El envasado en atmósfera modificada ( MAP ) es la práctica de modificar la composición de la atmósfera interna de un paquete (comúnmente paquetes de alimentos, medicamentos, etc.) para mejorar la vida útil . [1] [2] La necesidad de esta tecnología para los alimentos surge de la corta vida útil de los productos alimenticios como carne, pescado, aves y lácteos en presencia de oxígeno . En los alimentos, el oxígeno está fácilmente disponible para las reacciones de oxidación de lípidos . El oxígeno también ayuda a mantener altas tasas de respiración de los productos frescos, lo que contribuye a acortar la vida útil. [3] Desde un aspecto microbiológico, el oxígeno fomenta el crecimiento de microorganismos aeróbicos de descomposición . [2] Por lo tanto, la reducción de oxígeno y su reemplazo con otros gases puede reducir o retrasar las reacciones de oxidación y el deterioro microbiológico. Los eliminadores de oxígeno también se pueden utilizar para reducir el pardeamiento debido a la oxidación de lípidos al detener el proceso químico autooxidativo . Además, el MAP cambia la atmósfera gaseosa incorporando diferentes composiciones de gases.
El proceso de modificación generalmente reduce la cantidad de oxígeno (O2 ) en el espacio de cabeza del envase. El oxígeno puede reemplazarse por nitrógeno (N2 ) , un gas comparativamente inerte, o dióxido de carbono (CO2 ) . [2]
Se puede conseguir una atmósfera estable de gases en el interior del envase mediante técnicas activas, como la inyección de gas y el vacío compensado, o de forma pasiva mediante el diseño de películas “transpirables”.
Los primeros efectos beneficiosos registrados del uso de atmósfera modificada se remontan a 1821. Jacques Étienne Bérard , profesor de la Facultad de Farmacia de Montpellier, Francia , informó sobre un retraso en la maduración de la fruta y una mayor vida útil en condiciones de almacenamiento con bajo nivel de oxígeno. [4] El almacenamiento en atmósfera controlada (CAS) se utilizó desde la década de 1930, cuando los barcos que transportaban manzanas y peras frescas tenían altos niveles de CO 2 en sus salas de almacenamiento para aumentar la vida útil del producto. [5] En la década de 1970, los paquetes de MA llegaron a las tiendas cuando el tocino y el pescado se vendían en paquetes minoristas en México. Desde entonces, el desarrollo ha sido continuo y el interés en MAP ha crecido debido a la demanda de los consumidores.
La atmósfera dentro del paquete se puede modificar de forma pasiva o activa. [6] En el MAP pasivo, la alta concentración de CO2 y los bajos niveles de O2 en el paquete se logran con el tiempo como resultado de la respiración del producto y las tasas de transmisión de gas de la película de embalaje. Este método se utiliza comúnmente para frutas y verduras frescas que respiran. La reducción de O2 y el aumento de CO2 ralentizan la tasa de respiración, conservan la energía almacenada y, por lo tanto, prolongan la vida útil . [7] Por otro lado, el MA activo implica el uso de sistemas activos como depuradores o emisores de O2 y CO2 , absorbentes de humedad, depuradores de etileno , emisores de etanol y descarga de gas en la película de embalaje o contenedor para modificar la atmósfera dentro del paquete. [7]
La mezcla de gases seleccionada para un paquete MA depende del tipo de producto, los materiales de embalaje y la temperatura de almacenamiento. La atmósfera en un paquete MA consiste principalmente en cantidades ajustadas de N 2 , O 2 y CO 2. [6] [8] La reducción de O 2 promueve el retraso de las reacciones de deterioro en los alimentos, como la oxidación de lípidos , las reacciones de pardeamiento y el crecimiento de organismos de descomposición. [5] [6] Se utilizan niveles bajos de O 2 de 3-5% para reducir la tasa de respiración en frutas y verduras. [6] Sin embargo, en el caso de la carne roja, se utilizan niveles altos de O 2 (~80%) para reducir la oxidación de la mioglobina y mantener un atractivo color rojo brillante de la carne. [9] No se requiere la mejora del color de la carne para la carne de cerdo, aves y carnes cocidas; por lo tanto, se utiliza una mayor concentración de CO 2 para extender la vida útil. [8] Los niveles superiores al 10% de CO 2 son fitotóxicos para frutas y verduras, por lo que el CO 2 se mantiene por debajo de este nivel.
El N2 se utiliza principalmente como gas de relleno para evitar el colapso del envase. [5] [8] Además, también se utiliza para prevenir la rancidez oxidativa en productos envasados como snacks desplazando el aire atmosférico, especialmente el oxígeno, extendiendo así la vida útil. [5] [8] El uso de gases nobles como el helio (He), el argón (Ar) y el xenón (Xe) para reemplazar el N2 como gas de equilibrio en el MAP también se puede utilizar para conservar y extender la vida útil de frutas y verduras frescas y mínimamente procesadas. Sus efectos beneficiosos se deben a su mayor solubilidad y difusividad en agua, lo que los hace más eficaces para desplazar el O2 de los sitios celulares y los receptores enzimáticos de O2 . [ 10]
Se ha generado un debate sobre el uso de monóxido de carbono (CO) en el envasado de carne roja debido a su posible efecto tóxico sobre los trabajadores del envasado. [9] Su uso da como resultado un color rojo más estable de la carboximioglobina en la carne, lo que genera otra preocupación de que puede enmascarar evidencia de deterioro en el producto. [5] [9]
Las concentraciones bajas de O2 y altas de CO2 en los paquetes son efectivas para limitar el crecimiento de bacterias Gram negativas , mohos y microorganismos aeróbicos, como Pseudomonas spp. Un alto nivel de O2 combinado con un alto nivel de CO2 podría tener efectos bacteriostáticos y bactericidas mediante la supresión de aerobios por un alto nivel de CO2 y de anaerobios por un alto nivel de O2 . [ 10] El CO2 tiene la capacidad de penetrar la membrana bacteriana y afectar el pH intracelular . Por lo tanto, la fase de retraso y el tiempo de generación de microorganismos de descomposición aumentan, lo que da como resultado una extensión de la vida útil de los alimentos refrigerados . [9] Dado que el crecimiento de microorganismos de descomposición se suprime mediante MAP, la capacidad de los patógenos para crecer aumenta potencialmente. Los microorganismos que pueden sobrevivir en un entorno con poco oxígeno, como Campylobacter jejuni , Clostridium botulinum , E. coli , Salmonella , Listeria y Aeromonas hydrophila, son una preocupación importante para los productos envasados MA. [7] Los productos pueden parecer organolépticamente aceptables debido al crecimiento retardado de los microorganismos que causan el deterioro, pero pueden contener patógenos dañinos. [7] Este riesgo se puede minimizar mediante el uso de obstáculos adicionales, como el control de la temperatura (mantener la temperatura por debajo de los 3 grados C), la reducción de la actividad del agua (menos de 0,92), la reducción del pH (por debajo de 4,5) o la adición de conservantes como el nitrito para retrasar la actividad metabólica y el crecimiento de patógenos. [8]
Las películas flexibles se utilizan habitualmente para productos como productos frescos, carnes, pescados y pan, ya que proporcionan una permeabilidad adecuada para que los gases y el vapor de agua alcancen la atmósfera deseada. Las bandejas preformadas se forman y se envían a la planta de envasado de alimentos donde se llenan. A continuación, el espacio libre del paquete se modifica y se sella. Las bandejas preformadas suelen ser más flexibles y permiten una gama más amplia de tamaños en comparación con los materiales de envasado termoformados , ya que se pueden manipular bandejas de diferentes tamaños y colores sin riesgo de dañar el paquete. [11] Sin embargo, los envases termoformados se reciben en la planta de envasado de alimentos como un rollo de hojas. Cada hoja se somete a calor y presión, y se forma en la estación de envasado. Después del formado, el paquete se llena con el producto y luego se sella. [12] Las ventajas que tienen los materiales de envasado termoformados sobre las bandejas preformadas están relacionadas principalmente con el coste: los envases termoformados utilizan entre un 30% y un 50% menos de material y se transportan como rollos de material. Esto supondrá una reducción significativa de los costes de fabricación y transporte. [11]
Al seleccionar películas de embalaje para MAP de frutas y verduras, las principales características a considerar son la permeabilidad al gas, la tasa de transmisión de vapor de agua, las propiedades mecánicas, la transparencia, el tipo de paquete y la confiabilidad del sellado. [6] Las películas de embalaje utilizadas tradicionalmente como LDPE (polietileno de baja densidad), PVC (cloruro de polivinilo), EVA (etileno-acetato de vinilo) y OPP ( polipropileno orientado ) no son lo suficientemente permeables para productos altamente respirables como productos frescos cortados, hongos y brócoli. Como las frutas y verduras son productos respirables, existe la necesidad de transmitir gases a través de la película. Las películas diseñadas con estas propiedades se denominan películas permeables. Otras películas, llamadas películas de barrera, están diseñadas para evitar el intercambio de gases y se utilizan principalmente con productos no respirables como carne y pescado.
Las películas MAP desarrolladas para controlar el nivel de humedad, así como la composición del gas en el envase sellado, son beneficiosas para el almacenamiento prolongado de frutas, verduras y hierbas frescas que son sensibles a la humedad. Estas películas se conocen comúnmente como películas de envasado con atmósfera modificada/humedad modificada (MA/MH).
En el uso de máquinas de envasado de formado, llenado y sellado, la función principal es colocar el producto en una bolsa flexible adecuada para las características deseadas del producto final. Estas bolsas pueden ser preformadas o termoformadas. El alimento se introduce en la bolsa, se cambia la composición de la atmósfera del espacio de cabeza dentro del paquete; luego se sella con calor. [11] Este tipo de máquinas se denominan típicamente de envoltura tipo almohada, que forman, llenan y sellan el producto de manera horizontal o vertical. [5] Las máquinas de envasado de formado, llenado y sellado se utilizan generalmente para operaciones a gran escala.
En cambio, las máquinas de cámara se utilizan para procesos por lotes. Se llena un envoltorio preformado con el producto y se introduce en una cavidad. Se cierra la cavidad y se aplica vacío a la cámara y se introduce la atmósfera modificada según se desee. El sellado del paquete se realiza mediante barras de sellado calentadas y, a continuación, se retira el producto. Este proceso por lotes requiere mucha mano de obra y, por lo tanto, un período de tiempo más largo; sin embargo, es relativamente más barato que las máquinas de envasado que están automatizadas. [11]
Además, las máquinas de snorkel se utilizan para modificar la atmósfera dentro de un paquete después de que el alimento se ha llenado. El producto se coloca en el material de embalaje y se posiciona en la máquina sin la necesidad de una cámara. A continuación, se inserta una boquilla, que es el snorkel, en el material de embalaje. Esta hace el vacío y luego descarga la atmósfera modificada en el paquete. Se retira la boquilla y el paquete se sella con calor. Este método es adecuado para operaciones a granel y de gran tamaño. [11]
Muchos productos como carnes rojas, mariscos, frutas y verduras mínimamente procesadas, ensaladas, pastas, quesos, productos de panadería, aves, carnes cocidas y curadas, comidas preparadas y alimentos secos se envasan bajo MA. [4] En la siguiente tabla se muestra un resumen de las mezclas de gases óptimas para productos MA.
Envasado en atmósfera modificada para diferentes productos alimenticios y mezclas óptimas de gases [2]
Se puede utilizar atmósfera modificada para almacenar granos.
El CO2 evita que los insectos y, según la concentración, el moho y la oxidación dañen el grano. El grano almacenado de esta manera puede permanecer comestible durante aproximadamente cinco años. [13] Un método consiste en colocar un bloque de hielo seco en el fondo y llenar la lata con el grano. Otro método consiste en purgar el recipiente desde el fondo con dióxido de carbono gaseoso desde un cilindro o un recipiente de suministro a granel.
El gas nitrógeno ( N2 ) en concentraciones del 98% o más también se utiliza eficazmente para matar insectos en el grano a través de hipoxia . [14] Sin embargo, el dióxido de carbono tiene una ventaja a este respecto, ya que mata organismos a través de hipercapnia e hipoxia (dependiendo de la concentración), pero requiere concentraciones de aproximadamente más del 35%. [15] Esto hace que el dióxido de carbono sea preferible para la fumigación en situaciones en las que no se puede mantener un sello hermético .
El almacenamiento hermético de granos depende de la respiración de los granos, los insectos y los hongos, que pueden modificar la atmósfera cerrada lo suficiente como para controlar las plagas de insectos. Este es un método muy antiguo, [16] y que tiene equivalentes modernos. El éxito del método depende de tener la combinación correcta de sellado, humedad del grano y temperatura. [17]
Un proceso patentado utiliza células de combustible para agotar y mantener automáticamente el agotamiento del oxígeno en un contenedor de transporte que contiene, por ejemplo, pescado fresco. [18]
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