Reducción del desperdicio de alimentos perecederos a través de la innovación en tecnologías de envasado

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Reducción del desperdicio de alimentos perecederos a través de la innovación en

tecnologías de envasado.

Jornada: “La innovación al servicio de la lucha contra el desperdicio de alimentos: nuevos sistemas de packaging y de

conservación de productos perecederos”

Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente Madrid, 24 Noviembre de 2014

Carlos EnguixResp. Dto. Tecnologías del Envase de ainia




SOLUCIONES QUE OFRECE AINIA EN REDUCCIÓN DE DESPERDICIO DE ALIMENTOS

• Vida Útil • Desarrollo de Envases• Producción• Control de Calidad• Logística y Transporte• Cadena de valor eficiente: Sistemas digitales, técnicas “lean”• Innovación social: Basados en TIC y estudios con consumidores• Valorización de desperdicios

•Reutilización•Reciclaje•Valorización•Conceptos integrados: Modelo de biorefinería

• Auditorias sobre pérdidas y desperdicio• Huella ambiental• Aspectos Legislativos y Normativos• Formación


Fuente: FAO Global Food Loses and Food Waste. FAO. Interpack 2011. Dusseldorff – Germany

IMPORTANCIA DEL ENVASADO EN LA REDUCCIÓN DEL

DESPERDICIO DE ALIMENTOS (I).


FAO ha identificado el envasado como uno de los elementos clave para reducir el desperdicio de alimentos.

Fuente: FAO. Packaging solutions for reducing food waste along the value chain.Appropriate food packaging solutions for developing countries.

Interpack 2011. Dusseldorff – Germany

IMPORTANCIA DEL ENVASADO EN LA REDUCCIÓN DEL DESPERDICIO DE ALIMENTOS (II)


CONCEPTOS DE VIDA UTIL

• Fecha hasta la que el alimento mantiene sus condiciones óptimas (“Consumir preferentemente antes de ..”).

• Si se comprometen las características microbiológicas, incluso representando un peligro para la salud humana: “Fecha de caducidad”, indicando la fecha hasta la que es un alimento seguro.

AGENTES DE DETERIORO:

- Aceleración de reacciones químicas- Degradación sensorial y nutricional

- Oxidación de grasas y aceites. - Cambios en pigmentos- Destrucción de vitaminas

Luz

- Crecimiento microbiano - Oxidación de grasas y aceites- Destrucción de ciertas vitaminas- Cambios en pigmentos

- Crecimiento microbiano- Efectos sobre textura:

Productos húmedos:- Deshidratación superficial

Oxígeno

Humedad

Tiempo/Temperatura


TRANSFERENCIA DE COMPONENTES ENVASE/ALIMENTO/ENTORNO

compuestos volátiles (aromas)

Aditivos

Entorno

Radiaciones:- luz natural- luz artificial

Gases permeantes:- CO2- O2- N2.

Vapores (agua, aromas)

Microorganismos

Macroorganismos

Alimento

EnvaseCompuestos residuales de la polymerización

Tintas impresión

carbohidratos

agua

lípidos

proteinas

pigmentosvitaminas

enzimas

Migración

Permeabilidad

Sorción

Perm

eabili

dad

Permeabilidad


•Materiales barrera, atmósferas de envasado y sistemas de envasado.

•Sistemas para asegurar la integridad del sellado de envases.

•Envases activos (biocidas, antioxidantes, absorbedores de oxigeno, de humedad , de etileno…) para aumentar vida útil.

•Envases inteligentes que indiquen la frescura, estado de conservación…

SOLUCIONES EN REDUCCION DE DESPERDICIO DE ALIMENTOS A TRAVÉS DE INNOVACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE ENVASADO

•Desarrollo de envases re-cerrables que permiten mantener en mejores condiciones los productos que no se consumen de una sola vez.

•Desarrollo de envases más adecuados a requerimientos de productos y hábitos de los consumidores: porciones más pequeñas, fácil de usar, extracción 100 %...

•Soluciones sostenibles

•Cumplimiento de la legislación

•Diseño de envases más resistentes que eviten la aparición de defectos por daños mecánicos durante la distribución.

•Mejora de la logística y transporte, evitar defectos. Mejorar refrigeración.


AUMENTO DE LA VIDA ÚTIL MEDIANTE MATERIALES BARRERA

Los materiales de envase permiten aumentar la vida útil de los alimentos y reducir el desperdicio de alimentos

Los materiales complejos son difíciles de reciclar para volver a utilizar sus componentes de valor


AUMENTO DE LA VIDA ÚTIL MEDIANTE MATERIALES BARRERA

Polímeros de termosellado Capa interna

Materiales barrera

Capa media

Materiales estructurales Capa externa

Interior alimento

LDPE HDPE LLDPE PP EVA Ionómero

Adhesivo

EVOH PVdC PA PET SiOx AlOx

Adhesiv

o

PVC PS PET PP PE

Exterior aire atm.

EXPEO 1

Uso de micro y nano-partículas para mejorar:

•Propiedades Barrera

•Propiedades Mecánicas

•Propiedades Térmicas


Factores que afectan las propiedades barrera de un material multicapa. Tratamientos térmicos

X 10-20 OTR a 30 minutos

SELECCIÓN DE MATERIALES VS PROCESO PRODUCTO


ENVASADO MAP

RESULTADOS en función de:

- Propiedades barrera de los materiales (Gases, humedad, aromas)- Adecuado sellado y materiales que evitan perforaciones (Integridad)- Adecuación de los materiales a los procesos y a las condiciones de distribución (tratamientos térmicos, luz, temperatura, humedad)

- Extracción del aire que se reemplaza por una mezcla de gases y sellado.- La concentración de gases que se selecciona evoluciona con el tiempo de almacenamiento.

ENVASADO A VACÍO

- Extracción del aire y sellado

- Permeación de oxígeno durante el tiempo de almacenamiento

OBJETIVOS

- Prevenir el crecimiento de microorganismos.- Reducción cinética de las reacciones (oxidación).

AUMENTO DE VIDA ÚTIL A TRAVÉS DEL USO DE VACÍO Y MAP


SIMULACION DEL COMPORTAMIENTO DE LA ATMOSFERA EN EL INTERIOR DE UN ENVASE

0

20

40

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480

Tiempo (días)

Pres

ione

s de

gas

es (%

)

PO2PCO2PN2 Pres. Total

Datos utilizados•Superficie

•Espesores de cada capa

•Permeabilidades de cada material

•Uso de absorbedores

•Composición MAP

•Relación espacio de cabeza vs. cantidad de producto

•Temperatura Almacenamiento

•Humedad Relativa

•Comportamiento del producto

0

5

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0 40 80 120

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480

Tiempo (días)

Oxí

geno

Pre

s. P

arci

al (%

) O2 Total

O2 Zona1

O2 Zona2

O2 Zona3

O2 Zona4

O2 Zona5

O2 Zona6

O2 Zona7


Factores que pueden afectar las propiedades barrera de un material de envase. Termoformado

SELECCIÓN DE MATERIALES VS PROCESO PRODUCTO


REDUCCIÓN DE DEFECTOS POR PÉRDIDA DE INTEGRIDAD DEL ENVASE (I)

Defecto de sellado Rotura por punción Defectos de formado

•Materiales que sellan mejor incluso en zonas contaminadas

•Sistemas de inspección de la soldadura

•Materiales con mayor resistencia a la perforación


Terpalex®/EVOH/Terpalex® PE 90 µm PA/EVOH/PA/PE 90 µmμ

Terpalex® vs poliamidas usuales

Mejor termoformado

Mayor resistencia a la perforación

Mayor transparencia

REDUCCIÓN DE DEFECTOS POR PÉRDIDA INTEGRIDAD DEL ENVASE (II)


Envase recerrable. Fuente Bemis

SISTEMAS DE ENVASE RECERRABLES

www.ainia.es 19#ainiainnovacionmintel.com

Fuente: www.liquiglide.com

SISTEMAS DE ENVASE VS REQUERIMIENTOS DE PRODUCTO Y CONSUMIDOR

Estamos desarrollando soluciones que permiten aprovechar más de un 10 % adicional de producto.Un ejemplo de una solución que va a salir al mercado.


• Materiales y objetos activos en contacto con alimentos:• FUNCION:

•ampliar el tiempo de conservación.•mantener o mejorar el estado de los alimentos envasados.

• ¿CÓMO? •transmiten sustancias a los alimentos envasados o a su entorno.•absorben sustancias de los alimentos envasados o del entorno.

Fuente: BASF - The Chemical Company, 2007 Fuente: www.onvu.net

• «materiales y objetos inteligentes en contacto con alimentos»:• Controlan el estado de los alimentos envasados o el entorno de éstos

MATERIALES ACTIVOS E INTELIGENTES. CONCEPTOS. REGLAMENTO CE 450/2009


Carne de ternera(filetes de 8 mm)

EO orégano

Aspectos más relevantes:• Efecto combinado de MAP + EO orégano.• El incremento de CO2 extiende la vida útil del alimento.• EO orégano interfiere con el desarrollo y el metabolismo de los microorganismos.• No se ven afectadas las características organolépticas.• Tiempo necesario para alcanzar 107 ufc/g:

- CO2/N2/O2 : 9 días vs 6 días sin EO orégano- CO2 : 18 días vs 15 días sin EO orégano

Envasado en MAP/5°CAireVacíoCO2/N2/O2 (40:30:30)CO2/N2 (80:20)CO2 (100)

Fuente: Skandamis y Nychas., 2002

ENVASES ACTIVOS QUE LIBERAN ANTIOXIDANTES, BIOCIDAS…(I)


Uva de mesa

Carvacrol(componente de EO orégano y tomillo (50‐86%)0.0‐1.0 mL/L envase

Inoculación con Botrytis cinerea (Challenge test)

4 días/25°C

Inhibición de B. cinereasólo con la máxima concentración (1.0 mL/L)

Cultivo de Botrytiscinerea

Carvacrol(componente de EO orégano y tomillo (50‐86%)0.0‐1.0 mL/L envase

4‐7 días/25°C

Inhibición de B. cinereadesde la mínima concentración (0.05 mL/L)

Ensayos “in vitro”

Ensayos “in vivo”

Martínez-Romero et al., 2007

ENVASES ACTIVOS QUE LIBERAN ANTIOXIDANTES, BIOCIDAS…(II)


ENVASES ACTIVOS CON ABSORBEDORES DE ETILENO, OXÍGENO, …


Compound

procedimientos de obtención:

Recubrimiento formulado

Polímero base

Matriz de recubrimiento

Proceso de recubrimiento

Material con recubrimiento activo

Extrusión

+

Film activo

Sustancia activa

Disolución

Sustancia activa

+

Recubrimiento por extrusión

Extrusión

Laminación

Desarrollo de envases activos con antioxidantes naturales (3/5)

Sustancia activa

Adición

Soporte inerte

Incorporación dentro del

envase

GENERACION DE ENVASES ACTIVOS EN EL PROPIO MATERIAL DE ENVASE


Fuente: Smart and Active Packaging to Reduce Food Waste, Paul

LeGood, Corus, Andrew Clarke, NAMTEC, 7th November 2006

ENVASES INTELIGENTES

Fuente: www.onvu.net

Fuente: http://sillero.wordpress.com


Preparación del modelo

Condiciones de contorno

Caracterización material

Simulación

DISEÑO DE ENVASES UTILIZANDO HERRAMIENTAS CAD/CAE (II)

Simulación de esfuerzos


Preparación del modelo

Condiciones de contorno

Caracterización material

Simulación

Simulación de proceso de formado

DISEÑO DE ENVASES UTILIZANDO HERRAMIENTAS CAD/CAE (III)


Algunas definiciones importantes

Mercancías con agrupamientos más resistentes que eviten defectos durante la distribución.

Rediseñar el envase para maximizar el número de envases por palet.Optimizar la carga del contenedor o camión.Racionalizar y reducir tamaños de cajas.Reducir los costes de almacenamiento, transporte y materiales.Mejorar tiempos de enfriamiento (permite incrementar vida útil)

OPTIMIZACION DE EMBALAJES, TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO DE MERCANCIAS Y LOGISTICA

Fuente http://postharvest.ucdavis.edu



costes impactoambiental

beneficiosociedad

envases sostenibles y ecoeficientes

ENVASES SOSTENIBLES Y ECOEFICIENTES Ejemplo envase PS

Termoformado

Transporte envase

Material de envase

Fuente de emisión

26%

7%

67%

% de emisiones


Envases y producto:

Integración

•Consumidor

•Distribución

•Legislación

•Economía

•Bienestar

•Coste/Beneficio

•Seguridad

•Medio Ambiente

•Estudios de sostenibilidad

ecoeficiencia e impacto ambiental

•Análisis de costes y viabilidad

Legislación, Alertas y etiquetado

Sistemas de

comunicación e información

•Reguladores •Resultado

•Diseños mediante CAD/CAE

•Optimización dimensional, logística

•Nuevos materiales:

Recubrimientos, Bio-polímeros y

derivados de fuentes renovables,

Nanotecnología, Mejores

propiedades (barrera, ópticas…)

•Envases activos e inteligentes

•Desarrollo de producto

•Tratamientos de conservación

•Mejoras de procesos

•Microencapsulación

•Impregnación/Extracción

•Sistemas de envasado

Certificación (BRC…)

•Vida útil

Microbiología

Química, Físico-química

Sensorial Sistemas de inspección y control

Automatización y robotización

Difusión de novedades tecnológicas

www.guiaenvase.com



CONCLUSIONES

• Con tecnologías de envase es posible alargar la vida útil y la seguridad de los productos envasados, y por tanto reducir el desperdicio de alimentos.

• Es posible también desarrollar envases más adecuados a los requerimientos de productos y consumidoresrequerimientos de productos y consumidores: facilidad de consumo y/o preparación, extracción, re-cerrabilidad.

• Además de la vida útil con tecnologías de envase se pueden reducir las mermas por defectos producidos por el almacenamiento, transporte y distribución de los productos.

• Es importante conocer bien cada producto para desarrollar una solución de envase a medida.

• Además hay que desarrollar nuevas formas de envasado más sostenibles combinando aspectos ambientales, beneficios para la sociedad y aspectos económicos.

• Dado que la fase de consumo es en la que se produce mayor desperdicio de alimentos es importante también educar a los consumidores.


Muchas gracias por su atención

Carlos Enguix Nicolás625157774

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