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VI Panorámica Actual Ind Alimentaria, Tarrasa, Feb 08
Juan I. Maté, Univ. Pública de Navarra
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Películas Comestibles y Biodegradables: Oportunidades y Usos
Juan Ignacio Maté CaballeroDepartamento de Tecnología de AlimentosUniversidad Pública de Navarrajuan.mate@unavarra.es
VI PANORVI PANORÁÁMICA ACTUAL DE MICA ACTUAL DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIALA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Tecnología de Alimentos, UPNA
Dep. de Tecnología de AlimentosGrupo de Investigación ALITEC
EnologíaFrutas y verduras 4ª gamaModelización y optimizaciónDesarrollo y aplicación de
Recubrimientos Comestibles
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Películas Comestibles y Biodegradables
Introducción
Materiales y Usos
Investigación en la Universidad Pública de
Navarra
Película o Recubrimiento Comestible
Capa continua de material comestibleRecubrimiento o Coating: Capa formada sobre la superficie de del alimentoPelícula o Film: Capa formada previamente a su aplicación sobre el alimento
¿UTILIDAD EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA?Mejora la calidad de los alimentosMejora el envase de los alimentos
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Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos
Barrera a la transferencia de materiaControl de migraciones
Gases, lípidos, aromas, vapor de aguaEntre el alimento y el medio ambienteEntre distintos alimentos
O2, CO2 H2O
Aromas, lípidos
Food
Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos
Control condiciones superficialespH, agentes antifúngicos, antioxidantesDifusión controlada de aditivos
Tiempo
Tiempo
Aditivo sobre alimento
Aditivo en recubrimiento
Food
Food
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Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos
Manejo de los alimentosIntegridad Física
Mejora de las propiedades mecánicas
Mejora de la aparienciaBrillo, color, sal, azúcar
Recubrimientos sobre el Envase Alimentario
Potencia la simplificación del envaseEnvase más económico y más reciclable
Protección después de abrir el envase
Food
Film multicapa
Sin recubrimiento
Food
Film monocapa
Con recubrimiento
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Películas biodegradables
Una película biodegradable es una capa continua de material biodegradable¿Interés?
Plásticos grave problema medio ambiental>25% volumen de residuos sólidos son plásticosFuente no renovable
Búsqueda de alternativa biodegradableDesarrollo de microorganismos para plásticosDesarrollo de biopolímeros para microorganismos
Biodegradación
Polímero
DEPOLIMERIZACIÓN
MINERALIZACION
CO2 H2O CH4
¿Velocidad deBiodegradación?
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Propiedades Funcionales
Macromolécula+ Aditivos
FILMS
Dispersión
Condicionesde dispersión
Evaporacióndel solvente
Termo-moldeado
Tg, Tf, Th
Condiciones de moldeado
Formación de las Películas
Películas Comestibles y Biodegradables
Introducción
Materiales y Usos
Investigación en la Universidad Pública de
Navarra
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Materiales para Películas Comestibles o Biodegradables
Hidratos de carbono
Proteínas
Poliésteres microbianos
Polímeros sintéticos biodegradables
Hidratos de carbono
Celulosa y derivadosAlmidón y derivados
PectinasGomas
AlginatosCarragenatos
Quitosano
PullulanLevanElsinanGomas
ALGASPLANTAS
CRUSTÁCEOSMICROBIOS
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Polímeros derivados de la celulosa
Celofán
Acetato de celulosa
Éteres de celulosa(MC, HPC, HPMC)
CH2OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH
n
O O
O
Características polímeros derivados de la celulosa
ModeradaPobreBuenaBarrera O2
BuenasModeradasBuenasPropiedades mecánicas
ComestibleBiodegradableBiodegradableBiod./Comes.
SolubleInsolubleInsolubleSolubilidad H2O
DispersiónExtrusiónDispersiónPreparación
Éteres de Celulosa
Acetato de CelulosaCelofán
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Aplicaciones del celofán
Caramelos
Panadería
Productos cárnicos
Aplicaciones de Films de Éteres de Celulosa
Recubrimientos sobre frituras
Barrera al oxígeno (en láminas de almendra)
Bolsas solubles de aditivos
Control de respiración en frutas y verduras
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Polímero de reserva del reino vegetal
Hidrocoloide más utilizado en la industria alimentaria
Almidón industrial de cereales o tubérculos (maíz, patata, tapioca, arroz, trigo)
Almidón
Estructura del Almidón
O
OH
OH
O
OH
OH
O
CH2OHCH2OH
Amilosa
AmilopectinaO
OH
OH
OOH
OH
O
CH2OHOCH2
O
OH
CH2OH
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Films de almidón
Incoloros, insaboros, transparentes, comestibles
Termoplástico
Fuertes y baja permeabilidad al oxígeno
Soluble en agua
RetrogradaciónMás permeables y frágiles
Depende de T, contenido de plastificantes y de amilosa
Almidón como recubrimiento comestible
Almidones principalesAlmidón con alto contenido en amilosaAlmidón hidroxipropilado
Aplicaciones principalesReducir la migración de lípidosBarrera al oxígenoAgente adhesivo (dextrinas)Proporcionar brillo
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Chips de relleno para embalaje25% del mercado americano
Sólidos plásticosCubiertos, bandejas
Films flexiblesPara compost
Aplicaciones de almidón termoplástico biodegradable
Quitosano
Polímero procedente de la desacetilación de la quitina del caparazón de los crustáceos
Hidrato de carbono policatiónico
Propiedades antimicrobianas, emulgentes, nutracéuticas, antipardeantes
OO
OO O O
O*HO
OH
HO
OH
NHCOCH3
NH2HO
OH
*
n
NH2
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Aplicaciones de films de quitosano
Film antimicrobianoFrutas y verdurasFiletes de pescadoProductos cárnicosSemillas
Film antipardeamientoFrutas y verduras mínimamente procesadas
Proteínas
Proteína vegetalZeína de maíz
Gluten de trigo
Proteína de soja
Proteína animalColágeno y gelatina
Proteínas de la lecheCaseínasProteínas de suero
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Colágeno
Proteína del tejido conectivo
Films de colágenoNo termoplástico
Fuertes, hidrófilos (insolubles)
Baja permeabilidad al oxígeno (HR)
Cross-linking
Gelatina: colágeno parcialmente hidrolizado
Colágeno
Envoltura de productos cárnicos
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Aplicaciones de Gelatina
Separar componentes en sistemas alimentarios Agente encapsulante de pastillas e ingredientes
Zeína
Fracción proteica del gluten de maíz soluble en alcoholFilms
Dispersión en solución alcohólicaTermoplástico Insolubles en agua (sensibles a HR)
Fuertes pero poco flexibles (plastificantes)
Baja Permeabilidad
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Aplicaciones de Zeína
Pastillas o caramelos
Adición de antioxidantes (nueces)
Adición de vitaminas (arroz)
Control de respiración (frutas)
Vasos de papel
Adición de agentes antimicrobianos
Polímeros microbianos
Poliésteres de reserva Conocimiento de rutas metabólicasProceso de extracción caro
Poli-3-Hidroxibutirato(PHB)
- O - CH - CH2 - C -
CH3 O- O - CH - CH2 - C -
CH2
CH3
O
Poli-3-Hidroxivalerato(PHV)
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Copolímero PHB-HV
Ratio HB:HV dependiente de condiciones de crecimiento microbianoPropiedades mecánicas entre PE y PP Hidrófobo, termoplásticoPeor barrera al oxígeno que proteínas o hidratos de carbono, menos sensible a HRAlto coste Usos:
films, botellas, cubiertos, bandejas,…
Polímeros sintéticos biodegradables: Poli-ácido láctico (PLA)
Glucosa CH3 - C - C -OHH O
OH
Lactobacillus
Ácido Láctico PLA
- O - C - C -H O
CH3n
Catálisis
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Films de PLA
CaracterísticasTermoplásticoBiodegradableInsolubleBuena resistencia a grasas y aceitesProp. mecánicas entre PS y el PET
AplicacionesMedicina (implantes)Cubiertos, bandejas, bolsas de compost Recubrimientos de papelEnvasado de alimentos (flexibles y rígidos)
Características de materiales para films comestibles o biodegradables
AltoBuenasModeradoBuenaPolímeros sint. Biodeg.
AltoBuenasModeradoBuenaPoliésteres microbianos
ModeradoModeradas-buenasBuenaPobreProteínas
BajoModeradas-buenasBuenaPobrePolsacáridos
CostePropiedades mecánicas
Barrera O2
Barrera H2O
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Línea de investigación de recubrimientos comestibles en la UPNA
Investigación básica
Investigación aplicada
Investigación aplicada
Recubrimientos como barrera al oxígenosobre cacahuetes tostados
Recubrimientos antifúngicos sobre semillas de alcachofas
Recubrimientos antimicrobianos sobre pechuga de pollo
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Películas Comestibles y Biodegradables: Oportunidades y Usos
Juan Ignacio Maté CaballeroDepartamento de Tecnología de AlimentosUniversidad Pública de Navarrajuan.mate@unavarra.es
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