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Envasado de alimentos

Prueba de atmósfera modificada en una bolsa de plástico de zanahorias

El embalaje de alimentos es un sistema de embalaje diseñado específicamente para alimentos y representa uno de los aspectos más importantes entre los procesos involucrados en la industria alimentaria, ya que proporciona protección contra alteraciones químicas, biológicas y físicas. [1] El objetivo principal del embalaje de alimentos es proporcionar un medio práctico para proteger y entregar productos alimenticios a un costo razonable y al mismo tiempo satisfacer las necesidades y expectativas tanto de los consumidores como de las industrias. [1] [2] Además, las tendencias actuales como la sostenibilidad , la reducción del impacto ambiental y la extensión de la vida útil se han convertido gradualmente en uno de los aspectos más importantes en el diseño de un sistema de embalaje. [3]

Historia

El envasado de productos alimenticios ha experimentado una gran transformación en el uso y la aplicación de la tecnología desde la Edad de Piedra hasta la revolución industrial :

7000 a. C.: Adopción de la cerámica y el vidrio, que dieron lugar a la industrialización alrededor del año 1500 a. C. [4]

1700: Se introduce la primera producción industrial de hojalata en Inglaterra (1699) y en Francia (1720). Posteriormente, la marina holandesa comienza a utilizar este tipo de envases para prolongar la conservación de los productos alimenticios. [5]

1804: Nicolas Appert, en respuesta a las consultas sobre cómo prolongar la vida útil de los alimentos para el ejército francés, empleó botellas de vidrio junto con el tratamiento térmico de los alimentos. En esta aplicación, el vidrio fue reemplazado por latas de metal. [6] Sin embargo, todavía hay un debate en curso sobre quién introdujo por primera vez el uso de hojalata como envase de alimentos. [5]

1870: Se inicia el uso del cartón y se patentan los materiales corrugados. [7]

Década de 1880: Primer cereal envasado en una caja plegable por Quaker Oats. [8]

Década de 1890: William Painter patentó el tapón corona para botellas de vidrio. [9]

Años 50: El químico estadounidense William R. Scholle inventó el sistema bag-in-box , inicialmente para líquidos ácidos, pero rápidamente se utilizó también para líquidos alimenticios.

Década de 1960: Desarrollo de las latas de metal de dos piezas embutidas y planchadas en las paredes [ se necesita más explicación ] en los EE. UU., junto con el abridor de anilla y el envase de cartón Tetra Brik Aseptic. [10]

Década de 1970: Se introdujo el sistema de código de barras en la industria minorista y manufacturera. Se introdujo la tecnología de moldeo por soplado de botellas de plástico PET, que se utiliza ampliamente en la industria de las bebidas. [11]

Década de 1990: La aplicación de la impresión digital en envases de alimentos se adoptó ampliamente.

Los envases de plástico comenzaron a utilizarse durante la Segunda Guerra Mundial , aunque los materiales empleados en su fabricación (como el nitrato de celulosa, el estireno y el cloruro de vinilo) se descubrieron en el siglo XIX. [12]

Funciones

El embalaje y el etiquetado de los envases tienen varios objetivos: [13] [14]

Tipos

El diseño de los envases puede variar en gran medida en función de la función que se les dé a los distintos tipos de envases y contenedores, y en función de los productos alimenticios y su función, como por ejemplo: [16]

Dado que casi todos los productos alimenticios se envasan de alguna manera, el envasado de alimentos es fundamental y omnipresente. [17] Además, al permitir la creación y estandarización de marcas, brinda la oportunidad de realizar publicidad significativa, una distribución extensiva y una comercialización masiva. [17] Por lo tanto, es necesario hacer una distinción entre los distintos tipos (o niveles) de envasado.

Embalaje primario

El embalaje primario está en contacto directo con los productos alimenticios, creando el espacio libre ideal para ellos y al mismo tiempo brindándoles protección contra alteraciones externas. Además, el embalaje primario, también conocido como embalaje minorista o unidades de consumo, es responsable de los aspectos de comercialización del embalaje de alimentos. [5] Por lo general, los materiales de embalaje utilizados en el nivel primario incluyen cajas de cartón, bandejas de plástico, botellas de vidrio y estructuras multicapa ( Tetra Pak ).

Embalaje secundario

El embalaje secundario contiene una serie de paquetes primarios en una caja que suele estar hecha de cartón corrugado . Por lo tanto, el nivel secundario es un soporte de distribución física para los paquetes primarios, lo que facilita su manipulación durante el transporte. Ocasionalmente, se puede utilizar como una ayuda en puntos de venta minorista o supermercados para la exhibición de productos básicos. [5]

Embalaje terciario

El embalaje exterior, conocido como embalaje terciario, facilita la manipulación, el almacenamiento y la distribución segura de los paquetes primarios y secundarios a granel, lo que proporciona una mayor protección al producto y, al mismo tiempo, crea una forma sencilla de transportar grandes cantidades de materiales. El tipo de embalaje terciario más conocido comprende un palé envuelto de cartón corrugado. [18]

Galería

Maquinas de embalaje

La elección de la maquinaria de envasado requiere tener en cuenta, como mínimo, las capacidades técnicas, los requisitos laborales, la seguridad de los trabajadores, la capacidad de mantenimiento , la facilidad de servicio, la fiabilidad , la capacidad de integración en la línea de envasado, el coste de capital, el espacio disponible, la flexibilidad (cambio de formato, materiales, etc.), el uso de energía, la calidad de los paquetes salientes, las cualificaciones (para alimentos, productos farmacéuticos, etc.), el rendimiento, la eficiencia, la productividad y la ergonomía . [19]

Las máquinas envasadoras pueden ser de los siguientes tipos generales:

Reducción de envases de alimentos

Los envases reducidos y sostenibles son cada vez más frecuentes, aunque el exceso de envases sigue siendo habitual. Las motivaciones pueden ser las regulaciones gubernamentales, la presión de los consumidores, la presión de los minoristas y el control de costes. La reducción de envases suele suponer un ahorro en costes de envasado. En el Reino Unido, una encuesta de la Asociación de Gobiernos Locales elaborada por la Oficina de Investigación de Mercados Británica comparó una serie de puntos de venta para comprar 29 alimentos comunes y descubrió que los pequeños minoristas locales y los comerciantes de los mercados "producían menos envases y más que podían reciclarse que los supermercados más grandes ". [20]

Cuadro de diseño de embalaje óptimo

En las últimas décadas, la creciente demanda de los consumidores y los gobiernos de un diseño de envases más sostenible y ecológico ha llevado a la industria alimentaria a rediseñar y proponer soluciones de envasado alternativas. [21] Sin embargo, al diseñar un sistema de envasado completamente nuevo, se deben tener en cuenta varias variables. Como se muestra en el gráfico de diseño de envases óptimo, un diseño de envase ideal solo debe utilizar la cantidad adecuada de los materiales apropiados para proporcionar el rendimiento deseado para un producto específico. [22] [23] [24]

El envasado de alimentos es a menudo necesario o incluso esencial para proteger los alimentos, mantenerlos seguros y, por lo tanto, evitar pérdidas sustanciales de alimentos. Sin embargo, hoy en día, el envasado de alimentos está fuertemente asociado con riesgos ambientales y riesgos para la salud de los consumidores. Para ayudar a los profesionales del envasado a abordar este desafío, una plataforma de envasado de alimentos responsable (FitNESS Food Packaging) [25] fue creada en 2017 por 11 socios europeos, para proporcionar cursos de capacitación tanto generales como en profundidad sobre el diseño de envases de alimentos responsables. [26] Desarrollada con financiación del programa Erasmus+ de la Unión Europea , esta plataforma incluye el aprendizaje para optimizar muchos criterios a veces contradictorios en todos los aspectos del envasado de alimentos, desde su producción y uso hasta su reutilización, reciclaje y eliminación. [26]

Fin de uso

Reciclaje de envases alimentarios

Los envases de alimentos se crean mediante el uso de una amplia variedad de plásticos y metales, papeles y materiales de vidrio. El reciclaje de estos productos difiere del acto de reutilizarlos literalmente porque el proceso de reciclaje tiene su propio algoritmo que incluye la recolección, el abastecimiento, el procesamiento, la fabricación y la comercialización de estos productos. Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , la tasa de reciclaje ha ido aumentando de forma constante, y los datos indican que en 2018, la tasa de reciclaje de los envases y contenedores generados fue del 53,9 por ciento. [38]

La calidad y la seguridad del producto son la responsabilidad más importante del envase. Sin embargo, cada vez hay más demandas de que los envases se diseñen, fabriquen, consuman y reciclen de una manera más sostenible debido a la creciente contaminación relacionada con los envases y los residuos alimentarios . Se ha estimado que solo el 10,33% de todos los residuos sólidos urbanos (RSU), que representan hasta el 30,3% de los residuos totales, se reciclan en nuevos productos a nivel mundial. [28]
Sin embargo, dependiendo del nivel de embalaje y de los materiales que se utilicen durante su fabricación, el final de la vida útil de un envase puede variar completamente. A pesar de que un proceso de reciclaje suele ser el camino deseado, muchas complicaciones pueden conducir a destinos menos sostenibles. [27]

Tendencias en el packaging alimentario

Barreras para envases de alimentos

Procesos físicos que intervienen en la permeabilidad de una molécula de gas a través de un material de embalaje

Un requisito crítico en el envasado de alimentos está representado por las propiedades de barrera contra la permeación de gases, vapor de agua y compuestos aromáticos del sistema de envasado. De hecho, las interacciones químicas entre los productos y el medio ambiente son las principales razones de la vida útil inadecuada y los fenómenos de deterioro. [47] Por lo tanto, la evaluación del intercambio de gases mediante la permeación de moléculas de gas es un aspecto crucial en el diseño de un producto.

La permeación de una molécula de gas a través de un sistema de envasado es un proceso físico compuesto de tres fenómenos independientes: la adsorción de la molécula a la superficie exterior del envase; la difusión de la molécula a través de la sección del envase; y la desorción en el espacio de cabeza interno. [48] Bajo el supuesto de una condición de estado estable, los procesos físicos involucrados en la permeación se pueden modelar mediante ecuaciones simples. [49] En particular, la difusión de una molécula de permeante depende de la diferencia de concentración entre los dos lados del sistema de envasado, que actúa como una fuerza impulsora, creando así un flujo difusivo siguiendo la primera ley de difusión de Fick . [5]

Además, se necesitan otras suposiciones, como la ausencia de interacción química entre el penetrante y el material de embalaje y el hecho de que el flujo de difusión debe seguir solo una dirección. [50] Los procesos de adsorción/desorción de la molécula de un permeante normalmente exhiben una dependencia lineal con el gradiente de presión parcial a través de la capa de barrera mientras mantienen el supuesto de condición de transporte de estado estable y exhiben una concentración menor que la solubilidad máxima del penetrante, adhiriéndose así a la ley de solubilidad de Henry . [51]

El tipo de permeante, el espesor de la capa de barrera, las permeabilidades específicas de las películas de embalaje contra gases o vapores, el área permeable del embalaje, la temperatura y el gradiente de presión o concentración entre los lados interior y exterior de la barrera pueden tener un impacto en la permeabilidad de un sistema. [52]

El intercambio de gases que se produce entre el sistema de envasado y el entorno externo tiene un impacto significativo en la calidad y seguridad de los productos alimenticios. Los procesos físico-químicos y biológicos no controlados, como la oxidación de vitaminas, el crecimiento microbiano excesivo y el deterioro de los alimentos envasados, pueden generar condiciones inadecuadas dentro del espacio de cabeza del envase, reduciendo así su vida útil. [17] Por lo tanto, el sistema de envasado debe diseñarse para crear las condiciones ideales para el producto seleccionado, evitando el intercambio excesivo de gases. [48]

Entre los permeantes que pueden afectar las propiedades organolépticas de los alimentos, el oxígeno y el vapor de agua son los más importantes. Estos permeantes afectan varios procesos bioquímicos en los productos alimenticios, como la maduración, la degradación, la hidratación/deshidratación, el crecimiento microbiano y la oxidación de vitaminas; también tienen un impacto en las propiedades organolépticas, causando sabores desagradables, pérdida excesiva de peso, cambios de textura y, en general, acortando la vida útil. [45]

Para cuantificar las propiedades de barrera de un sistema de envasado, normalmente se evalúa la permeación de oxígeno y vapor de agua midiendo la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) y la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR), respectivamente.

Barrera de oxígeno

Configuración de celda de permeación para la medición de la tasa de transmisión de oxígeno

La tasa de transmisión de oxígeno de un gas a través del embalaje se define como la cantidad de oxígeno que permea por unidad de área permeable y unidad de tiempo en un sistema de embalaje considerando condiciones de prueba estandarizadas (23 °C y 1 atm de diferencia de presión parcial). Es una herramienta eficaz para estimar las propiedades de barrera de un determinado material. [53] La determinación de la OTR se lleva a cabo generalmente por medio de un método de estado estable e isostático, informado por la ASTM D 3985 o ASTM F 1307, que contienen respectivamente un protocolo estandarizado para las mediciones de la OTR de varios tipos de embalaje. [49]

La instrumentación típica consiste en una celda de permeación compuesta por dos cámaras distintas separadas por el material probado; una de las cámaras se llena con un gas portador (por ejemplo, nitrógeno ), mientras que la otra con oxígeno , creando así la fuerza impulsora necesaria para permitir que el oxígeno permee a través del material de la barrera.

Barrera de vapor de agua

Dispositivo de medición de la tasa de transmisión de vapor de agua, que consiste en vasos de acero inoxidable llenos de agua o un desecante.

Al mismo tiempo que se mantiene la propiedad de barrera de oxígeno, se debe minimizar la permeabilidad del vapor de agua a través de un sistema de envasado de alimentos para prevenir eficazmente los cambios físicos y químicos relacionados con un contenido excesivo de humedad. [52] Las propiedades de barrera de humedad de un material se pueden evaluar midiendo la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR), que se puede definir como la cantidad de vapor de agua por unidad de área y unidad de tiempo que pasa a través de la película de envasado. [48]

Las mediciones WVTR, al igual que las OTR, cumplen con los estándares para pruebas estandarizadas, tal como se describe en la norma ASTM E96 (métodos estándar para la transmisión de vapor de agua de materiales). Un plato de prueba impermeable (como una taza de acero inoxidable) y una cámara de prueba donde la temperatura y la humedad relativa (RH) se pueden ajustar de acuerdo con la especificación estándar, conforman la instrumentación básica utilizada en dichas pruebas.

Otros vapores

Aunque tanto el oxígeno como el vapor de agua representan los permeantes más estudiados en la aplicación del envasado de alimentos, otros gases como el dióxido de carbono (CO2 ) y el nitrógeno (N2 ) también tienen gran relevancia en la conservación de los productos alimenticios. De hecho, el N2 y el CO2 se han empleado en la tecnología de envasado en atmósfera modificada (MAP) para establecer las condiciones correctas dentro del espacio de cabeza del envase para reducir el deterioro de los alimentos. [54]

Seguridad alimentaria y salud pública

Es fundamental mantener la seguridad alimentaria durante el procesamiento, [55] el envasado, el almacenamiento, la logística (incluida la cadena de frío ), la venta y el uso. El cumplimiento de las regulaciones aplicables es obligatorio. Algunas son específicas de cada país, como la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. y el Departamento de Agricultura de los EE. UU .; otras son regionales, como la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria . A veces se utilizan programas de certificación como la Iniciativa Global de Seguridad Alimentaria . Las consideraciones sobre el envasado de alimentos pueden incluir: uso de análisis de peligros y puntos críticos de control , protocolos de verificación y validación , buenas prácticas de fabricación , uso de un sistema de gestión de calidad eficaz , sistemas de seguimiento y rastreo y requisitos para el contenido de la etiqueta . Se utilizan materiales especiales en contacto con alimentos cuando el paquete está en contacto directo con el producto alimenticio. Dependiendo de la operación de envasado y del alimento, la maquinaria de envasado a menudo necesita procedimientos de limpieza y lavado diarios específicos. [56]

Los riesgos para la salud de los materiales y productos químicos que se utilizan en los envases de alimentos deben controlarse cuidadosamente. [57] Los carcinógenos , productos químicos tóxicos , mutágenos , etc. deben eliminarse del contacto con los alimentos y de su posible migración a los mismos. [58] [59] Además, los consumidores deben ser conscientes de ciertos productos químicos que se envasan exactamente como productos alimenticios para atraerlos. La mayoría de ellos tienen imágenes de frutas y los envases también se parecen a los paquetes de alimentos. Sin embargo, pueden ser consumidos por niños o adultos descuidados y provocar intoxicación. [60] Los microplásticos y las nanopartículas de los envases de plástico son una preocupación cada vez mayor. [61] [62]

Fabricación

Las líneas de envasado pueden tener una variedad de tipos de equipos: la integración de sistemas automatizados puede ser un desafío. [38] Todos los aspectos de la producción de alimentos, incluido el envasado, están estrictamente controlados y tienen requisitos regulatorios. Se necesitan uniformidad, limpieza y otros requisitos para mantener las Buenas Prácticas de Manufactura .

La gestión de la seguridad de los productos es vital. Debe existir un sistema de gestión de la calidad completo. El análisis de peligros y puntos críticos de control es una metodología que ha demostrado ser útil. Sperber, William H.; Stier., Richard F. (diciembre de 2009). "Happy 50th Birthday to HACCP: Retrospective and Prospective". Revista FoodSafety . págs. 42–46 . Consultado el 11 de enero de 2015 . La verificación y validación implican la recopilación de pruebas documentales de todos los aspectos del cumplimiento. La garantía de calidad se extiende más allá de las operaciones de envasado y abarca la distribución y la gestión de la cadena de frío.

Véase también

descartado, perdido o sin comer

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Bibliografía

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