Claves para la obtención de envases activos con aditivos naturales

Los desarrollos en envases activos son tan variados como los diferentes problemas que afectan a los alimentos, desde el control de la descomposición de gases en su interior, hasta la regulación de la humedad, pasando por el control del proceso de oxidación, la eliminación de olores y de sustancias indeseables, o el control de la contaminación microbiológica  

En el mercado vemos cada día nuevos envases y tecnologías de envasado para alimentos. Es la respuesta de esta industria a una creciente demanda por parte de los consumidores de productos frescos o con tratamientos mínimos, fáciles de consumir y semielaborados, que además garanticen  tiempos de conservación del alimento cada vez más largos. Los envases activos son, desde hace unos años, casi una mágica solución a tan elevadas exigencias.

El envase activo no es un único elemento, sino varios de ellos como son el alimento, el envase y el entorno que actúan de forma coordinada para mantener o incluso mejorar la salubridad, las propiedades organolépticas y la calidad del alimento envasado para aumentar su vida útil. De este modo el envase juega un papel activo, dejando de ser un mero contenedor del alimento o una barrera física entre el alimento y el exterior. Para ello se debe incorporar al sistema el llamado agente o elemento activo, que jugará un papel fundamental durante la vida útil del alimento.

Los desarrollos en envases activos son tan variados como los diferentes problemas que afectan a los alimentos, desde el control de la descomposición de gases en su interior, hasta la regulación de la humedad, pasando por el control del proceso de oxidación, la eliminación de olores y de sustancias indeseables, o el control de la contaminación microbiológica. Además, también es posible dotar al alimento de determinados aromas o adicionar conservantes químicos mediante un sistema activo. En este sentido los sistemas de envase activo pueden clasificarse en absorbedores y en emisores. Los absorbedores eliminan sustancias no deseadas, como el oxígeno, el etileno, el exceso de humedad o determinados olores y sabores, mientras que los emisores liberan sustancias de interés como antioxidantes, antimicrobianos o determinados aromas, por medio de un proceso de migración controlada del aditivo.

En el envasado activo hay dos mecanismos de actuación: Introducción del elemento activo en el interior del envase junto con el producto (en una bolsita, sobre o etiqueta). O incorporación del elemento activo en el propio material del envase en forma de aditivo (se libera al alimento o que absorbe alguna sustancia de forma controlada en el interior del envase). La segunda alternativa es la que ha centrado los últimos desarrollos en envase activo por ser la forma más atractiva para el consumidor, al prescindir de cualquier elemento extraño junto con el alimento. Además, estos sistemas presentan la ventaja de que toda la superficie del componente activo entra en contacto con el producto envasado.

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Aditivos naturales en envase

En el caso de los antioxidantes, los que están aprobados para alimentos se pueden clasificar en tres categorías:  

• Extractos naturales derivados de plantas, hierbas, especias o frutas. Los más conocidos son el romero, tomillo, orégano, canela, ciertos tipos de chiles y ajo. La mayoría están disponibles en forma de oleorresinas que se pueden incluir en las formulaciones para marinado de la carne fresca o productos mejorados.
• Fenólicos o antioxidantes sintéticos, que se emplean en muy pequeñas concentraciones y son restringidos por las regulaciones de cada país.
• Basados en vitaminas, como el ácido ascórbico, ácido cítrico (vitamina C) y tocoferoles (vitamina E).  

Dentro de este marco, es de especial interés la incorporación de aditivos activos naturales a los materiales plásticos que forman los envases, sustituyendo a los aditivos sintéticos y alargando la vida útil de los alimentos mediante la migración controlada del aditivo desde la matriz polimérica hacia el alimento.  

El empleo de aditivos activos naturales en las diferentes tecnologías de compounding y de extrusión para su incorporación en los envases plásticos debe tener en cuenta aspectos muy importantes. El más relevante de todos ellos es la baja resistencia térmica típica de los aditivos naturales. Es necesario evitar la degradación de estos compuestos tanto en el proceso de obtención de compound, como en el de extrusión de film. La degradación se produce cuando el material se somete a altas temperaturas y a altos esfuerzos de cizalla en el interior de la extrusora. Por eso, para evitar la degradación de los aditivos naturales durante el proceso de compounding es importante trabajar con materiales poliméricos que permitan bajos perfiles de temperatura en la máquina. También es fundamental reducir al mínimo el tiempo de residencia del aditivo en la extrusora para reducir la exposición del aditivo a los esfuerzos de cizalla y las altas temperaturas. El control de la cizalla a la que estará sometida el material durante el procesado obliga a lograr un equilibrio con el fin de no comprometer la calidad de la dispersión en el compuesto o masterbatch a producir.  

Además, la presión a la salida de la extrusora puede ser disminuida reduciendo el número de elementos de compresión en la configuración de husillo o aumentando la temperatura de la boquilla. Por último, hay que dosificar el porcentaje de aditivo incorporado en la matriz polimérica. La elaboración de un masterbatch será más crítica que la elaboración del compuesto final ya que, al aumentar el porcentaje de aditivo, el riesgo de que el aditivo se degrade se incrementa de forma exponencial.  

En la incorporación de aditivos naturales, también hay que valorar el tipo de material plástico empleado en la fabricación del envase. El modo de incorporación del aditivo a la matriz polimérica. La concentración de aditivo incorporado y los posibles efectos del aditivo en el envase final, principalmente sobre el color y la transparencia.

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Proyecto I+D PLA4FOOD

Dentro de esta línea de investigación, AIMPLAS ha participado con éxito en el proyecto PLA4FOOD, que han permitido desarrollar una nueva generación de envases para alimentos en la que por primera vez se combinan propiedades biodegradables y activas. Se trata de bandejas y bolsas de plástico fabricadas a partir de materiales procedentes de fuentes renovables (PLA o ácido poliláctico) en las que se han envasado distintos tipos de lechugas y brotes, así como tomates. El resultado obtenido es un aumento de la vida útil del alimento de más  del 15%.  

Para lograr este aumento de la duración de su contenido, las innovadoras bandejas y bolsas del proyecto PLA4FOOD han sido aditivadas con extractos naturales. Concretamente con moléculas de ajo encapsuladas que de esta forma liberan de manera controlada sus propiedades antioxidantes, antimicrobianas y antifúngicas una vez entran en contacto con los alimentos.  

Los envases obtenidos gracias a este proyecto son tanto rígidos (bandejas) como flexibles (film para bolsas), y en ambos casos están compuestos por tres capas. Los aditivos naturales activos se encuentran únicamente en la capa más interna, la que está en contacto con los alimentos. Gracias a ellos, en el caso de la lechuga iceberg se ha observado que la oxidación en las zonas de corte tarda un 15% o más de tiempo en aparecer comparado con los envases actuales. En todos los casos, transcurrida la vida útil del alimento, éstos mostraban tersura, rigidez y eran aptos para el consumo, mientras que las verduras envasadas en los envases convencionales estaban mojadas y pochas, y aparecían mohos en los tomates, y microorganismos en todos los alimentos. En la capa externa se han incorporado absorbedores de humedad, que en el caso de las ensaladas resultan de vital importancia, puesto que cuanto más tiempo permanezca seco el producto más tiempo conservará su mejor apariencia.

Por último, en todas las capas del envase se ha contado con aditivos plastificantes que también son biodegradables y que mejoran las propiedades del material de cara a su procesado industrial. Concretamente, se ha logrado elevar la flexibilidad del ácido poliláctico convencional un 30%.   Además de todo ello, esta estructura multicapa permite utilizar cada aditivo solo en la capa en la que es necesario, con lo que se obtienen varias ventajas añadidas: La primera un envase de menor espesor y el resto son derivadas de ésta, ya que se logra un ahorro tanto de material, como de peso.   En los envases desarrollados en el proyecto PLA4FOOD todo son ventajas, incluso una vez éste se desecha. El material con el que se ha fabricado esta nueva generación de envases alimentarios tiene su origen en fuentes renovables que además hacen de él un material biodegradable y compostable. Una vez termina su función como continente para alimentos y en condiciones de compostaje, el envase se ha comprobado que se convierte en abono gracias a una serie de condiciones de compostabilidad.