Innovaciones en concepto de envasado inteligente de alimentos

I.         Introducción

La creciente demanda de alimentos seguros y de calidad ha intensificado el enfoque en los últimos años. En este contexto, los empaques activos y los embalajes inteligentes emergen como soluciones innovadoras para optimizar la conservación y seguridad alimentaria, enriqueciendo así la experiencia del consumidor. Este estudio analiza las últimas innovaciones en empaques activos y embalajes inteligentes, facilitando el desarrollo de materiales que interactúan con los alimentos y ofrecen diversas funcionalidades para mejorar su calidad, conservación y seguridad.

II.            Desarrollo

2.1.  Reglamentaciones

Reglamentaciones europeas

En Europa, los envases inteligentes están regulados por el Reglamento (UE) Nº 10/2011 sobre materiales y objetos plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos. Este reglamento establece requisitos para la composición, diseño y fabricación de envases inteligentes que entran en contacto con alimentos, y también establece límites para la migración de sustancias desde los envases hacia los alimentos. Además, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) ha emitido opiniones científicas sobre la seguridad de los envases inteligentes, y ha establecido una lista de sustancias que pueden ser utilizadas en envases inteligentes sin representar un riesgo para la salud humana.

Regulaciones de envases inteligentes en América del Norte

En América del Norte, los envases inteligentes están regulados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) y la Agencia Canadiense de Inspección de Alimentos (CFIA). La FDA y la CFIA tienen requisitos similares a los de la UE, incluyendo la evaluación de la seguridad de los materiales de los envases inteligentes y la regulación de las sustancias que pueden ser utilizadas en ellos. Además, la FDA ha emitido una guía sobre el uso de envases inteligentes en alimentos, que proporciona información detallada sobre los requisitos para la aprobación de envases inteligentes.

Regulaciones de envases inteligentes en Asia

En Asia, cada país tiene sus propias regulaciones para los envases inteligentes. Por ejemplo, en Japón, los envases inteligentes están regulados por la Ley de Seguridad Alimentaria de Japón y sus directrices asociadas. Esta ley establece requisitos para la composición, diseño y fabricación de envases inteligentes, así como límites para la migración de sustancias desde los envases hacia los alimentos. En China, los envases inteligentes están regulados por la Administración de Alimentos y Drogas de China, que tiene requisitos similares a los de la UE y América del Norte.

2.2.  Empaques activos

Se desarrollaron con el fin de mejorar las características de conservación de los alimentos, así como aumentar su vida útil y mejorar su calidad. Existen diferentes tipos de empaques activos como aquellos que impulsan la desnaturalización de los microorganismos, empaques que mantienen una presión constante en el envase, empaques que reaccionan a la humedad y a la temperatura, empaques que liberan sustancias químicas, entre otros.

Son capaces de responder a las demandas del entorno y permiten mejorar la calidad y conservación de los alimentos. Desempeñan diferentes funciones, siendo una de las más comunes la liberación de gases. En este sentido, se han desarrollado empaques activos capaces de generar una atmósfera modificada, permitiendo que los alimentos se conserven por más tiempo en condiciones óptimas de temperatura y humedad.

Se inventaron para ser inteligentes, conteniendo información sobre el estado del producto. Estos sistemas pueden ser químicos, biológicos o electrónicos (sensores), y permiten monitorear las condiciones de los alimentos durante todo el proceso de producción desde la cosecha hasta el consumo.

Los empaques activos se desarrollan con diferentes materiales, como nanopartículas, biopolímeros, y biodegradables. Estos materiales permiten la creación de empaques activos, sensibles, resistentes y que mejoran la conservación y calidad de los alimentos.

2.3.Embalaje inteligente

La Comisión Europea define los envases inteligentes como “materiales y artículos que controlan el estado de los alimentos envasados o el entorno que rodea a los alimentos”. El empaque inteligente también se ha definido como la ciencia y la tecnología que utiliza la función de comunicación para facilitar la toma de decisiones para extender la vida útil, mejorar la seguridad, garantizar la calidad, proporcionar información y advertir sobre cualquier problema mediante el seguimiento de los cambios en el entorno interno y externo del paquete.

Los indicadores y sensores tienen la función principal de proporcionar información relacionada con la calidad del producto, mientras que la clase de portadores de datos está más involucrada en la gestión de la logística de la cadena de suministro. Estos sistemas pueden colocarse sobre el embalaje primario, interior o exterior, sobre el embalaje secundario o terciario.

2.4.Indicadores

La principal función de los indicadores es transmitir al consumidor información relativa a la presencia o ausencia de una determinada sustancia, indicar si se está produciendo una reacción entre dos o más componentes o controlar la concentración de una determinada sustancia. Esta información se traduce en señales, generalmente en forma de cambios visuales inmediatos proporcionando información cualitativa o semicuantitativa.

Los indicadores inteligentes permiten monitorear la calidad de los productos alimenticios durante su almacenamiento y transporte.

·    Indicadores de tiempo y temperatura: estos indicadores se aplican principalmente a los alimentos sensibles a la temperatura, como los productos refrigerados y congelados. Además, los TTI también se han aplicado para controlar el proceso de pasteurización y esterilización.

·  Indicadores de frescura: brindan información directa sobre la calidad del producto, analizando las reacciones químicas del deterioro de los alimentos debido a los microorganismos.

·     Indicadores de gases: se usan para monitorear estos cambios y también se usan a menudo para evaluar la efectividad de los componentes activos del empaque y para detectar la integridad del empaque (fugas). Los indicadores de gas más conocidos se utilizan para controlar las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono.

2.5.Sensores

Es un dispositivo que responde a una propiedad química, biológica o física proporcionando una señal cuantificable proporcional a la medida. Los sensores tradicionales más populares están diseñados para medir la temperatura, la humedad, el pH y la exposición a la luz. Esta clase de dispositivos inteligentes aún tiene que superar varios obstáculos antes de que pueda llegar a la comercialización a gran escala.

• Sensores químicos: Cuenta con un receptor químico que es capaz de detectar la presencia, actividad, composición y concentración de una molécula química específica, como compuestos orgánicos volátiles (COV) y moléculas de gas no propias del alimento. Los sensores químicos que se encuentran actualmente en el mercado aún son demasiado grandes y rígidos para integrarse en el empaque, no son lo suficientemente selectivos, aún requieren una alta potencia y tienen un elevado costo de producción.

• Sensores de base electroquímica: consta de tres electrodos principales: electrodo de trabajo, contador y electrodo de referencia, todos conectados a un dispositivo de potenciostato.

• Sensores ópticos: Los sensores ópticos generan una señal óptica (color, fluorescencia o quimioluminiscencia), o provocan un cambio en las propiedades ópticas del sistema.

• Biosensores: biosensores está hecho de material orgánico o biológico, como ADN, ARN, enzimas, anticuerpos, antígenos, microbios, hormonas y ácidos nucleicos. Los principales desafíos para esta clase de sensores son: la inmovilización de los componentes biológicos en el receptor

• Biosensores de base electroquímica: combinan las ventajas de las técnicas electroquímicas analíticas y las ventajas de la especificidad de los procesos de reconocimiento biológico. Los biosensores cuentan con un amplio campo de aplicación en la medicina y su éxito se debe a estudios biométricos (detección de glucosa),

• Biosensores de base óptica: sensores que reaccionan a sustancias o toxinas producidas por la presencia de microorganismos contaminantes. El cuello de botella de estos sensores es la dificultad de integrarlos en los envases de alimentos.

• Sensores comestibles: son sustancias comestibles que se adhieren al producto o alimento, no son tóxicos, ni causan daño a la salud del consumidor.

2.6.Portadores de datos

Dispositivos que se colocan entre los envases, no miden, ni reaccionan a ciertas sustancias por el contrario son un apoyo importante para la trazabilidad automatizada, la prevención de robos o la protección contra la falsificación

III.          Conclusiones

El desarrollo de empaques activos es una de las innovaciones clave en la conservación de los alimentos. Los empaques activos han sido desarrollados con diferentes funciones que permiten monitorear el estado de los alimentos, modificar la atmósfera de conservación, liberar sustancias activas y mejorar la calidad y seguridad de los alimentos. Además, los nuevos materiales utilizados en la producción de los empaques activos permiten la creación de empaques activos sensibles, resistentes y biodegradables. 

Los empaques activos son una herramienta clave para mejorar la conservación y la seguridad de los alimentos, y las nuevas tecnologías y materiales permitirán una mejora continua en la calidad de los empaques y una mayor eficiencia en la protección y conservación de los alimentos.

IV.         Bibliografía

Campardelli, R., Drago, E., Pettinato , M., & Perego, P. (2020). Innovations in Smart Packaging Concepts for Food. MDPI, 1-42. doi:10.3390/foods9111628w

Este informe es elaborado a partir del articulo de "Campardelli" publicado en la revista MDPI Foods. Cite al autor principal y otorga los crédito correspondientes.