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Artículos de empresas de tecnología de alimentos

ENVASE 4.0: Nuevos materiales para envase barrera alimentario más sostenibles

14 de junio, 2021 Artículos Técnicos comentarios Bookmark and Share
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Un artículo de Lorena Rodríguez, investigadora de Packaging en Aimplas.

La seguridad alimentaria es una preocupación grave en todo el mundo. Al mismo tiempo, la producción de alimentos debe aumentar considerablemente para satisfacer en un futuro la demanda de una población mundial cada vez mayor teniendo en cuenta que también se deben reducir las pérdidas en alimentos. En la actualidad, aproximadamente 1/3 de los alimentos producidos en el mundo para consumo humano se desperdicia. Concretamente, cada ciudadano europeo tira a la basura 173 kilos de alimentos al año, por ese motivo el pasado mes de mayo se presentó en el parlamento europeo una propuesta para lograr reducir las toneladas de alimentos desperdiciados en la Unión Europea en un 30% para 2025 y 50% para 2030.

Una de las líneas de actuación para la reducción de este desperdicio es el desarrollo de envases con mejores propiedades, que sean capaces de alargar la vida de los productos envasados, sin que elevar las toneladas de residuos de envases generados, ya que este es otro punto de especial interés para Europa. En este sentido, el porcentaje de residuos reciclados debe aumentar hasta el 70% en 2030, desde el 44% actual, de acuerdo con un proyecto legislativo aprobado por el parlamento europeo recientemente.

El sector del plástico de la Comunidad Valenciana se enfrenta a este gran reto, que puede ser una oportunidad si sabe ser capaz de innovar y dar soluciones a productos que actualmente no están alineados con esta legislación. El proyecto ENVASE 4.0 se ha centrado en el desarrollo de nuevos materiales para envases con mejores propiedades, lo que permitirá el desarrollo de envases más sostenibles para alimentos que necesiten altas barreras o prestaciones, basándose en tres diferentes estrategias.

  • La primera estrategia investigada hace referencia a la mejora de las propiedades barrera del PVOH en condiciones de alta humedad.

En la actualidad, los envases flexibles barrera a gases utilizan estructuras multicapa donde los materiales que aportan la barrera son principalmente EVOH, PVDC y óxidos metálicos tales como SiO2 y Al2O3.
Con el objetivo, en muchos casos, de aligerar estas estructuras multicapa y también de obtener envases más sostenibles, existe un gran interés en el desarrollo de nuevos materiales basados en biopolímeros con propiedades barrera a gases como el oxígeno, que se puedan formular como un recubrimiento o utilizar en procesos de extrusión.

ENVASE 4.0 ha trabajado en avanzar en el estado de la técnica mejorando las propiedades barrera del PVOH, mediante mezclas con otros biopolímeros, aditivándolo con nanopartículas y/o cargas y formulando polímeros híbridos, lo que ha permitido mejorar las propiedades barrera al oxígeno en condiciones de alta humedad del PVOH y su uso en nuevas estructuras barrera al oxigeno más sostenibles, reciclables gracias a la solubilidad del PVOH en agua.

  • La segunda estrategia en la que se ha investigado es en la mejora de las propiedades barrera y mecánicas de los polímeros mediante tratamiento superficiales, como son plasma, electron-beam o recubrimientos metálicos.

Los tratamientos superficiales en aplicaciones de envases pueden realizarse con diferentes propósitos, incluyendo la funcionalización, limpieza, esterilización, grabado o deposición superficial de capas delgadas de recubrimientos. La funcionalización superficial de un polímero supone la introducción de grupos específicos funcionales en la capa superficial del mismo y se emplea para la mejora de la mojabilidad de barnices o recubrimientos líquidos, capacidad de sellado, anclaje de las tintas de impresión, recubrimientos u otros polímeros o materiales. Todas estas mejoras se consiguen sin comprometer las propiedades generales del material polimérico tratado, como son sus propiedades térmicas, como se ha determinado en numerosos estudios (1,2,3,4), siempre que se apliquen a las dosis y condiciones adecuadas, lo cual supone una ventaja, y mediante tiempos cortos de aplicación, lo que hace factible su empleo a escala industrial.

En ENVASE 4.0 se han tratado materiales convencionales con tecnologías como el tratamiento plasma, electron-beam y se ha estudiado la mejora que suponen estos tratamientos en los materiales con un alto potencial en el desarrollo de envases alimentarios debido a que pueden mejorar la barrera a gases, lo que facilitaría el empleo de estructuras monomaterial basadas en polietileno (PE), polipropileno (PP) o polietileno tereftalato (PET), con las propiedades deseadas en determinadas aplicaciones y sin tener que recurrir a estructuras multicapa multimaterial, las cuales presentan ciertas limitaciones en términos de reciclabilidad.

También se han tratado biopolímeros con estas tecnologías, en estos casos lo que se ha observado es que los tratamientos superficiales, como el electron-beam depolimeriza el material, acelerando su degradación.

Cabe mencionar que además de estudiar la influencia de estos tratamiento en los diferentes materiales, es necesario, en cada caso y para cada alimento, una evaluación completa del efecto de los diferentes tratamientos para determinar posibles cambios inducidos relacionados con la migración de aditivos, monómeros, oligómeros y otras posibles sustancias desde el material del envase hacia el alimento, para asegurar el cumplimiento de la legislación europea vigente sobre materiales en contacto con alimentos.

  • Por último, se ha trabajado en el desarrollo de microcápsulas activas para su incorporación en envases activos.

Las tecnologías de envasado se presentan como el “medio” para alargar la vida del producto envasado, potenciando o aprovechando las posibles interacciones del envase con el producto y/o el medio ambiente. Así nació el concepto de envase activo, un concepto innovador que surgió hace aproximadamente 10 años y que se basa en la interacción deseada y programada sobre el contenido. El envase activo se puede definir como el sistema alimento/envase/entorno que actúa de forma coordinada para mantener o incluso mejorar la salubridad, las propiedades organolépticas y calidad del alimento envasado, prolongando así su vida útil.

De este modo el envase juega un papel activo, dejando de ser un simple contenedor del alimento o una barrera física entre el alimento y el exterior.

Se conoce el efecto antimicrobiano y antioxidante de un gran número de sustancias, como son los ácidos orgánicos débiles (acético, benzoico, sórbico, cítrico) y sus sales, enzimas (lisozyma, glucosa oxidasa), metales (plata, cobre, zirconio) y extractos naturales de plantas (romero, ajo, tomillo, orégano). Pero presentan una limitación derivada de los problemas de organolépticos que pueden presentar sino son encapsulados.

ENVASE 4.0 ha desarrollo microcápsulas de alta resistencia térmica que permiten una liberación controlada de compuesto activos volátiles con actividad antimicrobiana pero que presentaban problemas organolépticos cuando son incorporados directamente en envases.

Los nuevos desarrollos de microcápsulas se incorporarán en aplicaciones de envase semi-rígido, rígido y flexible mediante impresión. Los envases desarrollados alargarán la vida de los productos envasados, sin presentar problemas organolépticos.

 

Uno de los casos de éxito es el estudio realizado para un envase para guacamole, conteniendo compuestos activos encapsulados y sin encapsular, donde se ha demostrado la funcionalidad del compuesto activo, consiguiendo una mejora en el aspecto físico del guacamole, cuando este es envasado contenido un 8% de principio activo en la formulación.

 



El proyecto ENVASE 4.0 cuenta con la financiación de la Conselleria de Economía Sostenible, Sectores Productivos, Comercio i Trabajo de la Generalitat Valenciana a través de ayudas del IVACE con la cofinanciación de los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020. Estas ayudas están dirigidas a centros tecnológicos de la Comunitat Valenciana para el desarrollo de proyectos de I+D de carácter no económico realizados en cooperación con empresas para el ejercicio 2020.

Las empresas que apoyan el proyecto son: Ducplast, Vallesplastic, Martínez Embutidos Regionales, ACSA, ITC Packaging y Termoenvas SL.

 

Notas:
1 Chou, N. J., & Chang, C. A. (1994). Surface modification of polymers. In H. M. Tong, S. P. Kowalczyk, R. Saraf, & N. J. Chou (Eds.), Characterization of polymers (pp. 169-197). Boston: Butterworth-Heinemann Inc.
2 Carrino, L.; Moroni, G.; Polini, W. J. Mater. (2002). Process. Technol., 121, 373−382.
3 Mafra, M.; Belmonte, T.; Poncin-Epaillard, F.; Maliska, A.; Cvelbar, U. (2009). Plasma Process. Polym., 6, S198−S203.
4 Morent, R., De Geyter, N., Desmet, T., Dubruel, P. & Leys, C. (2011). Plasma Process. Polym. 8, 171–190.
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