo visible o diferenciable ni tampoco residuos tóxicos. 66 Un producto plástico o material plástico se desintegrará durante el compostaje de tal manera que ningún residuo plástico pueda ser diferenciado del resto de material orgánico en el producto final. Adicionalmente el material o producto no debe ser encontrado en cantidades significativas durante el tamizaje anterior a la distribución final del compost. BIOPLÁSTICOS Descripción del empaque: La bolsa de Hot N Handy es un envase flexible diseñado para los consumidores, que les brinda mayor frescura y un adhesivo resellable. El Bio-Pouch, hecho a partir de pulpa de madera renovable, es amigable con el medio ambiente y se degrada "de regreso a la naturaleza". En comparación con los contenedores rígidos de poliestireno, Bio-Pouch - Utiliza menos de 92 % de petróleo crudo, reduce las emisiones de CO2 en un 56 % Reduce los residuos de material de empaque, en peso, en 75 %. Los cereales orgánicos Jordans, además de ser buenos para el cuerpo, son amigables con el medioambiente. Siguiendo con los nuevos requisitos de sustentabilidad que la industria solicita, su nuevo packaging es biodegradable y totalmente compostable. Además, este stand up pouch flexible tiene un cierre con tamper evidence, para asegurar su calidad e integridad 4.3. CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS Y ALIMENTOS ORGÁNICOS. Conservar un alimento Mantener el mayor tiempo posible el grado más alto de calidad tratando de disminuir los efectos de los diversos mecanismos de alteración. Se puede referir tanto a un producto fresco, materia prima o a un producto elaborado, ya que todos requieren una conservación. Esto ha generado hoy día la aparición de nuevos productos (mermeladas, almíbares, quesos, yogures, purés) que surgieron primero como métodos de conservación de frutas y leche y nuevos productos también hace falta conservarlos. Las técnicas para conservar un alimento, varían dependiendo de su naturaleza y su composición. Sin embargo, todas están encaminadas a aumentar la vida util y la seguridad el su consumo de manera que no cause daños, ni deterioro al organismo. Estas técnicas pretender minimizar el impacto producido por los microorganismos y otros agentes responsables del deterioro para permitir y van desde la aplicación de un tratamiento térmico, empaques, envasado, tratamientos fisicoquímicos, entre otros manteniendo su aspecto, sabor y textura apetitosos así como su valor nutritivo original. 67 ETAPAS DE CONTAMINACIÓN DEL ALIMENTO Cosecha Transporte Mercado Producción Manipulación Almacenamiento Transporte Distribución Importación y Exportación Comercialización, expendio y consumo FACTORES DE DESCOMPOSICIÓN DE ALIMENTOS • • • • • • • pérdida de apariencia pérdida de textura pérdida de sabor pérdida de nutrimentos contaminación con patógenos contaminación con toxinas contaminación química TIPOS DE CONSERVACIÓN Conservación por frío. Disminución de temperaturas hasta que cesa la actividad de reproducción bacteriana y de vida de los microorganismos, posee además como característica que detiene la descomposición del alimento. Se caracterizan por tener que mantener lo que se denomina cadena de frio. Refrigeración. Intervalo que va desde los 2 y 5 ºC en frigoríficos industriales y entre 8 y 15ºC en los frigoríficos domésticos Congelación. Temperaturas de -30ºC. Ultracongelación. Temperaturas inferiores a -40ºC en un periodo no mayor de dos horas. Conservación por calor. Por regla general la idea es detener el crecimiento de la población de bacterias mediante el uso de calor: • • • • Escaldado Cocción Pasteurización Esterilización Conservación por curado Este método suele ser muy aplicado a carnes y pescados, el objeto es el de preservar trozos grandes de modo que pueda ser transportado más allá de sus orígenes de producción: 68 • • • • Ahumar Fermentación Salazón Deshidratación Conservación por medios Químicos Agentes antimicrobianos - desinfectantes y fungicidas CONSERVACION BIOLOGICA La conservación de verduras y hortalizas mediante la producción de sustancias antimicrobianas por parte de bacterias lácticas puede considerarse un medio eficaz para garantizar la seguridad microbiológica y para mantener un alto estándar de calidad comercial de los productos listos para su consumo. El procedimiento se basa en el uso de cepas específicas de bacterias ácido-lácticas (LAB). Éste excluye, durante el lavado de las verduras y antes de envasarse en sobres o en bandejas, el uso de cualquier tipo de sustancias químicas y otras que implican un efecto bactericida, al tiempo que evitan la proliferación de bacterias y amplían la vida útil del producto. MÉTODOS DE BARRERA La estabilidad y seguridad microbiana de los alimentos se basa en la combinación de deferentes factores (obstáculos), que no deberían ser vencidos por los microorganismos. Es llamado "efecto barrera”, y es de fundamental importancia para la preservación de alimentos dado que controlan los procesos de deterioro, intoxicación y fermentación no deseada. Ilustra complejas interacciones entre temperatura, actividad de agua, pH, potencial redox, etc. y son significativas para la estabilidad microbiana de los alimentos. Permitiendo además mejorar la seguridad y calidad, así como en las propiedades económicas de los alimentos. PRODUCTOS ORGÁNICOS La agricultura orgánica forma parte de una vasta gama de metodologías que apoyan la protección del medio ambiente. Los sistemas de producción orgánica se basan en normas de producción específicas y precisas cuya finalidad es lograr agroecosistemas óptimos, que sean sostenibles desde el punto de vista social, ecológico y económico. En el intento de describir más claramente el sistema orgánico se usan también términos como “biológico” y “ecológico”. Los requisitos para los alimentos producidos orgánicamente difieren de los relativos a otros productos agrícolas en el hecho de que los procedimientos de producción son parte intrínseca de la identificación y etiquetado de tales productos, así como de las declaraciones de propiedades atribuidas a los mismos. OMG Los organismos modificados genéticamente (OMG) y los productos producidos a partir de, o mediante, OMG son incompatibles con el concepto de producción ecológica y la percepción del consumidor de los productos ecológicos, no deben, por lo tanto, utilizarse en la agricultura ecológica ni en el procesado de productos ecológicos. 69 CAPÍTULO 5 TENDENCIA Y COLOR DE DISEÑO DE LOS EMPAQUES 5.1. DISEÑO DEL ENVASE. ¿Qué se debe tener en cuenta? • • • • Valoración del producto Riesgos de distribución Requerimientos de marketing Selección de materiales de envasado y tipo de maquinaria. Valoración del producto • • • • • Naturaleza del producto. Tamaño, forma, peso y densidad. Resistencia Efecto de la humedad Compatibilidad Riesgos de la distribución • • • • • • Tipo de transporte Control sobre el transporte Forma de transporte Condiciones mecánicas y duración del transporte. Forma de carga y descarga. Volumen mínimo y relación con costos de transporte. Riesgos durante la distribución Riesgos Mecánicos: • • • Impacto: vertical, horizontal, estacionario. Vibración. Compresión. 70 • • Aplastamiento o deformación. Perforación, desgarre, enganche Riesgos Climáticos: • • • • • • • Temperatura Elevada Baja Temperatura Baja Presión. Luz Agua: fresca, con impurezas. Suciedad. Vapor de agua. Biológicos: • • • • Microorganismos: fúngicos, mohos, bacterias. Insectos: escarabajos, polillas, moscas, hormigas, termitas. Ácaros. Roedores: ratas, ratones. Otros Riesgos durante la distribución Otros productos: • • Materiales de envase adyacentes. Goteo de otros productos. SELECCIÓN DE MATERIALES Y MAQUINARIA DE ENVASADO • • • • • • Método de producción Necesidades de exposición. Consideraciones económicas. Necesidades de marketing. Características del producto. Propiedades de los materiales de envasado. DEFINICIONES ENVASE: contenedor que está en contacto directo con el producto, que guarda, protege conserva e identifica. PAQUETE: Bulto no muy voluminoso de cosas de una misma o distinta especie. ENVOLTORIO: Material sin soporte por lo general orgánico no fibroso. EMBALAJE: se utiliza para unir envases individuales, presentándolos en forma colectiva. ETIQUETA: pedazo de papel, madera, metal, tela, plástico o pintura adherida al envase que permite identificar, informar y promover el producto. 71 FUNCIONES DE LOS ENVASES • • • • • Contener: delimita y separa el producto del medio ambiente. Proteger: evita que el medio lo altere, también protege al consumidor. Conservar: barreras que ofrece frente a agentes externos. Transportar Comunicar: ENVASE COMO OBJETO SEMIÓTICO • • Soportan información, mensajes, significados. Se establece el diálogo entre envase y consumidor con el fin de motivar la compra. Funciones del lenguaje de símbolos. • • • • • Diferenciación. Atracción. Efecto de Espejo. Seducción. Información. METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE ENVASES Previsión: • • • • • • • • Para qué Por qué Qué (el objeto) Para quién (usuario) Dónde Cuanto Cómo Hay que hacerse o impedirse algo. Planificación: • • • • • • Creación (diseño) Modificación (rediseño) Conservación Eliminación Reutilización Prevención CONSIDERACIÓN GENERALES PARA EL DISEÑO DE UN ENVASE • • • Compatibilidad química y física con el alimento o producto. Ausencia de toxinas. Protección sanitaria. 72 • • • • • • • • • • • Protección contra pérdidas o asimilación de humedad, grasas o aromas. Protección contra la luz. Transparencia. Resistencia al impacto. Inviolabilidad. Facilidad de desecho. Facilidad de impresión Limitaciones de tamaño, forma y peso. Bajo costo (económico). Resistencia en almacenaje y transporte. Atractivo para los consumidores (imagen identificable, reconocible, memorizable, distinguible, legible, confiable ASPECTOS A TENER EN CUENTA AL DISEÑAR UN ENVASE • • • • • • • • • • Características del producto: Proceso de envasado Requerimientos en la vida de anaquel Compatibilidad producto-envase Forma de manejo y aplicación del producto Mercado de consumo Selección del tamaño óptimo. Proceso de impresión y etiquetado. Calidad Impacto ecológico CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO • • • • • Químicas (Composición de los productos: acidez, humedad, proteínas, carbohidratos, grasas, vitaminas) Físicas (sólido, líquido, gases). Interacción Producto/Material Envase/Medio Ambiente Permeabilidad Migración MERCADO DE CONSUMO Diseño Estructural: • • • • • • • • • • Material Forma Tamaño Calibre Color Tipo de cierre Proceso de envasado Grado de resistencia y barrera Vida de anaquel esperada Sistema de distribución. 73 Diseño Gráfico: • • • • • • • • • • Tipo de imagen y texto (mascota y slogan). Tono del mensaje (lenguaje, ilustración o foto, estilo). Tipo y tamaño de l atipografía. Instructivos o requisitos legales. Composición visual Color Imagen total Memoria gráfica. Impacto visual Código de barras. SELECCIÓN DE TAMAÑO ÓPTIMO • • • • • • • Métodos de distribución. Hábitos de consumo. Conveniencia del consumo Cantidad de compra. Facilidad de volver a cerrar. Instrucciones de recepción. Elaboración del prototipo del envase. Posibilidad de realizar con equipos existentes y disponibilidad de nuevos equipos MÉTODOS DE IMPRESIÓN Impresión Directa: Procedimiento en que la imagen pasa directamente al sustrato, sin ninguna superficie intermedia. Impresión Indirecta: La imagen no se forma directamente en la pieza por un cliché, tamiz o plancha de goma, sino que pasa a través de otro medio como el offset. Tipografía: Del griego typos (sello, marchamo) y de graphein (escribir). Arte de disponer correctamente el material de imprimir, de acuerdo con un propósito específico: colocar las letras, repartir el espacio y organizar los tipos con vistas a prestar al lector la máxima ayuda para comprensión del texto. (Stanley Morison, 1929). Flexografía: Tipo de impresión en relieve, su nombre se deriva del material del cual están elaboradas las planchas de impresión (material flexible, anteriormente caucho, en la actualidad fotopolímero). Huecograbado: Roto grabado. Para la impresión se emplean cilindros grabados (huecos), se trabaja con tintas volátiles de secado rápido. Buena calidad de impresión (imágenes fotográficas). Alto costo de los rodillos Offset: Transferencia de tinta al papel con una mantilla. Originado de la litografía, inventada por Alois Senefelder (1978). Serigrafía: Se usa un tamiz de malla fina (seda, nylon o metal), la cual se bloquea con una emulsión fotosensible; la tinta se hace pasar pro la malla con un rasero, se 74 trabaja con piezas terminadas. Inicialmente se trabajó con mantilla de goma y en la actualidad se trabaja con mantilla de aluminio. La superficie del área a imprimir se trata químicamente para aceptar la grasa (tinta) y repeler el agua. Transferencia: Se imprime un soporte de papel o plástico, el cual transfiere luego por calor, presión o niebla de solvente la imagen al recipiente. Grabado al calor: Hot Stamping. Impresión a Chorro (ink jet): Impresión de información digitalizada, la tinta se hace pasar a través de boquillas que rocían la tinta pulverizada para formar la imagen en el papel. Se usa para imprimir información adicional como lote, fechas de caducidad, código de barras, etc. LAS FORMAS Y EL PRODUCTO Símbolos: creación e identificación de una imagen. Pueden ser concretos y explícitos o abstractos y sugestivos. Gráficos globales: puede dar individualidad a un envase, debe representar de la mejor manera la imagen mercadotécnica del producto. Las formas se definen por su contorno y este por las líneas que lo integran EL LENGUAJE DE LAS FORMAS 75 ETIQUETAS Tipos de Etiquetas: Etiqueta Frontal: cubre solo una porción del envase; pueden ponerse en cualquier superficie. Etiqueta Envolvente: cubre completamente los lados de un envase, los bordes se traslapan. Fajas Retráctiles: flexible, se ponen en la botella y se adhieren por encogimiento del material. Etiquetas con pegamento soluble en agua. Etiquetas de presión. Etiquetas sensibles al calor: usan termoplásticos adhesivos, pegamentos que se activan al calentar. Transferencia en caliente. CÓDIGO DE BARRAS Serie de líneas paralelas y espacios de diferentes grosor, el ancho de las líneas y de los espacios determinan el dato codificado en el código. El código de barras no contiene información, solo identifica el producto. Es leído por un scanner o lector, las barras y espacios son traducidos primero a un lenguaje binario y después traducidos a números. Prefijo que identifica a la organización que asignó el código (3 dígitos). Número que identifica a la compañía que usa el código (5 dígitos). Referencia asignada por la compañía (4 dígitos). Dígito verificador. Ventajas del código de barras: • • • • • • • Información más rápida y precisa Información actualizada del producto. Mayor control sobre ventas y almacén. Entregas más rápidas. Facilidad en control de inventarios. Menos errores en la cadena de distribución. Menos costos administrativos. UBICACIÓN ADECUADA DEL CÓDIGO DE BARRAS. • • • • • Envase al vacio: superficie plana sin arrugas ni distorsiones. Productos tipo Tetra Pak: parte inferior del costado donde se encuentra el pico. Envase exterior impreso: al lado de la caja. Blister: al reverso del cartón. Cajetillas: en los costados. 76 • • • • • Envase flexible: reverso del envase y al centro (borde inferior Latas: en la banda que rodea la lata. Multiempaques: debe tener un código en cada unidad que lo compone, y evitar la lectura simultanea. Botellas de vidrio: en la contra etiqueta, cerca del fondo y en la esquina izquierda. Tuvo colapsible: paralelo al eje del tubo. 5.2. PREPENSA Y TEORÍA DEL COLOR PREPENSA Se recibe un pedido solicitando la elaboración del diseño, este puede venir en un medio magnético o por medio de una muestra física. Parámetros a tener en cuenta: • • • • • • • • • Número de colores. Unidad de repetición. Materia. Tipo de montaje (lateral o fondo). Máquinas según el trabajo. Lineatura de negativos. Asignación de rodillos anilox. Determinar espesor del foto polímero. Tipo de cinta doble faz. Tipo de impresión: • • Cara (la tinta está en la superficie del sustrato). Dorso (la tinta queda encapsulada, laminaciones). Separación de colores Lineatura del negativo se determina en función de la maquina, anilox disponibles, espesor del fotopolímero y calidad del trabajo esperado. PORCENTAJE DE PUNTO. Es el área impresa que se obtiene con un determinado tamaño de punto. 77 Se debe tener en cuenta que el tamaño mínimo del punto en el negativo tiene que ser mayor a la celda del anilox se recomienda una relación de 5 a 1. Orientación o ángulo de los colores procesos cada color debe tener una orientación predeterminada. • • • • Amarillo 90° Magenta 75° Negro 45° Azul 15° Fotopolímeros. Es un material fotosensible que endurece al ser puesto a la luz ultravioleta, la tendencia es a utilizar foto polímeros de cada vez menor espesor, esto para lograr una mayor latitud de copiado (Grabar mayores lineaturas) y un sostenimiento mejor del punto en trabajos de policromía. CINTAS DOBLE FAZ Existen de varias durezas siendo las mas empleadas las acolchadas para trabajos con tramas y las duras para impresiones sólidas. 78 IMPRESIÓN El rollo anilox es el corazón del proceso de la impresión flexográfica. Rodillos Anilox, son rodillos grabados encargados de transferir la tinta al foto polímero. Existe una relación inversa entre el número de celdas por pulgada lineal y el volumen que deposita el rodillo anilox. A mayor Lineatura se entrega una película de tinta más fina y a menor Lineatura se entrega películas más gruesas de tinta. TINTAS Y SOLVENTES El color de tinta obtenido en la prensa es una función directa del volumen del rodillo anilox. Un cambio muy pequeño puede ser obtenido al cambiar los ajustes de impresión. Los solventes inadecuados, producen obstrucción de las celdas del anilox, así como suciedad en la superficie de los clichés, causando problemas de calidad y paradas indeseables de impresión. La tinta es la sangre de vida. Si la tinta se daña, el proceso muere. El manejo adecuado de las tintas depende del conocimiento básico de la composición de la tinta y de su uso. Las tintas utilizadas para empaques de alimentos deben tener certificaciones FDA, BGA o similares. Composición de las tintas. • • • • Pigmentos. Aditivos. Solventes. Resinas. Para la selección de las tintas se debe tener conocimiento de las condiciones de operación a las que estará sometido el empaque. Se debe tener claro a que debe ser resistente la tinta. Resistencia a: • • • • • • Grasas. Ácidos. Álcalis. Disolventes. Detergentes y jabones. Ceras y parafinas. 79 EL COLOR EN LOS ALIMENTOS Hoy en día los instrumentos más usados para medir color son los espectrofotómetros. La tecnología espectral mide la luz reflejada o transmitida en muchos puntos del espectro visible lo que da como resultado una curva. Dado que la curva de cada muestra de color es única como una firma o huella digital la curva es una excelente herramienta para identificar, especificar e igualar color. FORMAS DE MEDICIÓN DEL COLOR La mayoría de los instrumentos basados en la geometría esférica son capaces de trabajar con "componente especular" incluido (brillo) al medir. Al abrir una pequeña compuerta en la esfera se excluye el “componente especular” de la medición. Óptimos: Muestras texturizadas, rugosas o si tienen un brillo cercano a espejo en la superficie. Ningún instrumento "ve" el color mas cercanamente al ojo humano como el 0/45: El observador hace todo lo posible en su poder para excluir el "componente especular" (brillo) para evaluar el color. En revistas brillantes, nos acomodamos de tal manera que el brillo no refleje en nuestros ojos. Un instrumento 0/45 elimina de la medición el brillo mas efectivamente que cualquier otro y medirá la apariencia de la muestra exactamente como lo vería el ojo humano. GEOMETRÍA (0 / 45) – (45 / 0) Industria Automotriz: Uso de aditivos especiales (mica, materiales perlescentes, conchas molidas, pigmentos de color microscópicamente recubiertos y pigmentos de interferencia Colores diferentes colores a diferentes ángulos de observación. Industria de Colorantes 80 GEOMETRÍA MULTIANGULO ATRIBUTOS DE COLOR MATIZ - TONO El matiz es el atributo de como percibe el observador el color de un objeto: rojo, anaranjado, verde, azul, etc. El anillo de color de la figura muestra la continuidad de color de un matiz al siguiente. Así como se muestra en el anillo, al mezclar pinturas de azul y verde se obtiene un verde azul. Al mezclar amarillo con verde se obtiene un verde amarillo. CROMATICIDAD El croma o saturación describe lo llamativo o lo apagado de un color, en otras palabras, qué tan cerca está el color ya sea al gris o al matiz puro. La figura siguiente muestra cómo cambia el croma conforme nos movemos del centro hacia la periferia. Los colores en el centro son grises (apagados o sucios) y conforme avanzamos hacia la periferia se vuelven más saturados (vivos o limpios). 81 LUMINOSIDAD O VALOR La luminosidad o valor es la intensidad lumínica, es decir, su grado de claridad. Los colores: Tenues u obscuros. Por ejemplo, cuando se colocan lado a lado un tomate y un rábano el rojo del tomate parece ser mucho más tenue. En contraste el rábano tiene un valor de rojo más oscuro. ESCALAS DE MEDICIÓN DEL COLOR El Sistema Munsell: Percepción humana. El Sistema Munsell le asigna valores numéricos a las tres propiedades del color: matiz, luminosidad y croma. Requerimientos para ver el color: • Una fuente de luz (iluminante) • Un objeto (muestra) • Un observador / procesador Los humanos, vemos el color debido a que los ojos procesan la interacción de la luz que da sobre un objeto. El objetivo de una estrategia de color Determinar el proceso que establezca estándares de color y documentar requerimientos de conformidad de color para asegurar su calidad a través de todos los empaques. Además definir herramientas y procedimientos para mantener el color consistente 82 Definiendo estándares de color. • • • Debemos definir un estándar contra el cual comparar El estándar debe ser consistente y repetitivo El estándar debe ser reproducible por el proceso final 83 CONCLUSIONES Concluida la investigación monográfica sobre el tema “Empaques y técnicas de la conservación de todo tipo de alimentos”. Llego a establecer las siguientes conclusiones: 1. El primer objetivo particular que me formulé fue: “conocer el deterioro y tecnología de conservación de alimentos”. De la información recopilada y analizada concluyo que: El deterioro de los alimentos se da por: cambios físicos (pérdida de peso, desecación, cambios de color, pérdida de volátiles), cambios químicos o bioquímicos (autolisis, cambios por respiración, oxidaciones de lípidos), acción de microorganismos (desarrollo de mohos, levaduras y bacterias), alteraciones enzimáticas naturales (pardeamiento enzimático, alteración de pectinas, alteración por amilasas, alteración por enzimas lipolíticas, destrucción de tiamina, vitamina C, pigmentos), deterioro microbiano (Se sabe con certeza que más del 20% de todos los alimentos producidos en el mundo se pierden por acción de los microorganismos y, por otra parte, estos alimentos alterados pueden resultar muy perjudiciales para la salud del consumidor). La tecnología de los alimentos se ocupa de la composición, las propiedades y el comportamiento de los alimentos; mediante la cual se logra el abastecimiento de alimentos nutritivos y sanos para el hombre, diversifica los alimentos (amplia variedad), procura máximo aprovechamiento de los recursos nutritivos del planeta y busca nuevas fuentes de alimentos, preparación de alimentos para individuos con necesidades nutritivas especiales. Con estos argumentos demuestro que he logrado el objetivo propuesto. 2. El segundo objetivo particular que me formulé fue “conocer empaques y envases de los alimentos”. De la información recopilada y analizada concluyo que: Empaque es un sistema coordinado para preparar bienes para el transporte, distribución, almacenamiento, venta y uso del bien. Es un negocio complejo, controversial, científico y artístico que, fundamentalmente, contiene, preserva, protege, transporta, informa y vende. Funciones técnica, comercial y de mercadeo: contener, transportar, dosificar, proteger / conservar, almacenar, vender, informar, cumplir con la ley. Las características necesarias de los materiales de protección de alimentos son las siguientes: Inocuidad (Esterilidad), características mecánicas, permeabilidad, permeabilidad al vapor de agua (adsorción de vapor de agua en la cara del material), permeabilidad a los gases (porosidad), permeabilidad a los aromas (sustancias volátiles), permeabilidad al agua y a las grasas (difusión a través de su estructura), barrera (forma cualitativa que se usa para referirse al mayor o menor impedimento que ofrece un plástico al paso de diversos compuestos o elementos “gases, vapor de agua, grasas y aromas entre otros”), El empaque se emplea para referirse a una estructura conformada por un material flexible: papel, película de polímero, etc. El envase se emplea para referirse a una estructura rígida o semirrígida. El embalaje Identifica a la estructura fuerte y resistente que contiene a uno o varios productos. Los niveles de protección es la organización de las estructuras externas que van a proteger los contenidos. Entre los materiales empleados en la elaboración de empaques para alimentos tenemos los siguientes: PAPEL Y CARTÓN: Los materiales denominados papeles, cartulinas y cartones son conocidos también como 84 materiales celulósicos, pues se elaboran a partir de fibras de celulosa, que provienen de productos vegetales tales como: maderas, algodón, lino, caña y otros. La diferencia entre estos materiales: papeles, cartulinas y cartones, radica en su gramaje (peso/área), calibre y empleo de sustancias que ayudan a conformar sus estructuras laminares. POLÍMEROS: Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. HOJALATA: Es un material heterogéneo estratificado, compuesto por una lámina de acero de bajo contenido de carbono, recubierta por ambas caras electrolíticamente con una capa de estaño, el enlatado es una alternativa para tener un alimento tan natural como los productos frescos, fuera de épocas de cosecha, fácil de transportar y que permite el almacenamiento del producto por largo tiempo, conservando las características propias del alimento. VIDRIO: El envase de vidrio siempre ha sido catalogado como uno de los empaques más completos, producto inorgánico no cristalino formado por fusión a altas temperaturas que se vuelve rígido por un progresivo aumento en su viscosidad. Conserva el sabor y color de los alimentos y bebidas, se puede moldear en muchas formas, permite ver los productos, es 100% reciclable indefinidamente, puede usarse después de consumido el producto, químicamente estable (migración de moléculas despreciable). BIOPOLÍMEROS Y ADITIVOS: Actualmente se están desarrollando nuevos polímeros por ejemplo plástico de harina de maíz, ácido poliláctico, almidón. Desarrollos de aditivos para incorporar durante la extrusión de materiales plásticos para hacerlos biodegradables. Captadores de: Oxígeno, Etileno, Aditivos Conservantes. EMPAQUES ACTIVOS: interactúan con el ambiente interno en el que se encuentra el producto para lograr especialmente en el tema de los alimentos una mayor vida útil. De esta forma dejo constancia del logro del objetivo respectivo. 3. El tercer objetivo particular que me formulé fue “conocer las técnicas y envasados de alimentos”. De la información recopilada y analizada concluyo que: En la actualidad los empaques activos e inteligentes más allá de las funciones clásicas, la tendencia en desarrollo de alimentos hacia el consumidor está enfocada en convivencia, salud, placer, sintonía con el ambiente; la tendencia del empaque está enfocada hacia el diseño, funcionalidad y sostenibilidad. Entre las características más importantes de estos envases tenemos los siguientes: Absorbedores de oxígeno (secuestro de oxígeno mediante una reacción derox, reducen entrada de oxígeno desde el interior, disminución del oxígeno residual en el espacio de cabeza del envase, activación en el momento de envasado), absorbedores de humedad (eliminación de agua y líquidos exudados, materiales permeables con absorbentes), absorbedores de etileno (hormona de alta actividad fisiológica, controla cambios de color); envases antimicrobianos (emiten compuestos volátiles antimicrobianos “secuestradores de oxígeno, emisores de óxido de cloro, fungicidas, etanol, aceites esenciales”, liberan sustancias en el alimento “bacteriocinas, nisina, tiocianato de alilo, benzoatos y sorbatos”, evitan 85 el crecimiento de microorganismos por contacto; recubrimientos comestibles (películas biodegradables adheridas a la superficie del alimento, fuente son polisacáridos, lípidos y proteínas o combinaciones de ellos, ofrecen protección frente a gases y la humedad, evitan la pérdida de aromas y la deshidratación de los productos, mejoran textura y apariencia). Con estos argumentos demuestro que he logrado el objetivo propuesto. 4. El cuarto objetivo particular que me formulé fue “conocer sobre la actitud sanitaria y medio ambiente de los empaques”. De la información recopilada y analizada concluyo que: En la actualidad, uno de los retos en competitividad que enfrentan las empresas alimentarias para participar en mercados internacionales, es generar productos diferenciados, innovadores y encaminados hacia una producción consciente de la problemática ambiental satisfaciendo las necesidades de las generaciones presentes, sin comprometer las posibilidades de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades, reduciendo el impacto ambiental de todas las actividades comerciales; trabajando con proveedores para generar materias primas y subproductos más fácilmente degradables; trabajando con las comunidades, autoridades y organizaciones para el fortalecimiento de los diferentes esquemas empresariales relacionados con el tratamiento adecuado de materiales de desecho, conservación biológica, compostaje y reciclaje; incentivando el conocimiento y la investigación sobre la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad; desarrollando nuevos mercados para la sostenibilidad; haciendo que la sostenibilidad sea accesible y alcanzable: Para clientes, instituciones de carácter privado y público, etc. Como impactos ambientales que impulsan el desarrollo de envases sostenibles tenemos: Cambio climático (Deshielo de glaciares. Tierras áridas, quema de bosques, y se presentan cambios que afectan radicalmente el comportamiento del planeta. Las basuras, con una connotación que no deja de estar ahí, siempre se ven); Carbón Neutral (Nuestra huella de carbono se incrementa con la extinción de animales, incendios, calentamiento, deforestación, expansión urbana descontrolada, vertederos, erosiones y polución), y muchos otros factores que han impulsado a buscar alternativas en materiales amigables con el ambiente, usando materiales biodegradables o fácilmente reciclables para la fabricación de empaques, entre los cuales tenemos: Plásticos biodegradables (producidos a partir de productos de la agroindustria, se degradan fácilmente por la acción de microorganismos, su biodegradación produce CO2 y H2O); Biopolímeros (Los bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas y termoplásticas iguales a las de los polímeros fabricados a partir del petróleo, pero una vez depositados en condiciones favorables, se biodegradan). Esto ha generado hoy día la aparición de nuevos productos (mermeladas, almíbares, quesos, yogures, purés) que surgieron primero como métodos de conservación de frutas y leche y nuevos productos también hace falta conservarlos. Las técnicas para conservar un alimento, varían dependiendo de su naturaleza y su composición. Sin embargo, todas están encaminadas a aumentar la vida útil y la seguridad el su consumo de manera que no cause daños, ni deterioro al organismo. También se han establecido otros tipos de conservación como: Refrigeración, Congelación, Ultracongelación, Conservación por calor (Escaldado, Cocción, Pasteurización, Esterilización), Conservación por curado (Ahumar, Fermentación, Salazón, Deshidratación), Conservación por medios químicos (Agentes antimicrobiológicos, desinfectantes 86 y fungicidas), Conservación biológica (La conservación de verduras y hortalizas mediante la producción de sustancias antimicrobianas por parte de bacterias lácticas puede considerarse un medio eficaz para garantizar la seguridad microbiológica y para mantener un alto estándar de calidad comercial de los productos listos para su consumo. El procedimiento se basa en el uso de cepas específicas de bacterias ácido-lácticas (LAB). Éste excluye, durante el lavado de las verduras y antes de envasarse en sobres o en bandejas, el uso de cualquier tipo de sustancias químicas y otras que implican un efecto bactericida, al tiempo que evitan la proliferación de bacterias y amplían la vida útil del producto). De esta forma dejo constancia del logro del objetivo respectivo. 5. El quinto objetivo particular que me formulé fue “saber acerca de la tendencia y color de diseño de los empaques”. De la información recopilada y analizada concluyo que: Para el diseño del envase se debe tener en cuenta: La valoración del producto (Naturaleza del producto, Resistencia, Efecto de la humedad, Compatibilidad, Tamaño, forma, peso y densidad); Riesgos de la distribución (Tipo de transporte, Control sobre el transporte, Forma de transporte, Condiciones mecánicas y duración del transporte, forma de carga y descarga, Volumen mínimo y relación con costos de transporte); Riesgos durante la distribución (Riesgos Mecánicos: Impacto “vertical, horizontal, estacionario”, vibración, compresión, aplastamiento o deformación, perforación, desgarre, enganche, Riesgos Climáticos: temperatura elevada, baja presión, luz, suciedad, vapor de agua, Biológicos: microorganismos “fúngicos, mohos, bacterias”, insectos “escarabajos, polillas, moscas, hormigas, termitas”); Otras consideraciones generales como: Compatibilidad Química y Física con el alimento o producto, ausencia de toxinas, protección sanitaria, protección contra pérdidas o asimilación de humedad, protección contra la luz, transparencia, resistencia al impacto, inviolabilidad, facilidad de desecho, facilidad de impresión “ya que soportan información, mensajes, significados, se establece el diálogo entre envase y consumidor son el fin de motivar la compra”, limitaciones de tamaño, forma y peso, bajo costo (económico), atractivo para los consumidores (imagen identificable, reconocible, memorizable, distinguible, legible, confiable). Para el diseño gráfico hay que tener en cuenta lo siguiente: tipo de imagen y texto (mascota y slogan), tono del mensaje (lenguaje, ilustración o foto, estilo), tipo y tamaño de la tipografía, instructivos o requisitos legales, composición visual, color, imagen total, memoria gráfica, impacto visual, código de barras. Existen distintos métodos de impresión: Impresión directa (la imagen pasa directamente al sustrato, sin ninguna superficie intermedia), Impresión indirecta (La imagen no se forma directamente en la pieza por un cliché, tamiz o plancha de goma, sino que pasa a través de otro medio como el offset), Tipografía (colocar las letras, repartir el espacio y organizar los tipos con vistas a prestar al lector la máxima ayuda para comprensión del texto), Flexografía (Tipo de impresión en relieve), Huecograbado (Para la impresión se emplean cilindros grabados “huecos”, se trabaja con tintas volátiles de secado rápido), Offset (Transferencia de tinta al papel con una mantilla), Serigrafía (Se usa un tamiz de malla fina “seda, nylon o metal”, la cual se bloquea con una emulsión fotosensible; la tinta se hace pasar por la malla con un rasero, se trabaja con piezas terminadas), Transferencia (Se imprime un soporte de papel o plástico, el cual transfiere luego por calor, presión o niebla de solvente la imagen al 87 recipiente); recordando que para cualquier tipo de impresión que se elija, hay que medir el color con un instrumento 0/45 el mismo que elimina de la medición el brillo más efectivamente que cualquier otro y medirá la apariencia de la muestra exactamente como lo vería el ojo humano. Con estos argumentos demuestro que he logrado el objetivo propuesto. Mediante la demostración de todos y cada uno de los objetivos particulares propuestos, a través de las conclusiones anotadas, demuestro que he logrado el objetivo general de la monografía que es: “conocer los empaques y técnicas de la conservación de todo tipo de alimentos”, con lo cual doy por concluida la presente investigación monográfica. 88 BIBLIOGRAFÍA INTAL, Instituto, EMPAQUES Y CONSERVACIÓN Produmedios, Primera edición, Colombia 2010 DEALIMENTOS, www.quiminet.com/.../maquinas-para-empaque-de-aliment. www.scribd.com/doc/8426646/Conservacion-de-Alimentos www.cga.org www.agapperu.org/.../StorageManager.ASP?...Empaques...Alimentos... www.envasespuros.com.co/.../empaques-almacenamiento-y... es.wikipedia.org/wiki/Alimentos www.envasespuros.com.co/.../empaques-almacenamiento-y... www.oei.org.co/sii/entrega1/art08.htm www.monografias.com › Tecnologia www.oei.org.co/sii/entrega1/art08.htm www.angelfire.com/ia2/ingenieriaagricola/poscosecha.htm www.fundacionintal.org/nosotros.htm - 89 90