1 Tendencias en Packaging de Alimentos. Nuevos MaterialesTendencias en Packaging de Alimentos. Nuevos Materiales. Envases Activos e Inteligentes. Dra. Laura Zacarés Departamento de I+D+i El futuro del Sector Agroalimentario: Tendencias y Oportunidades Frente a la Crisis. Valencia, 7 de julio de 2011

2 INTRODUCCIÓN Funciones del EnvaseSegún la Directiva Europea 94/62 CE : ENVASE: Todo producto fabricado con cualquier material de cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y presentar mercancías desde materias primas hasta artículos acabados y desde el fabricante hasta el usuario o consumidor final. Los objetos desechables con estos mismos fines se consideran también envases. Acondicionar Proteger Antes de comenzar a comentar las nuevas tendencias en la innovación en el mundo del envase me gustaría comentarles, ¿Cuál es la definición de envase? ¿Y cuales son las funciones que debe cumplir un envase? Según la directiva eruopea 64/62: LEER DEFINICIÓNA demás de las funciones de acondicionar, contener, proteger, conservar, identificar e informar, hay que tener en cuenta otras características para que un envase sea competitivo: como que sea compatible con la maquinaria existente para su fabricación, que facilite su distribución, que tengas propiedades de imprimibilidad o buena superficie para que garantice un buen marketing, que cumpla con la normativa existente y que tenga un coste razonable y competitivo. Identificar e informar Contener Conservar 2 2 2

3 Consideraciones en los 90INTRODUCCIÓN Consideraciones en los 90 MARKETING PRODUCTO Tipo Cómo se deteriora Tecnologías de envasado MÉTODO DE DISTRIBUCIÓN 3

4 Fuerzas directrices de la InnovaciónINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación ACTUALMENTE EXIGENCIAS DE LOS CONSUMIDORES INTERESES DE LOS SECTORES DE PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS PRESIÓN LEGISLATIVA 4

5 EXIGENCIAS DE LOS CONSUMIDORESINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación EXIGENCIAS DE LOS CONSUMIDORES En los alimentos productos naturales o con tratamientos mínimos, ligeros, dietéticos, funcionales, ecológicos, etc. alimentos de conveniencia y listos para el consumo En los envases adaptados a las necesidades del consumidor: funcionalidad, ergonomía, facilidad de apertura, inviolabilidad, seguridad, …. innovación, diseño, etc. sostenibilidad 5

6 INTERESES DE LOS SECTORES DE PRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación INTERESES DE LOS SECTORES DE PRODUCCIÓN Concentración y cambios de escala en generadores de envases y de alimentos envasados: listas de proveedores, suministros “just in time”, aseguramiento de la calidad, etc. El poder del sector de la distribución: grandes superficies, supermercados de descuento, marcas propias, etc. Nuevas formas de logística y distribución. Comercio electrónico Trazabilidad 6

7 Fuerzas directrices de la InnovaciónINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación PRESIÓN LEGISLATIVA Legislaciones sanitarias Legislaciones sobre materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos Legislación sobre etiquetado Legislación medioambiental Ley de envases y residuos de envase 7

8 I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOSINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS Nuevos materiales Mejora de materiales convencionales Materiales plásticos Biomateriales Nuevas tecnologías Envases activos Envases inteligentes 8

9 Laminación coextrusión…DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales de envasado: tipos. Polímeros Papel y cartón Aluminio Nuevos Materiales: · Óxido de Silicio, Fibra de madera · Polímeros Metalocénicos, · Biodegradables (almidón, ácido poliláctico…) · Films microperforados y microporosos · Films con partículas cerámicas, etc… Vidrio Celulosa regenerada · Polietileno (PE) · Poliamida (PA) · Polipropileno (PP) · Poliestireno (PS) · Cloruro de Polivinilo (PVC) · Cloruro de Polivilideno (PVdC) · Poliéster (PET) · Etilen-vinil alcohol (EVOH) · Etil-vinil acetato (EVA) · Ionómeros, etc.. Laminación coextrusión… ENVASE A MEDIDA 9

10 Expansión por alta presión rotatoriaDESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales Convencionales LINEAS DE INNOVACIÓN: Mejora de las tecnologías de obtención y características de los materiales tradicionales (hojalata, papel y cartón, vidrio.) reducción del consumo de materias primas y energía mayor automatización y velocidad de los procesos productivos nuevos desarrollos en materiales y mejora de propiedades específicas nuevas formas y diseños Dop-top Twist-top Expansión por alta presión rotatoria Peel seam hojalata

11 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales PlásticosLÍNEAS DE INNOVACIÓN: Innovación y nuevos desarrollos en materiales plásticos Mejora de las propiedades de los polímeros convencionales Desarrollo de nuevos materiales biodegradables Mejoras en las tecnologías de obtención de los polímeros convencionales y mejoras en sus propiedades mecánicas, barrera, térmicas,….. Desarrollo de nuevos materiales Nuevas poliolefinas obtenidas por catálisis metalocénica Nuevos materiales de alta barrera Películas con permeabilidad modificable o selectiva Polímeros activos Desarrollo e implantación de polímeros procedentes de recursos renovables. Biopolímeros: materiales comestibles y biodegradables Nuevos diseños y tecnologías de fabricación de envases

12 Capa barrera al oxígenoDESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales en Multicapas Capa barrera al oxígeno Capa estructural, termosoldable y/o barrera al agua Termosoldable, contacto con alimento Alimento Ambiente PP, PE’s, EVA PVdC, EVOH, Aluminio, Recubrimientos Adhesivo Adhesivo PVdC, EVOH, Aluminio, Recubrimientos 12

13 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales en MulticapasBandejas y tarrinas Tetra Recart de Tetra Pak Cuerpo PP/EVOH/ PP Tapa PET/EVOH ó Al/CPP Estructura:PP/Al/ PP/65%cartón/PP+capa impresión Envahot de EDV (España) Tarrina de PP/EVOH/PP y tapa termosoldable de PET-SiOx/PP Bolsas flexibles PET / Al / CPP 13

14 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales alta barreraMezclas de polímeros barrera con polímeros convencionales. Nuevos polímeros barrera poliamidas aromáticas poliésteres aromáticos poliaminoéteres policetonas alifáticas (PK) PET/MXD6/PET Recubrimientos. Nuevas tecnologías de aplicación: recubrimientos de AlOx, SiOx.. recubrimientos con películas de hidrocarburos recubrimientos orgánicos y adhesivos Transparente a microondas y a los detectores de metales Esterilizable, imprimible Alta Barrera a O2 Aplicaciones: MAP, platos preparados, aperitivos, etc. AlOx Camclear PET/AlOx/Adhesivo/PE 14

15 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales biodegradablesEvolución en el consumo de plásticos en 2008 12.1 Mtonne Desde 1950, se ha observado en el sector de los plásticos un aumento medio global anual de un 9% entre la producción y consumo. Esto es debido a la continua innovación en este sector. Como observamos en la figura de alrededor 1.5 toneladas de plásticos que se produjeron en 1950, la producción global de plásticos creció hasta los hasta 245 millones de toneladas en Si nos fijamos el consumo de plásticos por sectores en Europa, se consumieron un total de 48.5 millones de toneladas y podemos comprobar en el gráfico que alarmantemente el sector del plástico sigue siendo el mayoritario con un 38% del total del consumo. De las 48.5 millones de toneladas: 12.1 se convirtieron en residuos plásticos que se dejaron en los vertederos europeos. Sin embargo podemos ver un dato positivo ha disminuido con respecto al 2007 que fue de 260 millones de toneladas. 15 15

16 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALESMateriales biodegradables Implantación de políticas para combatir el cambio climático: disminución CO2 Aumento de la conciencia Medioambiental Incremento del precio del petróleo Disminución Reservas petrolíferas mundiales Como he visto el incremento de consumo de plásticos, el incremento de los residuos junto con el incremento del precio del petróleo sufrido en los últimos años, (en la grafica podemos ver el máximo histórico alcanzado por el barril en el año 2008, provocado entre otras causas por la disminución de las reservas petrolíferas mundiales), unido a las nuevas políticas que se están implantando a nivel mundial para combatir el cambio climático y a un aumento de la conciencia medioambiental por parte de los ciudadanos, han sido las fuerzas directrices que han impulsado LA BÚSQUEDA DE FUENTES ALTERNATIVAS A LAS FÓSILES PARA EL DESARROLLO DE NUESTROS MATERIALES. NECESIDAD/OPORTUNIDAD DE BÚSQUEDA DE NUEVAS FUENTES ALTERNATIVAS PARA LA GENERACIÓN DE MATERIALES: BIOPOLÍMEROS 16 16 16

17 Clasificación según origen y método de producciónDESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales biodegradables Clasificación según origen y método de producción BIOPOLÍMEROS Polímeros extraídos de biomasa Polímeros sintetizados a partir de monómeros de biomasa Polímeros producidos por microorganismos naturalmente o GMO Polisacáridos Proteínas Lípidos Almidón Celulosa Gomas Quitosano Animales Vegetales Caseína Suero de Leche Colágeno/Gelatina Triglicéridos entrecruzados Gluten Soja Maíz Otros Poliésteres Ácido Poliláctico (PLA) PHA Bacterias de Celulosa Y para centrar los materiales sobre los que vamos a comentar estos 20 minutos he querido mostrar este diagrama en el que se clasifican los polímeros biodegradables, los provenientes de fuentes no renovables, como las policaprolactonas y otros y los que provienen de fuentes renovables, entre los que podemos distinguir los que vienen de fuentes naturales y los sintéticos. Hoy nos centraremos en biopolímeros sintéticos producidos a partir de monómeros renovables, el PLA, polímeros naturales extraídos directamente de la biomasa nos centraremos en un polisacárido vegetal, el almidón, y naturales producidos por microorganismos PHB. 17

18 ¿Que significa degradación?DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Polímeros biodegradables: definición ¿Que significa degradación? Cualquier cambio físico o químico en un polímero como resultado de factores ambientales como la luz, el calor, la humedad, las condiciones químicas o la actividad biológica. Todo proceso irreversible que induzca cambios en las propiedades de un polímero debido a reacciones químicas, físicas o biológicas que den como resultado cortes en la cadena polimérica y sus consecuentes transformaciones químicas se denomina: DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS. Fotodegradación Termodegradación o Degradación oxidativa Degradación Hidrolítica BIODEGRADACIÓN Antes de introducir el concepto de biodegradación, me gustaría aclarar lo siguiente, todos los plásticos son degradables, dependiendo de las condiciones a las que se les someta. Desde la antiguedad los plásticos han sido diseñados para resistir la degradación. En la actualidad, el reto está en diseñar polímeros que presenten la funcionalidad necesaria durante el tiempo de vida útil de aquello que contienen, pero que se desintegre cuando ya no sirvan y que esta degradación o desintegración deje la menor cantidad de residuos posibles. Luego la degradación de polímeros se define como: Y en esta definición tenemos los distintos tipos de degradación que existen: Con la luz: FOTODEGRADACIÓN, Con el calor y en presencia de oxígeno se produce la TERMODEGRADACIÓN O DEGRADACIÓN OXIDATIVA, Con la humedad; la DEGRADACIÓN HIDROLÍTICA y con la actividad biológica la BIODEGRADACIÓN. Luego una vez definida Biodegradación definimos Polímeros Biodegradables: POLÍMEROS BIODEGRADABLES: Aquellos polímeros que experimenta reacciones de degradación resultantes de la acción de microorganismos, tales como bacterias, hongos y algas, bajo condiciones que naturalmente ocurren en la biosfera. (ASTM ) POLÍMEROS BIODEGRADABLES: Aquellos polímeros que experimentan reacciones de degradación resultantes de la acción de microorganismos, tales como bacterias, hongos y algas, bajo condiciones que naturalmente ocurren en la Biosfera en un período de tiempo corto para dar CO2, H2O, sales minerales y nueva biomasa en presencia de O2, y CO2, CH4, sales minerales y nueva biomasa en ausencia de O2 . (ASTM ). 18 18 18

19 ¿Cómo se puede asegurar que un polímero es biodegradable?DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Polímeros biodegradables: normativa ¿Cómo se puede asegurar que un polímero es biodegradable? POLÍMEROS COMPOSTABLES: Son aquellos polímeros biodegradables que sometidos a una degradación controlada bajo condiciones de compostaje industrial o comercial cumplen además con unas especificaciones o criterios de calidad como no generación de residuos visibles, ecotoxicidad, tamaño y espesores, contenido de metales pesados, etc, que se evalúa por parámetros de calidad del compost. (Norma EN 13432) TODOS LOS POLÍMEROS COMPOSTABLES SON BIODEGRADABLES NO TODOS LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES SON COMPOSTABLES Actualmente la Certificación que se obtiene es para POLÍMEROS COMPOSTABLES. Por tanto, podemos definir los plásticos compostables (ASTM/ISO), como aquellos que son degradados por procesos biológicos igual que definíamos anteriormente los polímeros biodegradables, la única diferencia es que los polímeros compostables son sometidos a una degradación controlada bajo unas condiciones determinadas, es decir, el material debe ser biodegradado y desintegrado en un sistema de compostaje (definido en las normas), completando su biodegradación durante el periodo de uso del compost que se genera. Durante el compostaje se genera también dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos residuos visualmente apreciables o tóxicos. Este compost debe cumplir determinados criterios de calidad tales como el contenido en metales pesados, ecotoxicidad y la no-generación de residuos visibles. 19 19 19

20 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALESPolímeros biodegradables: potencial sustitución de materiales convencionales VENTAJAS INCONVENIENTES Biodegradables y compostables. Reducen el consumo de energía. No requieren de una inversión significativa a nivel del transformador La productividad de las líneas es equivalente Medioambiente Producido con recursos renovables. Posible empleo de residuos de la agricultura. Estos materiales Tienen aprobación para contacto con alimentos Son inherentemente antiestáticos Necesidad de menos tratamiento anti vaho y para la impresión La principal DIFICULTAD: Propiedades insuficientes Dificultad para disolverse en agua (pero gran absorción) Propiedades mecánicas y de procesado poco satisfactorias. Fragilidad. Baja temperatura de deformación al calor, elevada permeabilidad a gases, etc.. Investigar y desarrollar nuevos envases a partir de materiales procedentes de fuentes renovables

21 ¿Cómo se pueden mejorar las propiedades de los biopolímeros?DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Biocomposites ¿Cómo se pueden mejorar las propiedades de los biopolímeros? BioComposites Materiales que combinan dos o más componentes Combinados ofrecen propiedades mejoradas respecto a los materiales de partida Una de las posibilidades para salvar estas limitaciones es la preparación de mezclas de matrices poliméricas utilizando materiales de relleno como compuestos inorganicos y fibras naturales. Es decir mediante el desarrollo de biocomposites, es decir, materiales que combinan dos o mas componentes y que combinados ofrecen propiedades mejoradas con respectos a los materiales de partida. + Refuerzo Matriz Polimérica

22 PLA + Nanoarcillas Modificadas Permeabilidad al oxígenoDESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Biocomposites PLA + Nanoarcillas Modificadas 40 % Reducción Como se observa en la figura superior, la adición del residuo de proceso se traduce en un incremento del módulo de Young del material frente al valor inicial del PHB, obtenido tras procesar en las mismas condiciones que las probetas. Este resultado está acompañado de una disminución en la elongación a la rotura debido a la mayor cantidad de carga introducida en el sistema, aumentando el número de posibles zonas débiles en la interfase entre ambos materiales. Debido a la distribución de tamaños encontrada en el residuo de DMF de partida, se planteó estudiar el efecto de una de las fracciones mayoritarias, específicamente entre 150 y 250 μm, los resultados se observan a continuación: Como puede constatarse comparando los resultados con la gráfica anterior, se observa una disminución en el valor del módulo de Young, indicativo de una menor rigidez del material, sin embargo, los valores de elongación a rotura estaban aún por debajo de los observados en las probetas de material proporcionado por la empresa, por lo que se planteó la adición de plastificantes al sistema, con el fin de disminuir la rigidez del material.  Se utilizaron tres plastificantes (triacetina, tributirina y acetil-tributil citrato), en una concentración del 5%p/p de polímero para incrementar en lo posible el comportamiento mecánico del mismo, en la gráfica puede observarse el efecto de la adición de plastificantes: El resultado es un aumento de la elongación a rotura frente al PHB virgen, junto con una disminución del módulo de Young de hasta un 40% frente al valor de partida, por lo que se consideró un porcentaje y comportamiento adecuados frente a los valores establecidos con la probeta de material convencional (PP/residuo de corte). Al ensayar las probetas que incorporan las mezclas de residuo y plastificante se constató una disminución de hasta un 35% del valor del módulo de Young frente a las probetas sin plastificante, manteniéndose los valores de elongación a rotura. En este punto se consideró necesario el plantear un estudio más detallado del comportamiento de estas mezclas en un proyecto posterior. En proceso de patente Permeabilidad al oxígeno

23 Estructuras AvanzadasDESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales biodegradables. Aplicaciones comerciales. Ensaladas frescas: TDH2, compuesto por Innovia Natureflex + capa sellante compostable sin capa adhesiva (Sainsbury). Materiales alta barrera: Estructuras incorporando películas de óxido de silicio, Ceramis PLA. (Alcan Packaging). Estructuras Avanzadas

24 Basados en Almidón DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALESMateriales biodegradables. Aplicaciones comerciales. ALMIDÓN (+PVA’s) (BIOPLAST® Biotec GmbH & Co.KG GRUPO SHERE) Mater-Bi® film (NOVAMONT) Basados en Almidón Material de amortiguamiento ALMIDÓN (+PVA’s) (BIOSTARCH) NATURA PACKAGING

25 ECOFLEX Y ECOVIO PLA + POLIESTER (BASF)DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Materiales biodegradables. Aplicaciones comerciales. PLA 70% + PE 30% (ALESCO) ECOFLEX Y ECOVIO PLA + POLIESTER (BASF) Basados en PLA PLA (Bio-flex®) (FKUR)

26 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES Plásticos oxodegradablesLos plásticos oxodegradables, son materiales que desarrollan la descomposición vía un proceso de etapas múltiples usando aditivos químicos para iniciar la degradación. La primera etapa de degradación puede ser iniciada por la luz ultravioleta (UV) de la radiación solar, calor y/ó tensión mecánica que inician el proceso de degradación por oxidación. De ésta manera se reduce el peso molecular del polímero debido a la rotura de las cadenas moleculares quedando un remanente con suficientemente bajo peso molecular. En la segunda etapa a partir de este remanente de bajo peso molecular el material será susceptible de desarrollar un proceso de degradación con el tiempo. Los aditivos oxodegradables los comercializa symphoni enviromental, bajo el nombre de d2w:La tecnología d2w® esta basada en la utilización de un aditivo, el cual es combinado¸ en general en un porcentaje inferior al 3%, con una mezcla de polietileno o resinas de polipropileno y poliestireno durante el proceso padrón de producción. En niveles tan bajos de incorporación, el impacto de los aditivos es, por lo tanto, despreciable y el producto final retiene todas las propiedades dinámicas de plásticos tradicionales, inclusive la resistencia, transparencia, propiedades de sellado, permeabilidad e impresión. No es necesaria ninguna modificación en los procesos padrón de fabricación de plásticos, no hay impacto sobre la velocidad de las líneas de producción o en la utilización final. El proceso de degradación se inicia con una combinación cualquiera de luz, calor y stress, los cuales actúan como catalizadores y afectan la velocidad en la cual la degradación progresa. Una vez que el proceso se inicia, continuará asimismo en un relleno sanitario, o si el plástico quedó atrapado en una ramita de un árbol o en una cerca o hasta debajo del agua. Uno de los aspectos singulares del material con la nueva tecnología totalmente degradable d2w® es la naturaleza controlable del proceso de degradación. El plazo de degradación y su inicio pueden ser controlados de acuerdo con el uso planeado para el film plástico. En la práctica, significa que los plásticos totalmente degradables d2w® mantendrán todas las propiedades necesarias durante la vida útil planificada para el producto y los efectos del proceso de degradación solamente se tornarán perceptibles después al término de la vida útil. Plásticos degradables pueden ser reciclados y no perjudican el flujo de desechos plásticos pos-consumo. En el sentido inverso el aditivo d2w® puede ser adicionado a plásticos reciclados y transformarlos en degradables! Los plásticos d2w® pueden ser programados para comenzar a degradar en períodos cortos de 60 o 90 días, o largos de hasta 5 o 6 años, dependiendo de los requisitos del producto. Esto es alcanzado a través de la utilización de diferentes formulaciones de aditivos y diferentes niveles de inclusión, dependiendo de las especificaciones del producto, geografía de utilización y requisitos de vida útil específicos de la aplicación. Sin embargo, la velocidad real de degradación aún será afectada por los niveles de calor, luz y stress a los cuales los plásticos estarán sujetos. La versión compatible con compostaje de esta tecnología es formulada para degradar completamente entre 60 y 90 días en un ambiente de compostaje comercial, en el cual las temperaturas son mantenidas superiores a 60 grados centígrados. Plásticos totalmente degradables se degradarán sin dejar residuos y al final, quedará solamente H2O, CO2 y biomasa en cantidades despreciables. Ensayos comprueban que tales materiales son seguros para el contacto directo con alimentos, no tienen efectos nocivos y que ellos, en última instancia, se degradan totalmente dentro o sobre el suelo.

27 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALESOXODEGRADACIÓN EN IMÁGENES

28 DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALESOXODEGRADACIÓN EN IMÁGENES

29 I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOSINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS Nuevos materiales Mejora de materiales convencionales Materiales plásticos Biomateriales Nuevas tecnologías Envases activos Envases inteligentes 29

30 Interacciones entorno – envase –productoENVASE ACTIVO Interacciones entorno – envase –producto ALIMENTO ENVASE ENTORNO EFECTOS Degradación sensorial del alimento y posibles efectos tóxicos. Alteración del envase. Deterioro del envase (pérdida de calidad y posible rechazo). Degradación sensorial y nutricional del alimento: enranciamiento de grasas, pérdida de textura, pardeamiento, reducción de vitaminas, degradación del aroma, etc. Degradación sensorial del alimento. CO2 , O2 Humedad Aromas PERMEACIÓN O2 Humedad Aromas Radiaciones Grasas Colorantes Otros SORCIÓN MIGRACIÓN Monómeros Aditivos Residuos Tintas Disolventes Desarrollo de nuevas tecnologías de conservación (de alimentos) en las que se aprovecha las interacciones del sistema alimento/envase/entorno 30

31 ENVASE ACTIVO Definiciones ENVASE ACTIVO VENTAJASMateriales y objetos destinados a ampliar el tiempo de conservación o a mantener o mejorar el estado de los alimentos envasados, corrigiendo los defectos propios de un envase convencional. Diseñados para incorporar deliberadamente componentes que: transmitan sustancias a los alimentos o a su entorno (migración positiva) absorban sustancias de los alimentos o de su entorno (sorción, permeación) VENTAJAS Migración controlada (la adición se prolonga en el tiempo) En adición directa, concentración inicial de aditivos relativamente elevada. En migración controlada, puede mantenerse constante. Se evitan cantidades elevadas de conservantes y aditivos en alimentos Existe la posibilidad de que el antioxidante adicionado actúe como pro-oxidante a concentraciones elevadas 31

32 ¡¡ No deben absorber sustancias indicativas del deterioro,ENVASE ACTIVO Tipos Sistemas que absorben o retienen sustancias indeseables, del producto o su entorno: oxígeno, humedad, exudados, etileno, olores, etc. Sistemas que liberan o emiten sustancias beneficiosas, al producto o a su entorno Sistemas con efecto térmico: transferencia de calor Sistemas que regulan la entrada y/o salida de sustancias deseables y/o indeseables, del entorno del producto PET EVOH Adhesivo Absorbedor ¡¡ No deben absorber sustancias indicativas del deterioro, ej. aldehídos y cetonas !!

33 ENVASE ACTIVO Presentaciones Adhesivos (Hot-melt) Bandejas BolsasCinta adhesiva Cartuchos Tapones, juntas Films Tapas Bolsitas Etiquetas 33

34 ENVASE ACTIVO Ejemplos Antimicrobiano-Secuestradores de Oxígeno14 días de almacenamiento Film EVOH + secuestrador O2 Film PA/PE + secuestrador O2 Film EVOH + 30% CO2/70% N2 Film PA/PE + 30% CO2/70% N2 Film LDPE 34

35 Con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantesENVASE ACTIVO Ejemplos Aditivos Naturales “Clean Label” Con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes Aceites esenciales: orégano tomillo canela romero Polifenoles naturales derivados de frutas y verduras

36 ADICIÓN DE ANTIOXIDANTESENVASE ACTIVO Ejemplos ADICIÓN DE ANTIOXIDANTES DIA 1 DIA 1 DIA 1 Parámetros analizados: TBARS Parámetros CIE Lab (color) Contenido de Hexanal CONTACTO DIRECTO BLANCO AOX VOLÁTIL DIA 10 DIA 10 DIA 10 36

37 Mordaza que sella compartimentosENVASE ACTIVO Efecto térmico Sistemas con efecto térmico: Envases auto-enfriables Envases auto-calentables Susceptores de microondas Perforador Agua Aislante térmico Separador agua/CaO Cal viva Mordaza que sella compartimentos Abre fácil 37

38 I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOSINTRODUCCIÓN Fuerzas directrices de la Innovación I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS Nuevos materiales Mejora de materiales convencionales Materiales plásticos Biomateriales Nuevas tecnologías Envases activos Envases inteligentes 38

39 ENVASE INTELIGENTE DefinicionesEnvase o embalaje capaz de monitorizar y controlar lo que le ocurre al producto durante toda la cadena de suministro. El envase “inteligente” se basa en tecnologías emergentes que usan la función “comunicación” del envase para mejorar la calidad, seguridad o aportar información de valor sobre los productos que contiene. Un envase inteligente es aquel que es capaz de monitorizar y comunicar información útil sobre lo que le ocurre al producto durante toda la cadena de suministro. Para que el envase sea capaz de llevar a cabo funciones de comunicación necesita de dispositivos comunicativos que integrados en el envase dan lugar a los “envases inteligentes”. Hay muchos tipos de dispositivos, indicadores, etc.; los cuales se pueden aplicar a los envases y embalajes, y de esta manera hacerlos “inteligentes”; algunos ejemplos son los siguientes. 39 39 39

40 ENVASE INTELIGENTE TiposLos que transportan datos que se usan para almacenar y transmitir datos Los que indican mediante un cambio de color y que se emplean para monitorizar las condiciones ambientales externas y advertir en caso de que sea necesario Hay muchos dispositivos: Clasificación: Los que transportan datos (que se usan para almacenar y transmitir datos. RFID). y los que indican mediante un cambio de color y que se emplean para monitorizar las condiciones ambientales externas y advertir en caso de que sea necesario Hay dispositivos que controlan las condiciones de distribución, transporte y almacenaje: temperatura, humedad ... Otros tipos de indicadores se muestran en los ejemplos (indicadores de frescura, TTIS, etc). La mayoría de los indicadores responden a un cambio de color (cambio visual) cuando alcanzan un punto crítico: temperatura, degradación de algún componente y/o distintas concentraciones de gases que se producen dentro del espacio de cabeza del envase, etc. En el indicador de Avery Denisson aparece la “X” cuando el indicador detecta crecimiento microbiano. 40 40

41 Ejemplos de envases inteligentes comercialesENVASE INTELIGENTE Ejemplos de envases inteligentes comerciales Tapón de corcho artificial con tecnología RFID para asegurar la calidad y trazabilidad de cada botella de vino Información sobre: Fecha de embotellado Tipo de uva Porcentaje/grado alcohólico Etc Una vez el tag RFID está en la botella, puede ser leido por productores de vino para ayudarles a almacenar y distribuir sus productos. Arnaldo Caprai is using SmartCorq for one its most expensive wines. Los tags RFID -en criollo- es la versión inteligente del código de barras. Las etiquetas RFID (la sigla en español significa Identificación por radiofrecuencia) pueden estar adheridas en productos, animales o personas. La diferencia con el código de barras (ese que nos hace esperar en la cola del supermercado y hace poner colorada a la cajera mientras pasa una y otra vez la bolsa de lechuga) es que estos tags tienen un chip de 1 kbyte que almacena información básica del producto y puede ser leído a cierta distancia porque disponen de unas antenas que transmiten las ondas de radio. Como se ve en la imagen de arriba, el RFID puede ir en el corcho de nuestro vino. Esto significa que la bodega sabrá dónde está su botella (los avances en esto estarán en el alcance que tendrán los lectores para leer los tags y la cantidad de información que podrán almacenar... arrancamos con 1 kbyte). Comercialmente viene bárbaro. La discusión de esta tecnología está en el uso que se le puede dar ya que cada vez que compremos algo posiblemente venga con ese sticker y alguien estará leyendo, muchas veces sin nuestro permiso, donde está lo que hemos comprado. Una invasión a nuestra privacidad. En la Wikipedia hay un amplio artículo donde se analizan los buenos usos y los posibles abusos de este invento que así como puede generar adeptos por sus múltiples aplicaciones pueden generar cierto misoneísmo. En nuestro país ya hay oferta de esta tecnología. Source: Lab-ID 41 41 41

42 Indicadores de tiempo-temperatura (TTis)ENVASE INTELIGENTE Indicadores TTis Indicadores de tiempo-temperatura (TTis) Etiquetas simples y relativamente baratas Suministran una indicación visual del efecto acumulativo de tiempo y temperatura en el producto por la exposición a temperaturas superiores a un nivel crítico Respuesta visual, por cambio de color, irreversible dependiente de la temperatura. Son una importante herramienta de decisión y marketing La principales ventajas de los indicadores TTIs son ... Y ejemplos podemos verlos a continuación! 42 42 42 42 42

43 Aplicaciones comercialesENVASE INTELIGENTE Aplicaciones comerciales Casos reales comercialización de productos promocionales con indicadores de frío El indicador de frío muestra un área termocrómica con forma de lata que se convierte en un azul intenso al llegar a 6°C. La etiqueta cambia de blanco a azul cuando la bebida está fría Aparece una copa dibujada al enfriar el envase Indicadores basados en tintas termocrómicas. Specialist printer B&H Colour Change has teamed up with Belfast-based promotional marketing agency Elevator to create 5,000 thermochromic chiller indicator POS cards to support the launch of the new Carling Thermochromic Can in the Northern Ireland off-trade. The chiller indicators display a thermochromic area in the shape of a can which turns a vivid blue when 6degC is reached, showing the Off Trade Take Home market that Carling Cans of Lager have been chilled to the optimum correct drinking temperature within their chiller cabinets. The high visibility Point of Sale Summer Campaign running throughout Northern Ireland’s Off Trade Take Home Market has been launched to highlight the importance of consumers purchasing ‘chilled’ lager in the off trade. The POS reinforces the message of the new thermochromic Carling can – and is part of the whole ‘Carling Chill – Cold You Can See’ campaign which also includes other POS such as chiller and window vinyls, large can cut outs and fridge stickers enabling the trade to show their customers their commitment to providing ‘chilled’ beer. The technology is used on the new Carling Can so that consumers can physically see when the can is at the optimum temperature. B&H Colour Change Ltd 43 43 43 43 43

44 Aplicaciones comercialesENVASE INTELIGENTE Aplicaciones comerciales Caso real comercialización de productos con indicadores de la temperatura óptima para su degustación Chocolate que se presenta en un envase innovador que indica claramente al consumidor cuando el producto esta en la temperatura óptima de consumo. Dars. Morinaga Caso real de comercialización en Noruega de un plato preparado con indicador del punto óptimo de calentamiento Este plato preparado es microondable, indicando al consumidor exactamente cuando esta el producto listo para su consumo, emitiendo un “pitido” En Japón, la empresa Morinaga ha lanzado en septiembre de 2007 un chocolate blanco bajo la marca Dars que se comercializa a un precio de 99.00JPY (0.61 €). Se presenta en un envase innovador que indica claramente al consumidor cuando el producto esta en la temperatura óptima de consumo, con el fin de que éste experimente la mejor textura y sensación en la boca. El envase, de 50 g, indica que el chocolate se derrite en la boca a 22ºC, y esta equipado con un sensor de temperatura que se vuelve rosa cuando alcanza la temperatura ideal (22-24ºC), toma una tonalidad blanca cuando la temperatura es de alrededor de 25ºC y violeta cuando es inferior a 19ºC. Morinaga comercializa este mismo producto en las variedades de leche y amargo. Sensor de temperatura: Tª= 22-24º C rosa Tª= +25º blanca Tª= +19º violeta En marzo del 2007 se ha lanzado en Noruega bajo la marca Toro un producto con un indicador del punto óptimo de calentamiento. Se trata de unas albóndigas de con patatas, zanahoria, jugo de carne y mermelada de frambuesa. Este plato preparado es microondable, indicando al consumidor exactamente cuando esta el producto listo para su consumo. Cuando el alimento esta en su punto, el envase emite una especie de pitido. 44 44 44 44 44

45 Aplicaciones comercialesENVASE INTELIGENTE Aplicaciones comerciales Caso real de comercialización de salsas listas para consumir con indicador de fecha de consumo preferente Nestlé ha utilizado las etiquetas inteligentes Timestrip® en el envase de sus salsas listas para usar Maggi®. Las etiquetas de Timestrip han sido diseñadas para mostrar cuánto tiempo el producto ha estado abierto o en uso. Cuando se activa la etiqueta, una tintura líquida no tóxica viaja a través de ella a velocidad constante, lo que da una clara indicación de la cantidad de tiempo transcurrido desde que se abrió el producto. El único dispositivo indicador de vida útil en el mercado es el Timestrip®, la forma de trabajar de Timestrip® se basa en la acción capilar - o la difusión – de un indicador de color, fácil de leer. Las etiquetas se pueden utilizar en cualquier producto o alimento perecedero, también en los productos que tienen una vida útil limitada una vez abiertos. La etiqueta elimina las conjeturas de cuánto tiempo de “vida útil” le queda a un alimento, después de utilizarlo por primera vez, aunque lo hayamos refrigerado. Supervisa automáticamente el tiempo de caducidad de cualquier producto perecedero, en un rango que va de un día hasta los seis meses. La tecnología que está detrás de esta revolucionaria etiqueta no es complicada, se basa sólo en la acción capilar, la cual permitir que un líquido teñido migre a través de un material microporoso en una forma constante. La forma de utilizarlo es sencilla, simplemente se desprende el papel del forro, se rompe la burbuja en la parte posterior de la etiqueta y se adhiere al paquete del producto. Así, la primera ventana indicará que se ha activado y el Timestrip® comienza a mostrar cuánto tiempo ha pasado desde entonces. La utilización de leyendas como “Consúmase antes de…” y “utilícese antes de…” ha confundido siempre a la gente y a menudo el alimento o las medicinas compradas se desechan en fechas posteriores a la fecha marcada en la leyenda. Para los alimentos frescos, como lo son los pescados y mariscos, que vienen sin ningún tipo de leyendas, es difícil recordar cuándo fue abierto por primera vez o cuándo lo metimos a congelar. Las novedosas etiquetas Timestrip® ya se utilizan en cocinas profesionales a lo largo del mundo. Son más fáciles de utilizar y más informativas que las etiquetas tradicionales. Las etiquetas Timestrip® son parte integral del principio “lo primero que entra es lo primero que sale”, concepto ampliamente utilizado por todos los proveedores de alimentos de buena reputación. La tecnología de Timestrip® se adapta fácilmente a requerimientos específicos de impresión o configuraciones de fecha; también ofrece soluciones integrales, como la posibilidad de incorporar la activación automática. (Anonymous. Process and packaging, time indicator. Timestrip: la etiqueta inteligente, seafood today jun-jul 06) Maggi. Nestlé 45 45 45 45 45

46 Indicadores de frescuraENVASE INTELIGENTE Indicadores de frescura Los indicadores de frescura controlan la calidad del alimento envasado a través de su respuesta a alguno de los cambios que se producen en el alimento como resultado del metabolismo o crecimiento microbiano. Muchos de estos indicadores están basados en los metabolitos generados por los microorganismos presentes en el producto, tales como: Compuestos volátiles derivados del nitrógeno. Aminas. Sulfhídrico. Ácidos orgánicos. Patógenos específicos. Otros. 46 46 46

47 Indicadores de frescuraENVASE INTELIGENTE Indicadores de frescura Avery Denison® Ripesense® Other types of indicators are shown in the following examples (freshness indicators, TTIS and so on). Most of them change in col our or have a visual change when they reach a critical point such as temperature, degradation and different concentrations of gases are produced inside the packaging atmosphere.... For instance, ethylene indicators changes in colour depending on the concentration of ethylene in fruits. A “X” appears when the indicator detect microbial growth, the bar code turns invisible, it can´t be read, when detect microbial growth, etc. Amines Indicator: A real example of testing a freshness indicator in chilled fish product (it can detect the amines concentration inside the package and the amount of amines is related to deterioration processes. The pH changes as well! Detecta la concentración de aminas dentro del espacio de cabeza del envase y la cantidad de aminas está relacionada con el proceso de deterioro y los cambios de pH Indicador It´sfresh Indicador adecuado productos como ensaladas o gourmet. La idea es que el consumidor introduce el indicador en el interior de una bolsa o contenedor junto con el alimento y coloca el conjunto en el refrigerador durante 8 horas. Si el color del indicador cambia de rosa a amarillo el producto se ha deteriorado. Freshness Guard: diseñado para pollo y pavo este sensor esta basado en una reacción entre el sulfidrico y una capa de plata a nano-escala. Originalmente la capa de plata es de color marron opaco pero cuando reacciona con el sulfihidrico producido por el producto se vuelve transparente. Freshness Guard® Indicador de Aminas SensorQ® 47 47 Traceo® 47

48 Indicadores de frescuraENVASE INTELIGENTE Indicadores de frescura Caso real con la compañía aérea British Airways Comprobación del grado de frescura de los alimentos que se sirven a bordo del avión, mediante etiquetas indicadoras aplicadas a las bandejas Comprobación de la temperatura de los alimentos que se sirven a bordo del avión, mediante sofisticadas etiquetas aplicadas a las bandejas (Vitsab®) comunicando inmediatamente a los operadores, variando el color, si el alimento contenido está bueno o si, por el contrario, se plantea un riesgo de contaminación debido a mala conservación, indicando también la cantidad de horas en las que se garantiza la conservación del alimento en unas condiciones de temperatura concretas; se trata, por consiguiente, de un complemento ideal de la “fecha de caducidad”, La etiqueta inteligente ante todo está dotada de función tiempo/temperatura, y también de otras modalidades de captura de datos, así como de una función de alarma Vitsab® 48 48 48 48 48

49 LEGISLACIÓN REGLAMENTO (UE) Nº 10/2011 49 49 49Legislación aplicable a todos los materiales destinados a contacto con alimentos. + Recubrimientos Directiva 84/500/CEE y enmienda 2005/31/CE Directiva 93/11/CEE Nitrosaminas Reglamento (CE) Nº 372/2007 Plastificantes en juntas de tapas. Directiva 82/711/CEE y enmiendas. Ensayos de migración. Directiva 85/572/CEE Lista de simulantes. Reglamento (CE) Nº 282/2008 Plásticos reciclados. Reglamento (CE) Nº 1895/2005 BADGE/BFDGE/ NOGE. Directiva 2002/72/CE y enmiendas. Monómeros y aditivos (y otros requisitos). Directiva 78/142/CE. Cloruro de vinilo (VC). Directiva 80/766/CEE. Análisis VC en plásticos. Directiva 81/432/CEE. VC en alimentos. Directiva 2007/42/CE Plásticos Celulosa regenerada Reglamento 450/2009 Papel y cartón Vidrio Madera Corcho Metales y aleaciones Textiles Resinas de intercambio iónico Tintas de impresión Siliconas Barnices y recubrimientos Ceras Adhesivos Cerámica Materiales Activos e Inteligentes Caucho (tetinas y chupetes) Reglamento (CE) Nº 1935/2004 Materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos Reglamento (CE) Nº 2023/2006 Buenas prácticas de fabricación de materiales y objetos destinados al contacto con alimentos Legislación aplicable a materiales específicos (medidas específicas). Legislación aplicable a sustancias individuales. Materiales que carecen de medidas específicas pero para los que podrán adoptarse éstas. REGLAMENTO (UE) Nº 10/2011 49 49 49

50 RENOVARSE O MORIR… “La innovación es todo cambio basado en conocimiento y que genera valor” Colaboración estratégica entre empresarios, investigadores y sistema público de incentivos a la Innovación CONOCIMIENTO GENERACIÓN DE VALOR Innovación 50 50

51 Laura Zacarés SanmartínDepartamento de I+D+i