• Marzo 2015 • Nº 461

Especial Conservación: Envases

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Las funciones principales de los envases son lacontención del alimento y su protección y preser-vación de la contaminación externa, contribuyen-do también a la comodidad, el marketing y la co-municación con el consumidor. Los envases tra-dicionales de alimentos son meras barreras pasi-vas, destinadas a retrasar los efectos adversosdel ambiente sobre el producto alimenticio(Brody et al., 2008). Frente a estos aparecen losdenominados envases activos y envases inteli-gentes. El Reglamento 1935/2004/CE y elReglamento 450/2009/EC definen materiales yobjetos activos como: “los destinados a ampliarel tiempo de conservación, o a mantener o me-jorar el estado de los alimentos envasados”.

Están diseñados para incorporar deliberadamentecomponentes que liberan o absorben sustancias,en o de los alimentos envasados o el entorno deéstos. Por otro lado, los materiales y objetos in-teligentes se definen en estos Reglamentos co-mo: “materiales y objetos que supervisan el esta-do de los alimentos envasados o el entorno deéstos” (Restuccia et al., 2010).

Según el estudio The Active, Intelligent and SmartFood and Drink Packaging Market 2011-2021,realizado por Visiongane, el mercado global paralos envases activos e inteligentes se duplicará en-tre los años 2011 y 2021, creciendo a una tasaanual de 8% hasta 2016, alcanzando 17.230 mi-llones de dólares y posteriormente a una tasaanual de 7,7%, llegando a 24.650 millones dedólares en 2021, superando significativamente elincremento de la demanda global de envases.Adicionalmente, se pronostican varios mercadosrelevantes para este tipo de envases durante lapróxima década, siendo Estados Unidos el másimportante, con un crecimiento compuesto anualde 7,4%, alcanzando 3.600 millones US$; enEuropa destacarán Reino Unido con 1.270 millo-nes US$, y Alemania con 1.400 millones US$(Quezada, 2013). Este avance se verá impulsado

Envases inteligentes que mejoranlos zumos

Cada vez más consumidores están dispuestos a pagar más por un producto natural y funcional.

“El mercado global paralos envases activos e

inteligentes se duplicaráentre 2011 y 2021”

Figura 1.- Botellas plásticas para vino que incorporan mezcla-

das con las partículas de PET la tecnología DiamondClear® para

absorción de oxígeno.

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por la disponibilidad dedesarrollos cada vez conprecios más razonables,por la aparición de nue-vas normativas dirigidasa mejorar la seguridadalimentaria y el aprove-chamiento de las aplica-ciones para teléfonos in-teligentes (Freedonia,2011).

El sector de los zumos y batidos defrutas-hortalizasSe puede apreciar de forma muy clara la tenden-cia de los consumidores a aumentar el consumode alimentos cada vez más saludables y de origennatural. Según el informe de mercado de 2014publicado por la Asociación Europea de Zumosde Fruta (AIJN, 2014) en el mercado de zumosy néctares de frutas se constata una tendenciahacia una disminución de la cantidad consumidapero de productos de mejor calidad. Como resul-tado se ha registrado un incremento (del 1,7%en 2013 vs 2012) en el consumo de productosrefrigerados a partir de no concentrados frente ala disminución del 6,8% experimentado en elconsumo de zumos y néctares estables a tempe-ratura ambiente y preparados a partir de concen-trados. Muchos consumidores parecen estar pre-parados para pagar un poco más por un productomás natural, funcional y de calidad “Premium”.Crece de forma constante la innovación en el sec-tor con la aparición de nuevos zumos de frutas,mixtos (frutas con hortalizas) e incluso de zumoso batidos de verduras. En el sector de los zumosde verduras ya hay muchos fabricantes interesa-dos en ofrecer un producto saludable y atractivopara conseguir alzarse con un mercado muy ju-goso y todavía sin explotar.

Los zumos de frutas-hortalizas refrigerados a par-tir de no concentrados, listos para su consumo,con un elevado valor nutricional y dirigidos a fa-cilitar el consumo de frutas y hortalizas a la po-blación en general pero especialmente a niños,

ancianos, y otras per-sonas con necesida-des especiales es untipo de producto en elque el empleo de unenvase activo y/o inte-ligente supone una in-teresante opción. Laincorporación del en-vase activo posibilitauna mayor vida útil y/ouna mejora de la cali-

dad del alimento, y la del envase inteligente per-mite a este tipo de consumidor, muy sensibiliza-do, visualizar con facilidad el estado de conser-vación y frescura del alimento. En un paso másen la agregación de valor al producto, el aprove-chamiento de las actuales tecnologías de la co-municación y la información permiten la interac-ción de los consumidores con los envases a tra-vés de aplicaciones para teléfonos inteligentes otabletas.

Los envases activos en zumos Como ya se ha introducido, los envases activospermiten a los envases interactuar con los alimen-tos y su medio ambiente y desempeñar un papeldinámico en la conservación de alimentos (Brodyet al., 2008; De Jong et al., 2005). Del mercadototal y global de envases activos e inteligentes, el51% está destinado a alimentos sólidos y sólo el19% a bebidas o líquidos debido a la mayor difi-cultad de implementación. Uno de los elementosactivos más extendidos a nivel comercial y poten-cialmente aplicable a zumos y batidos refrigerados

“Un envase activo puedealargar la vida útil o

mejorar la calidad del alimento”

Figura 2.- Estructura del film plástico que incorpora una capa

de absorción de oxígeno Ageless Omac®.

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a partir de frutas y hor-talizas frescas, son losabsorbedores de oxí-

geno, que eliminan eloxígeno en el envase li-mitando el crecimientode microorganismos ae-robios, y las reaccionesde oxidación responsa-bles de cambios de co-lor, desarrollo de aro-mas y sabores desagradables y pérdidas nutricio-nales en el alimento durante su conservación(Ozdemir and Floros, 2004). Los absorbedoresbasados en diversos reactivos que tienen afinidadpor el oxígeno se han incorporado en cierres debotellas, coronas y tapas o mezclados con políme-ros plásticos (por lo general de poliéster (PET)),para absorber el oxígeno del espacio de cabeza dela botella y cualquier volumen de oxígeno que pue-da entrar en el envase (Kerry and Butler, 2008).

Por ejemplo la empresa Plastipak Packaging, Inc.ha desarrollado la tecnología de absorción de oxí-geno DiamondClear® (http://www.constar.net/te-chnologies/diamond/), este absorbedor se mezclacon el PET para fabricar envases perfectamentetransparentes para alimentos sensibles al oxígenocomo zumos, tés, cervezas, vinos, etc… (Figura1). DiamondClear® está aprobado por la FDA(Food and Drug Administration) de EstadosUnidos para entrar en contacto con todo tipo dealimentos incluso en condiciones de llenado delenvase en caliente. Ageless Omac® es un film ab-sorbedor de oxígeno fabricado por Mitsubishi GasChemical America Inc. http://ageless.mgc-a.com/product/ ageless-omac/ de aplicación en ali-mentos líquidos y pasteurizados, tales como so-pas, salsas, zumos y frutas en almíbar (Figura 2 yFigura 3). Los absorbedores de oxígeno se mues-tran así como una alternativa al uso de aditivos ali-mentarios en la ampliación de la vida útil de los ali-mentos.

Los envases liberadores de nutrientes

(Nutrient Release Packaging) son otro tipo de

envases activos capa-ces de liberar, en el mo-mento de consumo, nu-trientes que de otromodo pueden no con-servarse en solucioneslíquidas tales como vita-minas y minerales. Lasustancia activa, en pol-vo o en un comprimido,se puede colocar en el

sistema de cierre aislada del líquido, tal que el gi-ro del mecanismo de apertura o simplemente laagitación del envase libere y mezcle los nutrien-tes en el líquido (Kerry and Butler, 2008). Otraopción es la desarrollada por la compañía BallPackaging Europe con la Tecnología FreshCan,consistente en una cápsula que se introduce enel interior de la lata con la bebida, de forma queen el momento de la apertura la cápsula libera lamateria activa (Figura 4).

Los envases inteligentesLos envases inteligentes están diseñados paramonitorear y comunicar información sobre la ca-lidad de los alimentos (Brody et al., 2008).Algunos ejemplos de elementos que se incorpo-ran a un envase inteligente son los indicadoresde tiempo-temperatura (TTI), los indicadores demadurez y los sistemas de identificación por ra-diofrecuencia (RFID), en los que pueden incor-

“Los envases liberadoresde nutrientes permiten

añadir vitaminas y minerales a los zumos enel momento de consumo”

Figura 3.- Evolución del color de una jalea de frutas mantenida

a temperatura ambiente durante 6 meses.

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porarse pequeños sensores. Todos estos dispo-sitivos se pueden integrar en los materiales delpaquete o fijar en el envase. Para facilitar esta ex-posición clasificaremos los dispositivos incluidosen los envases inteligentes en tecnologías dediagnóstico, que identifican y comunican de unaforma simple un evento anómalo en la historia delenvase, y en tecnologías de información, que po-nen a disposición del consumidor una mayor ymás compleja información sobre el producto.

Entre las tecnologías de diagnóstico se desta-can por su potencial aplicabilidad en envases parazumos y batidos de hortalizas frescas los indica-dores tiempo-temperatura y los indicadores de in-tegridad del envase.

a) Los indicadores tiempo-temperatura TTIs,

son “etiquetas inteligentes” de bajo coste, quepueden mostrar un cambio dependiente delefecto tiempo-temperatura fácilmente medible.El principio de operación es un cambio irrever-sible mecánico, químico, enzimático o micro-biológico, generalmente expresado como unarespuesta visible en forma de una deformaciónmecánica, la aparición o el cambio de color. Latasa de cambio es dependiente de la tempera-tura, aumentando a temperaturas más altas demanera similar a las reacciones responsablesdel deterioro de la calidad del producto. La res-puesta visible de la TTI refleja por tanto la his-toria acumulativa de tiempo-temperatura delproducto que acompaña y podría incluso serobjeto de supervisión mediante la puesta apunto de sistemas de visión artificial en los dis-tintos puntos de lacadena de frío.

Algunos de los dispo-sitivos actualmentedisponibles en elmercado y de aplica-ción en este tipo deproductos son adhe-sivos de pequeño ta-maño que se pegan a

la parte externa del envase como OnVuTM

(Bizerba GmbH & Co KG) o Fresh-Check®

(TEMPTIME Corporation) (Figura 6).

b) Los indicadores de integridad del envase

son elementos inteligentes que se basan en ladetección de la presencia de oxígeno y que sesuelen implementar en alimentos que estánenvasados en atmósferas con baja concentra-ción de O2 (0-2%). En estos productos fugaspor rotura de cierres o envases producen unaumento significativo de la concentración deoxígeno.

En el caso de alimentos líquidos como los zu-mos y batidos de frutas y hortalizas frescos,se pueden utilizar indicadores colorimétricosde oxígeno activados por luz ultravioleta (UV).Estos indicadores contienen, entre otros ele-

mentos, un colorante otinta redox y un polí-mero de recubrimientoy se aplican a la parteinterna del film plásticoempleado en la fabrica-ción del envase. La tin-ta pierde su color rápi-damente al ser expues-ta a la luz UV y perma-nece incolora en au-

Figura 4.- Envase liberador de vitaminas y minerales en el

momento del consumo: aplicación en una bebida comercial de

naranja.

“Los indicadores tiempo-temperatura avisan

de los cambios en el producto causados por la

temperatura”

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sencia de oxígeno pero recupera su color ori-ginal cuando se detecta oxígeno en el envase.

Se están desarrollando indicadores que em-plean alginato como polímero de recubrimien-to. El alginato al unirse a un colorante redoxevita que el tinte lixivie en el agua del alimento.Este novedoso indicador basado en alginatono sólo es altamente resistente a las fugas detinte, sino que también es rápido en la recu-peración del color ante la presencia de oxígeno(Vu and Won, 2013).

Entre las tecnologías de información aplica-bles en envases inteligentes destaca el empleode sistemas RFID y sistemas interactivos.

c) Los sistemas RFID. RFID es sinónimo deidentificación por frecuencia de radio y es untérmino genérico para tecnologías inalámbri-cas que utilizan ondas de radio para identificarautomáticamente elementos individuales. Latrazabilidad es una de sus aplicaciones másimportantes, pero la posibilidad de incorporaretiquetas RFID en un envase, asociados conlos sensores adecuados y autónomas desde elpunto de vista de alimentación y almacena-miento de datos, puede proporcionar una basede datos móvil que acompañe al producto ylleva potencialmente todos los detalles nece-sarios sobre el producto y su historia(Jimenez-Ariza et al., 2014; Kerry and Butler,2008; Singh, 2013).

Los sistemas RFID que en la ac-tualidad se pueden incorporar enel material del envase respondenmayoritariamente a propósitos deidentificación y trazabilidad. Deentre los existentes destaca latecnología In mold labelling quepermite integrar el RFID directa-mente en el molde de inyec-ción(www.hekuma.com), o lostapones instrumentados, taponesroscados para envases tipo PETo latas que ya incorporan la tar-

jeta RFID y la microantena (www.toyo-seikan.co.jp).

La trazabilidad mediante tecnología RFID esdefinitivamente una importante contribución ala seguridad alimentaria, pero la posibilidad deincorporar sensórica específica a las unidadesRFID le confiere además la utilidad de registrarla historia de temperatura, humedad relativa,exposición a luz o a impactos seguida por elproducto. Frente a los indicadores, que nopueden proporcionar información cuantitativaacerca de la magnitud medida ni almacenar losdatos de medición aparecen estos dispositi-vos. Están especialmente implantadas a nivelcomercial sistemas RFID de tipo semipasivoque integran un sensor de temperatura comoTempTrip® (de Sealed Air con un tamaño si-milar a una tarjeta de crédito) o easy2log®

A927ZET (de CAENRFID con forma de lápiz).Ambos dispositivos están orientados a la su-

Figura 5.- Izquierda: Tapones plásticos roscados equipados con un sistema RFID. De-

recha: Primera lata metálica que incorpora un sistema de trazabilidad individual por

RFID desarrollada en 2008.

“Ya existen tecnologías para integrar las etiquetas

de radiofrecuencia directamente en los

tapones”

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pervisión de la temperatura de pallets o em-balajes secundarios no de envases individua-les.

La tecnología de electrónica impresa permitela aparición de nuevos desarrollos, así la em-presa ThinFilm Electronics ASA acaba de lan-zar al mercado un sensor de temperatura conmemoria y comunicación inalámbrica, fabrica-do con la tecnología de electrónica impresasobre sustratos flexibles y con un coste de undécima a una centésima parte del de la elec-trónica convencional (Figura 7).

Estas etiquetas inteligentes van a empezar aser utilizadas por la fabricante de envasesplásticos Bemis Company, Inc. para la super-visión del historial de temperaturas de envasesindividuales. Estos desarrollos pueden ser unaimportante aportación para llevar el Internetde las cosas incluso a los artículos de menorprecio (Vanderroost et al., 2014).

d) Los sistemas interactivos son aquellas tec-nologías disponibles a través de los teléfonosinteligentes y tabletas como los códigos QR(quick response), la realidad aumentada (AR)y los sistemas de Comunicación de CampoCercano NFC (near field communication).

El código QR es un tipo de código de barrasmatricial bidimensional, ópticamente legible,que se ha vuelto común en la publicidad y mar-keting de productos y servicios. Al escanear uncódigo QR se redirige al consumidor a una

página web donde es posible interactuar conla marca de varias maneras obteniendo infor-mación sobre el producto (origen, recetas, ca-racterísticas nutricionales, presentaciones,etc.).

La AR es el término que se usa para definiruna visión directa o indirecta de un entorno fí-sico del mundo real, cuyos elementos se com-binan con elementos virtuales para la creaciónde una realidad mixta en tiempo real. Sobre laimagen real captada por la óptica del disposi-tivo móvil aparecen estímulos sensoriales ge-nerados por ordenador como sonido, imáge-nes de video o gráficos.

NFC es una tecnología de comunicación ina-lámbrica, de corto alcance y alta frecuencia quepermite el intercambio de datos entre disposi-tivos, de forma que el consumidor puede leerdirectamente con su teléfono un sistema RFID

disponible en el envase ypasar esa información deun dispositivo móvil a otrosin necesidad de contactoentre ellos. El consumidormediante medios inalám-bricos puede ahora inte-ractuar con la informaciónpersonalizada en el tiempoy lugar en el que va adqui-rir su producto.

“Los sistemas interactivospermiten que el envase

interactúe con el consumidor a través de los

teléfonos inteligentes y tabletas”

Figura 6.- Ejemplo de indicadores tiempo-temperatura. Ambos son pegatinas de pequeño

tamaño y bajo coste que responden al cambio de temperatura con un cambio de color.

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Los estudios han indicado que el 79% de lospropietarios de teléfonos inteligentes utilizansus teléfonos como herramienta de ayuda paracompras, la comparación de precios, la bús-queda de información adicional sobre el pro-ducto, etc. (Singh, 2013). El fabricante de unproducto “Premium” debe contemplar la posi-bilidad de incluir en sus envases algún sistemaque asegure la interactividad con el consumi-dor.

Para concluirLa alta penetración de tecnologías que posibilitanel acceso a la información en todos los ámbitosy en tiempo real, junto con el abaratamiento delas tecnologías que permiten la actuación y mo-nitorización sobre los envases individuales, sonlas razones tecnológicas que se combinan conotras razones legislativas y sociológicas, como lasdemandas y las exigencias de unos consumidoresformados y una normativa cada vez más restric-tiva, para hacer suponer que los envases activose inteligentes serán muy pronto realidades fre-cuentes en nuestras estanterías.

En este trabajo se presentan algunas de las so-luciones que ya existen en el mercado y otras queestarán disponibles en un futuro muy próximo pa-ra incorporar/integrar en los envases tradicional-mente empleados en productos líquidos como zu-mos y batidos de frutas y hortalizas frescos, ele-mentos activos e inteligentes que jugarán un pa-pel importante en la diferenciación de estos pro-ductos en los mercados de los países europeos.

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Eva Cristina Correa Hernando, Belén Diezma Iglesias

Laboratorio de Propiedades Físicas y Técnicas Avanzadas en Agroalimentación

(LPF-TAGRALIA)

Profesoras de la Universidad Politécnica de Madrid.

Agradecimientos

Este trabajo se ha realizado gracias al apoyo de las Acciones AL14-PID-38 y AL11-PID-06

financiadas por la Universidad Politécnica de Madrid, la red internacional de CYTED HORTI-

FRESCO (113RT0480) y del Grupo de Investigación LPF-TAGRALIA.

Figura 7.- A la derecha ejemplo de un circuito electrónico impreso flexible y a la izquierda aplicación de esta tecnología en el de-

sarrollo de un sensor de temperatura integrado directamente en el envase.

“Gracias a los avances tecnológicos y su

abaratamiento, los envasesactivos e inteligentes

pronto serán frecuentes ennuestras estanterías“