Los términos embalaje activo , embalaje inteligente y embalaje inteligente se refieren a los sistemas de embalaje amplificados que se utilizan con alimentos , productos farmacéuticos y otros tipos de productos. Ayudan a prolongar la vida útil, controlar la frescura, mostrar información sobre la calidad, mejorar la seguridad y mejorar la comodidad . [1]
Los términos suelen estar relacionados y pueden superponerse. El embalaje activo suele significar que tiene funciones activas más allá de la contención pasiva inerte y la protección del producto. [2] El embalaje inteligente suele implicar la capacidad de detectar o medir un atributo del producto, la atmósfera interior del paquete o el entorno de envío. Esta información se puede comunicar a los usuarios o puede activar funciones de embalaje activas. Se pueden emplear materiales programables , materiales inteligentes , etc. en los paquetes. Yam, Tashitov y Miltz han definido el embalaje inteligente como:
... un sistema de envasado capaz de llevar a cabo funciones inteligentes (como detectar, percibir, registrar, rastrear, comunicar y aplicar lógica científica) para facilitar la toma de decisiones con el fin de prolongar la vida útil, mejorar la seguridad, mejorar la calidad, proporcionar información y advertir sobre posibles problemas. [3]
Dependiendo de las definiciones de trabajo, algunos tipos tradicionales de envases pueden considerarse "activos" o "inteligentes". Más a menudo, los términos se utilizan con nuevos sistemas tecnológicamente avanzados: microelectrónica , aplicaciones informáticas , nanotecnología , etc.
Durante muchos años, se han utilizado desecantes para controlar el vapor de agua en un envase cerrado. Un desecante es una sustancia higroscópica que, por lo general, se presenta en una bolsa o sobre poroso que se coloca dentro de un envase sellado. Se han utilizado para reducir la corrosión de maquinaria y componentes electrónicos y para prolongar la vida útil de los alimentos sensibles a la humedad. En el caso de los envases farmacéuticos, un método habitual consiste en incluir un pequeño paquete de desecante en una botella. Recientemente se han desarrollado otros métodos para incluir desecantes adheridos a la superficie interior o en el material. [4] [5]
Los inhibidores de corrosión se pueden aplicar a los artículos para ayudar a prevenir la oxidación y la corrosión . Los inhibidores de corrosión volátiles (VCI) o inhibidores de corrosión en fase de vapor se pueden proporcionar dentro de un paquete en una bolsa o se pueden incorporar en una envoltura saturada de papel especial o película de plástico. Muchos de estos son sales orgánicas que se condensan en el metal para resistir la corrosión. Algunas películas también tienen capacidad de emitir VCI.
Hay películas disponibles con iones de cobre en la estructura del polímero, que neutralizan el gas corrosivo en un paquete y evitan el óxido.
Los VCI crean un entorno neutro en el embalaje. Funcionan según el principio de la diferencia de presión de vapor y provocan una reacción con metales y no metales, y con la humedad para evitar la corrosión. Existen diferentes formas de VCI disponibles, como papeles, plásticos , papeles de HDPE , aceites, espumas , chips, láminas de barrera de aluminio , burbujas y emisores que pueden evitar la corrosión en muchas etapas.
Los metales de transición traza en los alimentos, especialmente el hierro , pueden inducir la degradación oxidativa de muchos componentes de los alimentos, especialmente los lípidos, y causar cambios en la calidad de los productos. Los materiales de envasado activos quelantes de metales se fabrican inmovilizando compuestos activos quelantes de metales sobre el material de envasado activo tradicional. Los compuestos quelantes de metales inmovilizados en la superficie pueden eliminar los metales de transición del producto y mejorar la estabilidad oxidativa del producto. [6] La tecnología de envasado activo quelante de metales también es un envasado activo antioxidante que extenderá la vida útil de los productos de consumo al controlar la oxidación. Se sabe que la tecnología de envasado activo quelante de metales puede eliminar los conservantes alimentarios sintéticos (por ejemplo, EDTA ) del producto alimenticio. Esta tecnología se puede utilizar para abordar la creciente demanda de los consumidores de productos alimenticios sin aditivos y con etiquetas "limpias".
Los depuradores de oxígeno o absorbedores de oxígeno ayudan a eliminar el oxígeno de un paquete cerrado. El oxígeno provoca la aceleración de la degradación del producto y la oxidación de, por ejemplo, vitaminas y grasas al estimular la actividad microbiana . [7] Como resultado, el mal sabor, el mal olor, la decoloración y la degradación de los nutrientes pueden ser las consecuencias. Ejemplos de depuradores de oxígeno son pequeños paquetes o bolsitas que contienen hierro en polvo : a medida que el hierro se oxida, el oxígeno se elimina de la atmósfera circundante. También se pueden utilizar otros metales, como platino o paladio. También se pueden aplicar depuradores de oxígeno orgánicos, como tocoferoles , hidrocarburos insaturados , ácido ascórbico y depuradores de oxígeno basados en enzimas o microorganismos . Los sistemas más nuevos están en tarjetas o se pueden incorporar en películas de paquetes o estructuras moldeadas. [8] Además, las características físicas del propio embalaje ( tasa de transmisión de oxígeno - OTR) pueden determinar qué tan efectivo puede ser un absorbente de oxígeno y cuánto tiempo seguirá siendo efectivo. Un embalaje con un OTR bajo permitirá que entre menos oxígeno en el paquete cerrado a través de la propia barrera de polímero. [9]
En el caso de algunos productos, como el queso , desde hace tiempo es habitual enjuagar el envase con nitrógeno antes de sellarlo: el queso absorbe el nitrógeno inerte , lo que permite que el envase quede hermético . El nitrógeno elimina el oxígeno e interactúa con el queso para que el envase funcione.
Más recientemente, se han utilizado otras mezclas de gases dentro del envase para prolongar la vida útil. La mezcla de gases depende del producto específico y de sus mecanismos de degradación. Se han desarrollado algunos componentes de envases que incorporan química activa para ayudar a mantener determinadas atmósferas en los envases.
Existen captadores de oxígeno, generadores de dióxido de carbono , generadores de etanol, etc., disponibles para ayudar a mantener la atmósfera de un paquete en condiciones específicas.
Las frutas y verduras liberan etileno de forma natural, que tiene un papel fundamental en los procesos de crecimiento, maduración y germinación. [10] Para preservar la calidad de los alimentos a largo plazo, puede ser deseable inhibir la síntesis de etileno. Como tal, se pueden utilizar inhibidores de síntesis o depuradores. [11] Uno de los depuradores de etileno más comunes es el permanganato de potasio (KMnO 4 ), que normalmente se inmoviliza en gel de sílice o alúmina. Otros depuradores de etileno incluyen carbón activado o zeolitas . Alternativamente, se puede utilizar 1-metilciclopropeno (1-MCP) para inhibir la acción hormonal del etileno. [12]
Algunos indicadores de temperatura dan una señal visual de que se ha excedido una temperatura específica. Otros, los indicadores de temperatura por tiempo , señalan cuando se ha excedido una acumulación crítica de desviación de temperatura a lo largo del tiempo. Cuando el mecanismo del indicador está ajustado al mecanismo de degradación del producto, estos pueden proporcionar señales valiosas para los consumidores.
Los registradores de datos de temperatura digitales registran las temperaturas encontradas durante el envío. Estos datos se pueden utilizar para predecir la degradación del producto y ayudar a determinar si el producto es apto para la venta normal o si se requiere una venta urgente. También determinan el momento en que se excede la temperatura: esto se puede utilizar para indicar medidas correctivas.
Las tintas termocrómicas se utilizan a veces para señalar excesos o cambios de temperatura. Algunas son reversibles, mientras que otras tienen un cambio de color permanente. Se pueden utilizar solas o con otras funciones de embalaje, como códigos de barras .
Las tintas también pueden indicar la temperatura deseada por los consumidores. Por ejemplo, un tipo de lata de cerveza tiene tinta que muestra gráficamente cuándo se alcanza la temperatura ideal para beber. [13]
En el caso de las vacunas esenciales, los contenedores de envío con aislamiento son un embalaje pasivo que ayuda a controlar las fluctuaciones de temperatura que se observan incluso con una cadena de frío controlada . Además, a menudo se utilizan paquetes de gel para mantener la temperatura del contenido dentro de los rangos de temperatura aceptables especificados.
Algunos envases más nuevos tienen la capacidad de calentar o enfriar el producto para el consumidor. Estos tienen compartimentos separados donde las reacciones exotérmicas o endotérmicas proporcionan el efecto deseado. [14] Los envases de alimentos autocalentables están disponibles para varios productos.
Algunos envases tienen cierres u otros sistemas de dosificación que transforman el contenido de líquido a aerosol . Se utilizan para productos que van desde inhaladores de precisión para medicamentos hasta botellas con pulverizador de productos de limpieza para el hogar.
Algunos envases dosificadores de adhesivos epoxi de dos componentes hacen más que contener pasivamente los dos componentes. Al dispensarlos, algunos envases dosifican y mezclan los dos componentes para que el adhesivo funcione completamente en el punto de aplicación.
La capacidad de un envase para vaciar o dispensar completamente un líquido viscoso depende en cierta medida de la energía superficial de las paredes internas del recipiente. El uso de superficies superhidrofóbicas es útil, pero se puede mejorar aún más utilizando nuevas superficies impregnadas con lubricante. [15]
Los chips de identificación por radiofrecuencia (RFID) se están volviendo más comunes con la introducción de etiquetas inteligentes que se utilizan para rastrear y seguir paquetes y cargas unitarias a lo largo de la distribución. Los desarrollos más recientes incluyen el registro del historial de temperatura de los envíos y otras funciones de embalaje inteligente. La RFID se puede integrar en las etiquetas: etiquetas inteligentes .
Hay una variedad de métodos de impresión de seguridad , hologramas de seguridad y etiquetas especializadas disponibles para ayudar a confirmar que el producto en el paquete no es falsificado . Los chips RFID también se utilizan en esta aplicación.
La vigilancia electrónica de artículos (en el producto o en el paquete) se utiliza para ayudar a combatir el hurto en tiendas.
Las películas metalizadas se utilizan como susceptores para cocinar en hornos microondas . Estas aumentan la capacidad de calentamiento y ayudan a que los alimentos queden crujientes y dorados. Los recipientes de plástico aptos para microondas [16] también se utilizan para cocinar en microondas.
Los detectores de impactos han estado disponibles durante muchos años. Estos se colocan en el paquete o en el producto dentro del paquete para determinar si se ha producido un impacto excesivo. Los mecanismos de estos dispositivos de sobrecarga por impacto han sido sistemas de masa-resorte, imanes, gotas de tinte rojo y varios otros.
Recientemente, se han puesto a disposición registradores de datos digitales de vibraciones e impactos que permiten registrar con mayor precisión los impactos y vibraciones de los envíos. Estos se utilizan para supervisar envíos críticos y determinar si se requiere una inspección y calibración adicionales. También se utilizan para supervisar los tipos de impactos y vibraciones que se producen durante el transporte para su uso en pruebas de paquetes en un laboratorio.
Algunas películas de embalaje diseñadas contienen enzimas , agentes antimicrobianos, depuradores, pigmentos naturales y otros componentes activos para ayudar a controlar la degradación de los alimentos y prolongar la vida útil y la seguridad. [17] [18] El mecanismo se centra en prevenir el crecimiento de microorganismos patógenos o causantes de descomposición. [19]
Las almohadillas absorbentes de carne y los pañales para carne pueden contener antibacterianos y materiales que señalen la contaminación. [20]
Los códigos de barras se han utilizado durante mucho tiempo en los embalajes para identificar un artículo, facilitar la ruta, comunicar ubicaciones, etc. Existen muchas variedades de códigos de barras lineales. Algunos se apilan para proporcionar más información. Los códigos matriciales bidimensionales pueden tener una mayor densidad de información.
Los códigos QR se pueden utilizar en los envases para proporcionar información adicional sobre el producto a través de un escaneo con un teléfono inteligente. [21] Con las impresoras digitales, los códigos QR a nivel de unidad pueden convertirse en el equivalente de un identificador único o URL para cada envase y permitir otras interacciones con los consumidores, como proporcionar información específica sobre la trazabilidad del producto , [22] o implementar programas de fidelización . [23] Los códigos QR a nivel de unidad son fáciles de falsificar si no se utilizan características de seguridad adicionales, pero los datos de escaneo generados se pueden utilizar para la protección activa de la marca . [24] Se puede insertar una marca de agua digital o un gráfico seguro en el código QR para que sea sensible a la copia y permitir que los consumidores autentiquen los productos con un mayor nivel de seguridad.
El enlace digital GS1 [25] es un estándar para integrar identificadores de productos estandarizados GS1 en el identificador único, lo que permite que el mismo código QR (u otro portador de datos) proporcione información a los consumidores, minoristas y cadena de suministro. [26]
Los códigos impresos se pueden combinar con la impresión de seguridad para ampliar su uso. Por ejemplo, se puede utilizar tinta termocrómica para activar, cambiar o desactivar un código en función del historial de temperatura del artículo. [27] [28]
Se han desarrollado películas comestibles para permitir que los consumidores puedan comer el paquete junto con el producto.
Se ha demostrado que los materiales de envasado que incluyen nanopartículas de plata prolongan la vida útil de algunos alimentos. [30]
Se han desarrollado embalajes especiales para el envío de órganos que los mantienen vivos durante envíos prolongados. Los órganos están vivos y frescos para el trasplante. [31]
Varios paquetes utilizados por las empresas canadienses de cannabis utilizan envases activos para controlar los niveles de THC durante todo el proceso de producción. Esto se está implementando para garantizar la coherencia entre los productos y mejorar la gestión de la cadena de suministro, así como para ofrecer a los consumidores un mejor valor de compra. [ cita requerida ]
Los envases activos suelen estar diseñados para interactuar con el contenido del envase, por lo que suele ser necesario un cuidado especial en el caso de los envases activos o inteligentes que son materiales que entran en contacto con los alimentos . [32]
Los envasadores de alimentos toman precauciones adicionales con algunos tipos de envases activos. Por ejemplo, cuando se reduce la atmósfera de oxígeno en un envase para prolongar la vida útil, es necesario considerar la posibilidad de controlar las bacterias anaeróbicas . Asimismo, cuando una atmósfera controlada reduce la apariencia de degradación de los alimentos, los consumidores deben disponer de un medio para determinar si existe degradación real.
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