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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANCRISTOBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA
ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA EN
INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
PRACTICA N° 08
“USO DE ENVASES ACTIVOS EN ALIMENTOS”
CURSO : ENVASES Y EMBALAJES
ALUNMOS : OBREGÓN CÁRDENAS, Paulette Jhisenia
PROFESOR : Ing. PONCE RAMÍREZ, Juan Carlos
SEMESTRE : 2012-II
HORARIO : jueves 7-10 am
AYACUCHO - PERU
2013
ENVASES Y EMBALAJES
INTRODUCCIÓN
El envasado activo se puede definir como las técnicas de envasado que contienen, externa o internamente, un indicador para generar una activa historia del producto y determinar su calidad.
El envasado activo se centra en la necesidad de protección y conservación que otorga el envase, protegiendo al alimento tanto de daños mecánicos durante su manipulación como del deterioro debido a los diferentes ambientes por los que pasará el envase durante su distribución y almacenamiento. A diferencia del envasado inteligente, que pretende proporcionar información del producto.
ENVASES Y EMBALAJES
I.- OBJETIVOS:
Determinar el comportamiento de los envases activos en la prolongación de la
vida en anaquel de los alimentos perecibles.
Clasificar los envases activos de acuerdo al tipo de producto.
II.- FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.-ENVASADO ACTIVO - ENVASADO INTELIGENTE • Envasado en atmósfera modificada (MAP)• Controladores de atmósfera internaaa- Atrapadores de oxígeno aa- Productores o atrapadores de CO 2 aa- Removedores de humedad aa- Removedores de etileno • Liberadores de aditivos aa- Antimicrobianos aa- Fungicidas aa- Antagónicos naturales aa- Antioxidantes aa- Otros • Films comestibles • Indicadores tiempo-temperatura (TTI)• Indicadores de fuga (LI) aa- Indicadores de O 2 aa- Indicadores de CO 2
2.1.-ENVASADO ACTIVO
Uso de Atmósfera Modificada
Un producto envasado en atmósfera modificada (MAP) se puede definir como aquel
producto perecedero que ha sido almacenado en una atmósfera distinta a la del aire para
de esta manera disminuir los rangos de respiración, crecimiento microbiano y reducir
las degradaciones enzimáticas; teniendo como objetivo final alargar la vida útil.
Efectos del MAP sobre la calidad del producto
Mantener la calidad del producto durante el almacenamiento, principalmente se logra al
inhibir el crecimiento y proliferación de microorganismos; sin embargo, es importante
considerar ciertos factores tanto intrínsecos como extrínsecos al producto:
FACTORES INTRÍNSECOS FACTORES EXTRÍNSECOS
• a w
• pH
• Flora microbiana
- inicial
- después del proceso
• Control de Temperatura en todos los estados
• Proceso de Higiene incluyendo
implementación de procedimientos de HCCP
• Calidad de la materia cruda
• Producto final, ej. Combinación de
ENVASES Y EMBALAJES
- durante el desarrollo
• Nutrientes disponibles
• Concentración y tipo de agente
preservante
• Potencial Redox
• Presencia de componentes
naturales antimicrobianos
- Presencia de esporas
ingredientes en el empaque.
• Tiempo previo al empaque
• Composición de gas inicial y final
• Permeabilidad relativa del empaque a los
gases.
• Relación gas/ producto
• Pureza del gas
- Diseño del empaque
2.2.-ELEMENTOS DEL EMPAQUE EN ATMOSFERA MODIFICADA
MAP tiene objetivos similares a otros procesos tecnológicos emergentes para el
procesamiento de alimentos, como la sub-esterilización la cual se aplica a alimentos
perecederos para de esta manera extender su vida útil en refrigeración.
Los siguientes elementos influyen directamente en la vida útil y seguridad de cualquier
producto empacado bajo atmósfera modificada.
2.2.1.-La naturaleza del producto
Factores críticos son el pH y la Aw del producto, la presencia de aditivos
antimicrobianos o preservativos. Es importante además la cantidad, tipo de patógeno y
la forma como los microorganismos se espera que crezcan.
2.2.2.-El contenido gaseoso dentro del envase
Los gases y sus concentraciones deben ser conocidas para cada uno de los productos,
donde principalmente hay combinaciones de diferentes gases como son el dióxido de
carbono (CO2), nitrógeno ( N2 ), y oxígeno ( O2 ) . El dióxido de carbono es importante
debido a su efecto bioestático sobre los microorganismos que crecen a temperaturas de
refrigeración y su efecto inhibidor en la respiración del producto. El nitrógeno sirve
como un gas inerte que reemplaza a otros gases reduciendo su concentración además de
evitar el colapso del empaque debido al CO2 disuelto en el producto. El O2 inhibe el
crecimiento de patógenos aeróbicos, pero en muchos casos no extiende en forma directa
la vida útil del producto.
ENVASES Y EMBALAJES
2.2.3.-El empaque
Factores importantes son el espacio de cabeza, permeabilidad, forma, e integridad. Los
dos primeros factores afectan la cantidad de gas y el tiempo que el gas está disponible
para la inhibición de los microorganismos. Empaques con altas barreras a los gases y
con un gran espacio de cabeza, aumentan la vida útil del producto. Para productos que
respiran, las características de permeabilidad del film determina en gran medida el
equilibrio entre la concentración de gas esperada en el empaque.
2.2.4.-Temperatura de almacenamiento
MAP no es un reemplazo de la refrigeración. La efectividad de la atmósfera modificada
decrece a medida que aumenta la temperatura debido a que la solubilidad tanto en
líquidos como en productos decrece. Para productos que respiran, al incrementar la
temperatura también se incrementan los rangos de respiración dando como resultado
una disminución de la vida útil del producto. El efecto del abuso de temperatura es de
particular importancia desde el punto de vista de seguridad microbiana.
2.2.5.-Efecto del Oxígeno
Mientras el tejido de los alimentos utiliza el oxígeno para la respiración, oxidación o
acción microbiana, uno espera que el MAP pueda tener algún efecto en la extensión de
la vida útil de productos frescos y alimentos preparados. La extensión ocurre al reducir
las reacciones metabólicas y rangos de oxidaciones químicas, pero un bajo nivel de
oxígeno puede estimular el crecimiento de patógenos anaerobios. El efecto del oxígeno
en el crecimiento de microorganismos depende del tipo específico de microorganismos.
El nivel de oxígeno en el empaque puede estar afectado por muchos factores, como la
solubilidad del oxígeno en la formulación, condiciones de proceso, permeabilidad del
envase al O 2 y CO2, rango de consumo de O 2 por los microorganismos y reacciones
químicas de los alimentos.
ENVASES Y EMBALAJES
2.2.6.-Efecto de Dióxido de Carbono
El CO 2 disminuye los niveles de oxígeno en el empaque, lo que aumenta la vida útil.
Una de las teorías propuestas para el papel del CO 2 en el envase, es de formar ácido
carbónico en la superficie del alimento. Las células de la superficie disipan energía para
poder mantener el pH interno, lo que produce un retardo en el crecimiento de los
microorganismos.
2.2.7.-Efecto de la pérdida de humedad y la actividad de agua (a w )
En general, cuando la actividad de agua ( a w ) de un alimento decrece, el rango de
crecimiento y proliferación de microorganismos decrece. Cualquier modelo del efecto
de las condiciones del medio ambiente sobre la vida útil o presencia de patógenos
depende mucho de la composición del alimento y de la permeabilidad del envase a la
humedad.
2.2.8.-Efecto de la temperatura y la interacción de los gases
Es interesante saber que un incremento en los niveles de CO 2 hace que la temperatura
mínima de algunos microorganismos sea mayor, dando algún rango de seguridad al
abuso térmico.
ENVASES Y EMBALAJES
2.3.-CONTROLADORES DE ATMOSFERA INTERNA
2.3.1.-Removedores de oxígeno
Con estos se consigue reducir el nivel de éste hasta diez veces más que con el envasado
al vacío. De esta manera se evita, por ejemplo, el enranciamiento de grasas o aceites y la
degradación de nutrientes como la vitamina C.
2.3.2.-Generadores de gases
Utilizan algunas reacciones químicas que generan dióxido de carbono y lo difunden por
el envase (también existen para oxígeno).
Los aditivos no sólo absorben el oxígeno que penetra a través del envase, sino también
el oxígeno residual que se encuentra en el espacio superior del envase lleno. La
estrategia consiste entonces en crear activamente una atmósfera que conserve la calidad
nutritiva del contenido del envase mediante una reacción química. Por lo general, los
reductores del oxígeno están formados por sales ferrosas que se incorporan a una capa
de plástico intermedia para que no pueda migrar ninguna sustancia extraña hacia los
alimentos. El uso de catalizadores metalorgánicos en las poliolefinas optimizan las
propiedades del producto. Para activar los aditivos se necesita una cierta humedad
atmosférica que, de todos modos, existe en los alimentos preparados.
Ya se usan capas antioxidantes en las botellas de PET multicapas. Hasta ahora, el
período de conservación de las bebidas carbonatadas envasadas en botellas de plástico
era relativamente pequeño en comparación con las botellas de vidrio tradicionales.
Mientras que las barreras pasivas sólo retardan la penetración del oxígeno en la botella,
la barrera activa fija el oxígeno. El problema que presentan todos los recipientes de
plástico con multicapas, sean botellas, vasijas con comida o latas cilíndricas, es que los
diferentes materiales deben tener un comportamiento similar durante el proceso de
conformación. De no ser así, se podrían presentar puntos de rotura que mermarían la
efectividad de la barrera.
2.3.3.-Removedores de etileno
ENVASES Y EMBALAJES
Al gas etileno se lo conoce como "hormona de maduración" porque regula muchos de
los aspectos del desarrollo, crecimiento y senescencia de los frutos y puede ocasionar
deterioro como ablandamiento acelerado, que induce desordenes fisiológicos con un
efecto directo sobre la calidad.
Existen varias técnicas para eliminar al etileno del medio ambiente que rodea al fruto
como son la ventilación de cuartos de almacenamiento o contenedores o el uso de
compuestos químicos como sílica gel con permanganato de potasio, carbón activado,
zeolitas, cerámicas, etc.
2.3.4.-Removedores de humedad
Las zeolitas son sólidos cristalinos, tridimensionales con microporos, en una estructura
bien definida que contiene aluminio, silicio y oxígeno. Este arreglo da como resultado
una estructura tridimensional abierta y estable, cargada negativamente.
En los poros o cavidades se localizan cationes y agua, que neutralizan la carga negativa
proporcionando cargas parcialmente positivas. Las características de los poros de las
zeolitas son de importancia primordial y, dada la regularidad de su estructura, es posible
aprovecharlas para tamizar moléculas, atrapar compuestos o adsorber gases. Además,
tienen la capacidad de remover compuestos químicos orgánicos volátiles del aire, y
separar isómeros y mezclas de gases.
Las zeolitas tienen capacidad para absorber moléculas de vapor de agua, de hecho se
utilizan como desecantes. Una característica importante de algunos tipos de zeolitas es
que son capaces de catalizar la degradación del Polietileno de Baja Densidad (PEBD) a
compuestos de carbono de bajo peso molecular, disminuyendo su potencial de
contaminación al medio ambiente. Las diferentes proporciones de zeolita incrementaron
la permeabilidad al oxígeno y la transmisión de vapor de agua de las películas de PEBD,
esto es importante pues las frutas y hortalizas consumen oxígeno (O 2 ) y producen
dióxido de carbono (CO 2 ) por lo que, si no hay suficiente intercambio de gases con el
exterior del envase, el fruto puede sufrir daño por CO 2 , o bien, se puede favorecer el
crecimiento de microorganismos anaeróbicos.
Liberadores de aditivos
2.3.5.-Sustancias antimicrobianas
ENVASES Y EMBALAJES
Las sustancias antimicrobianas se utilizan para inhibir el crecimiento de levaduras,
mohos y bacterias durante el almacenamiento y distribución. Los más comunes
incluyen: Ac. Benzoico , Benzoato de sodio , Ac. Sórbico , Sorbato de potasio y Ac.
Propiónico . La efectividad de estos aditivos depende de la habilidad de los mismos para
difundir en el alimento.
Una película antimicrobiana perfecta tendrá que tener varias propiedades:
• deberá actuar fuertemente frente el microorganismo de interés,
• debe ser estable en un rango alrededor de 200 °C y estar a temperaturas por arriba de
ésta durante la etapa de formación del envase,
• Bajo las mejores condiciones no deberá migrar al alimento ni convertirse en aditivo
alimentario con todos los sistemas de seguridad sanitaria requeridos para dichas
sustancias,
• deberá conferirle propiedades mecánicas, químicas y ópticas aceptables a la película,
• se requiere que sea relativamente barata si se desea aplicar en alimentos.
Los péptidos, ventajosos por ser productos naturales y bioactivos, son utilizados como
agentes antimicrobianos para envases por el hecho de que actúan en la superficie de la
célula y no requieren entrar a la misma para actuar. Se piensa que son buenos
candidatos para ligarlos o adherirlos a las superficies ya que están aprobados para estar
en contacto directo con los alimentos.
2.3.6.-Sustancias fungicidas
Las enfermedades post-cosecha de las frutas y vegetales pueden ser suprimidas con
almacenamiento a bajas temperaturas, atmósferas reducidas en oxígeno, tratamiento con
reguladores que retardan la senescencia del tejido y varios tratamientos fungicidas con o
sin cera.Los fungicidas pueden aplicarse al producto cosechado como gas o líquido
dependiendo de las propiedades físicas de éstos.
En cítricos los fungicidas se aplican mediante emulsiones a base de ceras o
suspensiones acuosas. En el caso de emulsiones de cera, al poseer mayor viscosidad, el
fungicida tiene menor eficiencia ya que se reduce su movilidad hacia el tejido de las
frutas.
2.3.7.-Antagonistas naturales
ENVASES Y EMBALAJES
Se utilizan para evitar la pérdida post-cosecha de producción. Se debe controlar el nivel
de agente antagonista sobre la superficie del producto para reducir la cantidad requerida
y poder mantener la aceptabilidad del producto durante el almacenamiento.
2.3.8.-Antioxidantes
Se usan para aumentar la estabilidad, mantener el valor nutricional y el color de los
productos protegiéndolos contra rancidez oxidativa, degradación y decoloración. Dado
que el fenómeno de oxidación lipídica es superficial y que es posible controlar la
concentración de antioxidantes en la superficie del alimento, el uso de estas películas
puede ser muy efectivo para prevenir este tipo de deterioro.
2.3.9.-Otros aditivos
En los films también se utilizan:
• Plastificantes como: glicerol, polietilén glicol, propilén glicol y sorbitol que son
productos que aportan flexibilidad y elongación a sustancias poliméricas.
• tensioactivos y emulsificantes que reducen la actividad de agua superficial y la tasa de
pérdida de humedad del producto.
• CaCl 2 que se incorpora para mejorar la textura y el color de los productos.
III.- MATERIALES Y MÉTODOS:
3.1.- Materia Prima.
Uva Plátanos pintones
3.2.-Insumos:
Cámara fotográfica. Microscopio monocromático. Alúmina, zeolitica o carbón activado. Sílice gel (anti vaho). CaOH o carbón activo( absorbedores de CO2) KMnO4 (etileno). Papel tisue o filtro. Acido ascórbico (absorbedores de O2). Bicarbonato sódico(liberadores de CO2)
3.3.- PROCEDIMIENTOS.
Realizar las siguientes actividades:
Utilizar frutas climatéricas y no climatéricas.
ENVASES Y EMBALAJES
Utilizar papel tisue o papel de alta permeabilidad para elaborar las bolsas
adhesivas (bags active check) con el reactivo especifico para eliminar el etileno,
adsorber CO2, antovaho , absorbedores de O2 y liberadores de CO2.
Colocar las frutas respectivas en las bandejas de PVDC, cubrir con un polímero
con baja permeabilidad a los gases y vapores.
Almacenar por 7 días a Tº ambiente y a Tº de refrigeración.
ENVASES Y EMBALAJES
IV.- RESULTADOS:
CUADRO 01: Resultados obtenidos de la practica realizadas.
MUESTRAS CONDICION DE
ALMACENAJE (a
temperatura ambiente)
Apariencia y Color Microorganismo
Tiempo(días)
1er 7mo
PLATANO KMnO4 Excelente, pinton excelente,
amarillo
ausente
Silicagel Excelente, verde Excelente,
amarillo
ausente
UVA blanca KMnO4 Excelente, regular, color
pardo
mohos
Silicagel Excelente, Malo, color
pardo
ausente
Ac. ascorbico Excelente, Regular, poco
color pardo
ausente
ENVASES Y EMBALAJES
V.- DISCUSIONES:
En el cuadro 01 se muestra los resultados de la práctica realizada, observándose
lo siguiente: hubo crecimiento microbiano (mohos), pude ser por muchos
factores intrínsecos tales como Aw, pH, nutrientes disponibles, presencia de
esporas; hacen que el producto se deteriore.
Otros factores extrínsecos como permeabilidad relativa del empaque, higiene;
hacen que el alimento se deteriore.
El nivel de oxígeno en el empaque puede estar afectado por muchos factores,
como la solubilidad del oxígeno en la formulación, permeabilidad del envase al
O2 y CO2, rango de consumo de O2 por los microorganismos y reacciones
químicas de los alimentos.
En general, cuando la actividad de agua ( Aw ) de un alimento decrece, el rango
de crecimiento y proliferación de microorganismos decrece. Cualquier modelo
del efecto de las condiciones del medio ambiente sobre la vida útil o presencia
de patógenos depende mucho de la composición del alimento y de la
permeabilidad del envase a la humedad.
Luego del crecimiento se observó un aumento pronunciado en masa del fruto,
esto debido por la expansión y elongación de la célula.
La muestra plátano y uva en ambiente tuvieron una buena conservación ya que
la masa no varió mucho debido a que el clima es seco en el ambiente, en cambio
los de refrigeración y fresa al ambiente sufrieron un deterioro; pudiendo ser un
mal empacado.
Se observo que el KMnO4 inhibió el etileno lo cual retardo la maduración del
plátano. En el caso de la uva la inhibición de etileno retardo considerablemente
su maduración pero la humedad hizo que creciera mohos.
El silicagel absorbió el exceso de humedad en el caso de la uva no existe mohos
pero se pardeo.
En el caso de la uva con el acido ascórbico inhibió la oxidación presentando solo
unos cuantos puntos de color pardo.
La temperatura y la humedad relativa son unos buenos indicadores de
conservación, los cuales no se encuentran en su óptimo y por ese motivo más se
deterioraron los alimentos en estudio.
ENVASES Y EMBALAJES
VI.- CONCLUSIONES:
Se logro determinar el comportamiento de los envases activos en la
prolongación de la vida en anaquel de los alimentos perecibles.
Se logro clasificar los envases activos de acuerdo al tipo de producto.
VII.- BIBLIOGRAFÍA:
ENVASES INTELIGENTES,ENVASES Y ENVASADO,ENVASES ACTIVOS E INTELIGENTES; Irina Diaz y Vidal Ariana; Universidad Nacional de Quilmes,2006
• http://www.ott.ucv.cl/envases/index.html • http://www.alkimistas.com/noticias/12.php• http://w w w.ide-e.com/cgi-in/ArticuloDetalles.asp?qArticulo.id_articulo=1430• http://www.mundogar.com/ideas/reportaje.asp?FN=4&ID=7517• http://www.mty.itesm.mx/die/ddre/transferencia/56/56-III.05.html• http://www.envapack.com/article.php?sid = 111• http://www.enfasis.com/mx-ali/2001_03_ali/nota03.htm
ANEXO
Foto 01: plátano al 1er día
ENVASES Y EMBALAJES
Foto 02: plátano al 7mo día