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RIESGOS ASOCIADOS A EN ENVASES Y

EMBALAJES

CATEDRA: EMBALAJE Y TRANSPORTE

Ing. M.Sc. ABNER OBREGON LUJERIO

Prof. Principal D.E.

Tarapoto, Octubre 2004

La mayoría de los envases alimentarios son de materiales plásticos(constituidos por moléculas largas (polímero) y por sustancias de menor tamaño (aditivos, monómeros residuales, catalizadores...)) Todas estas moléculas son capaces de traspasar el plástico y llegar al alimento. Este proceso se llama migración y es una de las vías de contaminación. La migración en materiales tradicionales, también presenta problemas.

Los riegos asociados

• 1. Migracion

• 2. Sensorial

• 3. toxicologico

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INTERACCIONESINTERACCIONES ENVASE -PRODUCTO-ENTORNO ENVASE -PRODUCTO-ENTORNO

Permeabilidad

Migración

Sorción

Migración

• Desde el punto de vista de transferencia de masa, el intercambio consiste en movimientos de moleculas relativamente pequeñas mediante fenómenos de difusión, adsorción y desorcion de gases vapores y líquidos, que irreversiblemente conducirán a: Cambio gradual en la composición del producto y pueden afectar su calidad o aptitud para su consumo debido a la incorporación (migración) o perdida de componentes(adsorcion o permeación); una alteración fisicoquímica y mecánica del material del envase durante la vida útil del producto envasado.

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GASESM.O.LUZ

TEMPER.AROMAS

C.VOLATIL

INTERACCION ENVASE-PRODUCTO

PRODUCTO

MIGRACION

ENVASEEXTERIOR

REMIGRACION

PERMEABILIDAD sustancias migantesde bajo peso molecular (monomeros, aditivos, residuos, tintes, disolventes

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Efectos desfavorables:

La migración de sustancias de interés toxicológico - puede producir efectos adversos en la salud del consumidor

La migración de sustancias sensorialmente activas - puede producir efectos adversos en la calidad sensorial del alimento

Efectos favorables: Nuevos desarrollos materiales activos, la migración de algún componente activo puede contribuir a extender la vida útil.

MIGRACION

PERMEABILIDAD

Es el pasaje de gases, vapores y aromas a través de los materiales de envase

Efectos desfavorables:Ingreso de gasesoxidación de componentes del alimento

Efectos favorables:Egreso de gasespermitir la salida de etileno que acelera el deterioro de frutas

Retención de componentes del producto en el material de envase

Efectos favorables: retención de componentes del producto que afectan la calidad sensorialEfectos desfavorables:disminución de la intensidad de aromas característicos

SORCIONSORCION

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Permeabilidad-difusividad y solubilidad

c1c1

c2

c2 21 cc ./DN

coeficiente de difusión en la pared

concentraciones en la membrana

Hay que correlacionarlas con las concentraciones externas mediante el parámetro de solubilidad S

Flujo de gas N

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SolubilidadObservación macroscópica...

...existe una relación de proporcionalidad entre la concentración de penetrante en el seno de un polímero y la presión parcial de este penetrante en la fase gas.... gas polímero

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MIGRACION

Es una Transferencia de masa(2da Ley de fick) entre el material del E+E y alimento debido a efectos de naturaleza físico química, que depende de la temperatura y naturaleza del polímero

No todas las interacciones se desarrollan con igual intensidad, de acuerdo a las implicancias tecnologicas y toxicologicas las sustancias migrantes(monomeros, aditivos y componentes) del envase es la mas frecuente.

Potencial efecto de toxicidad de sustancias migrantes tipo cancerigeno: Ejem. Cloruro de vinilo), que requieren técnicas de detecion instrumental para su identificación, que se desarrollan en simulantes.

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TIPOS DE MIGRACION

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MIGRACION- TIPOS

Migración globalEs la suma de todos los compuestos migrantes del envase transferidos al alimento envasado. La deteccion se realiza por metodos convencionales.Limites maximo para mayoria de países:50-60 mg/kg en el alimento8- 19 mg/dm2 del material plástico

Migración especifica

Es la migración de compuestos específicos identificados que presentan interés particular.Su detección requiere metodos analíticos e instrumentos (cromatografia de gases, espectrofotmetria, etc.)Nivel maximo admitivo : cloruro de vinilo 0.05 mg/kg

Migración= f(e,D,Cx,t)

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Procedimiento MIGRACION global

Peso muestra

Plástico en contacto

Con simulante

Retirar plástico

Evaporar a sequedad

El simulante

Pesado de muestra

Calculo de ganancia

De peso

temperatura

Peso muestra

Plástico en contacto

Con simulante

Retirar plástico

fracionamientoidentificación

cuantificación

Procedimiento MIGRACION especifica

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MIGRACION : CONDICIONES DE ENSAYO

CONDICIONES DE CONTACTO EN EL USO REAL

SIMULANTE A AGUA DESTILADA

SIMULANTE B ACIDO ACETICO 3%

SIMULANTE C ETANOL 15%

SIMULANTE D HEPTANO (**)

SIMULANTE D ACEITE DE OLIVA (*)

A) ONSERVACION(Contacto

prolongado)(t > 4h) T < 5°C

5°C/10 d40°C/10 d5°C = t = 40°C

5°C/10 d40°C-10 d

5°C-10 d40°C/10 d

5°C-30 min20°C-30min

5°C-10 d40°C/10 d

B)CONTACTO BREVE

(2 h = T = 24 h)temperatura ambiente

40°C/24 h 40°C/24 h 40°C-20 h 20°C-15min 40°C/24 h

C) CONTACTO MOMENTANEO

(t < 2h) a temperatura ambiente

40°C/2 h 40°C/2 h 40°C/2 h 20°C-15min 40°C/2 h

D) ELABORACION40°C < T < 80°C80°C < T < 100°CT > 100°C

80°C/2 h100°C/30min120°C/30min

80°C/2 h100°C/30min120°C/30min

80°C/2 h -- --

40°C/15min50°C/15min60°C/15min

80°C/2 h100°C/30mi120°C/30mi

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA MIGRACION DE

COMPONENTES NO POLIMERICOS DE MATERIALES PLASTICOS

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA MIGRACION DE

COMPONENTES NO POLIMERICOS DE MATERIALES PLASTICOS

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EFECTOS DE LA MIGRACION

Compuesto cíclico (peso molecular) Plástico (a) mg/bolsa (ds) Pollo (b) mg/bolsa

Caprolactama (113) 6.0 (0.22) 1.19

Monómero de PA 6,6 + dímero de PA 6 (226) 16.6 (0.44) 3.83

Trímero de PA 6 (339) 2.0 (0.07) ND

Tetrámero de PA 6 (452) 3.1 (0.08) ND

Dímero de PA 6,6 (452) 13.9 (1.02) 2.41

Pentámero de PA 6 (565) 3.7 (0.37) ND

Hexámero de PA 6 (678) 1.9 (0.39) ND

Trímero de PA 6,6 (678) 3.6 (0.65) ND

Heptámero de PA 6 (791) 0.8 (0.24) ND

(a) Promedios de 6 réplicas (b) Total del promedio de 5 réplicas para piel, 5 réplicas para líquidos eliminados mas una réplica para carne.

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Cuadro 1. Migración de compuestos no-volátiles de bolsas de PA6,6 y PA6 durante el cocinado de pollo a 200 C. Peso de cada bolsa: 4.84 (0.03)g.

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Mecanismo de la permeabilidad

Ley de Henry (Absorción y desorción):C = S*pLey de Fick (Difusión)

Cuando y sólo si se alcanza el equilibrio, dq/dt tiene el mismo valor para los tres fenómenos y entonces, combinando:

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Constante de permeabilidad y coeficiente de permeabilidad (Permeancia)

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Determinación de la permeabilidad al vapor de agua. Método manual

Mecanismo de la migración• dm/dt = - D A dC/dt 1) dx• Si dC/dt = D d2C/d x2 • Dm/dt = -D2A d2C/dx2 (2da ley m mt

de Fick)

integrando se tiene: D

Mt = KMα S √D/π √ t Migración global

mt = 2 Co A √D/π √ t Migración especifica

M = migración máxima

D = coef. de difusión

S, A = area o superficie

Co = Concentracion inicial

t = tiempo

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METALESLa contaminación por trazas de metales de los envases es un grave problema ya que éstos pueden migrar al alimento y constituir un peligro para la salud.

Según Real Decreto 782/1998 del Ministerio Medio Ambiente,

Artículo 13. Requisitos de los envases. A efectos de lo establecido el artículo 13.1 de la Ley

11/1997, sólo podrán ser puestos en el mercado nacional los envases que cumplan los siguientes requisitos: La suma de los niveles de concentración de plomo, cadmio, mercurio y cromo hexavalente presentes en los envases o sus componentes no será superior a: 600 ppm en peso antes del día 1 de julio de 1998.

Corrosión

• Metal + acido hidrogeno + Sal disociada

• M + 2H+ H2 + M2+

• Fierro Fe F2+ + 2e-

• estaño 2H+ +2e H2

• Sn Fe Sn

• Métodos de medición : Titulación (marcha analitica)• Electroquímico (metodo Tafel)• Instrumentación

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Método Tafel

• mv cátodo • (n)

• E cor (potencial corrosión)

• ánodo

• Log I• Icorr (corriente de corrosión

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EVALUACION TOXICOLOGICA

Experimentacion con animales protocolo

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oSustrato biologico/especie animaloNumero total y distribución de grupo de animalesoSelección de la dosisoEleccion de la via de administraciónoDuracion del estudio y parámetros evaluaroInterpretación de resultados

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Los estudios de corto plazo se usan para calcular la dosis letal media, ademas para verificar cambios . Animal roedor

Los estudios subcrónicos ayudan a identificar los órganos o tejidos que sufren efectos perjudiciales por la exposición a una sustancia particular. Se observan efectos sobre reproducción(fertilidad, desarrollo fetal, pre y posnatal, lactación, Roedor + no roedor

ESTUDIOS ESPECIALES : La mutagénesis es la capacidad de las sustancias químicas de alterar el

material genético de las células en formas que pueden transmitirse durante la división celular.

Los estudios crónicos se usan principalmente para determinar el potencial carcinogénico de las sustancias químicas. Observable en suscesivas generaciones. Mono

NOEL=Niivel de efecto no observableLOEL=Nivel minimo de efecto observable.

Evaluación de toxicidad Protocolo

Limitaciones de los estudios toxicológicos

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Aunque los estudios realizados en animales ofrecen muchas ventajas obvias sobre los estudios llevados a cabo con seres humanos, también presentan una clara desventaja: los animales de laboratorio no constituyen el principal objeto de interés. Los datos adquiridos a través de los estudios toxicológicos deben transformarse o extrapolarse antes de que puedan usarse para indicar cómo es la respuesta humana a la exposición tóxica.El uso de los datos toxicológicos provenientes de estudios realizados en animales para reglamentar las exposiciones humanas reales a sustancias tóxicas implica tres extrapolaciones problemáticas:del animal al ser humano;del laboratorio a la vida real, yde una dosis alta a una dosis baja.

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L O S M O N Ó M E R O S R E S I D U A L E S :

E l c l o r u r o d e v i n i l o ( P V C ) p u e d e p r o d u c i r c á n c e r s i e s

i n h a l a d o o i n g e r i d o y f i g u r a e n l a l i s t a d e d e r e c h o

c o m u n i t a r i o a l a i n f o r m a c i ó n d e l a E P A .

E l E s t i r e n o e s c l a s i f i c a d o p o r l a E P A c o m o P o s i b l e

C a r c i n ó g e n o H u m a n o y a q u e h a y e v i d e n c i a l i m i t a d a d e

c a r c i n o g e n i c i d a d p r o v e n i e n t e d e e s t u d i o s e n a n i m a l e s ,

n o h a y d a t o s e p i d e m i o l ó g i c o s .

L O S E F E C T O S N E G A T I V O S E N L A S A L U D D E L

C O N S U M I D O R

E l a b o r a d o p o r F E LE l a b o r a d o p o r F E L

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INVESTIGACION DE MIGRACION

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N I V E L E S D E R E F E R E N C I A P A R A E L A C R I L O N I T R I L O Y E L M O N Ó M E R O D E C L O R U R O D E V I N I L O E N L O S

A L I M E N T O S Y L O S M A T E R I A L E S D E E N V A S A D O D E A L I M E N T O S ( C A C / G L 6 - 1 9 9 1 )

L a C o m i s i ó n d e l C o d e x A l i m e n t a i r u s e n s u 1 9 º s e s i ó n ( 1 9 9 1 ) a d o p t ó l o s s i g u i e n t e s n i v e l e s d e r e f e r e n c i a p a r a m o n ó m e r o s :

A c r i l o N i t r i l o e n l o s a l i m e n t o s : 0 , 0 2 m g / k g

C l o r u r o d e v i n i l o e n l o s a l i m e n t o s : 0 , 0 1 m g / k g

C l o r u r o d e V i n i l o e n l o s m a t e r i a l e s d e e n v a s a d o d e a l i m e n t o s : 1 , 0 0 m g / k g

E l a b o r a d o p o r F E LE l a b o r a d o p o r F E L

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L O S M E T A L E S P E S A D O S :

E l P l o m o a f e c t a e l s i s t e m a n e r v i o s o h u m a n o , l a

p r o d u c c i ó n d e c é l u l a s e n l a s a n g r e , l o s r i ñ o n e s , e l

s i s t e m a r e p r o d u c t i v o y l a c o n d u t a .

E l C a d m i o c o n s u m i d o a t r a v é s d e a l i m e n t o s y b e b i d a s

m u y c o n t a m i n a d o s p r o v o c a v ó m i t o y d i a r r e a s ; l a E P A

l o c l a s i f i c a c o m o P r o b a b l e c a r c i n ó g e n o h u m a n o .

E l M e r c u r i o s i e s c o n s u m i d o e n p o c o s g r a m o s p u e d e

o c a s i o n a r l a m u e r t e p o r p a r o r e n a l y a d o s i s m e n o r e s

p u e d e o c a s i o n a r d a ñ o s n e u r o l ó g i c o s .

E l a b o r a d o p o r F E LE l a b o r a d o p o r F E L

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¿COMO SE ESTÁN CONTROLANDO

ESTAS SUSTANCIAS EN EL PERÚ?

Elaborado por FELElaborado por FEL

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LOS MONÓMEROS RESIDUALES

No existen requisitos nacionales ni métodos de

ensayo para analizar los monómeros de cloruro de

vinilo, acrilonitrilo y estireno en envases que sean

producidos por la polimerización de estos

monómeros.

Elaborado por FELElaborado por FEL

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LOS METALES

No existen requisitos nacionales, se está certificando

contra normas argentinas y europeas.

Como método de ensayo se utiliza un método para

determinar la migración de ciertos elementos en

juguetes.

Elaborado por FELElaborado por FEL

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¿QUÉ ES LO QUE ESTÁ HACIENDO EL CTNEF

PARA NORMALIZAR LA DETERMINACIÓN DE LA

INOCUIDAD DE LOS ENVASES?

Elaborado por FELElaborado por FEL

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NORMA DE REQUISITOS DE INOCUIDAD PARA MATERIALES Y ARTÍCULOS EN CONTACTO CON

ALIMENTOSY BEBIDAS.

Esta norma se basará en requisitos de migración de:

• Los monómeros residuales de cloruro de vinilo,

acrilonitrilo y estireno, cuando se utilicen sus

polímeros en la elaboración de los materiales y

artículos plásticos en contacto con los alimentos.

• Metales Pesados en materiales y artículos en

contacto con alimentos.

Elaborado por FELElaborado por FEL

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MÉTODOS DE ENSAYO

• Determinación de Acrilonitrilo en alimentos y

simulantes de alimentos.

• Determinación de cloruro de vinilo en simulantes

de alimentos y en materiales plásticos.

• Control de metales pesados en materiales

colorantes para uso en materiales poliméricos en

contacto con los alimentos.

• Determinación de estireno.

Elaborado por FELElaborado por FEL