Características de tecnologías de envasado de alimentos

A través de los años se ha buscado alargar la vida de anaquel de los alimentos y al mismo tiempo preservar sus características de calidad e inhibir el crecimiento de los microorganismos de forma efectiva. Con este objetivo en la mira y buscando otras alternativas de conservación que no fueran los conservadores, desde los años 30s la industria de alimentos comienza a realizar estudios para el almacenamiento de frutas, cambiando la composición de la atmósfera que rodeaba a los productos para evitar que maduraran mientras eran distribuidas. Esta línea de investigación se basa en el hecho de saber que el ambiente atmosférico y la presión del medio en la que se encuentra el alimento pueden perjudicar o beneficiar su conservación. Cabe mencionar que el aire ambiental se compone, en proporciones ligeramente variables, de nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%) y otras sustancias (1%), como ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y gases nobles. Considerando los efectos de estos gases en la carga microbiana y en las características físicas de los alimentos, se han desarrollado nuevas tecnologías de envasado de alimentos en las que se modifica la composición y la concentración de los gases, así como la presión del envasado. Desde entonces se han generado tecnologías de envasado que cada vez son más innovadoras y especializadas, y se adaptan a muchos de los productos disponibles en el mercado.

Características de las tecnologías de envasado

Para clasificar las tecnologías de envasado que modifican y/o controlan la atmósfera interna del envase del alimento, es posible utilizar la clasificación que muestra la FDA en la que se enlistan los siguientes tipos de envasado: • Cocinado-enfriado (cook-chill) • Atmósferas controladas (controlled atmosphere packaging – CAP) • Atmósferas modificadas (modified atmosphere packaging – MAP) • Al vacío (vacuum packaging) • De baja presión (sous-vide)

A continuación se describe brevemente cuáles son las características de cada una:

Cocinado-enfriado es el proceso en el que el alimento cocinado a altas temperaturas se vacía en bolsas de las que se extrae el aire, se sellan y se enfrían de inmediato para mantenerse en temperaturas de refrigeración o congelación. La cocción reduce la carga microbiana e inactiva enzimas que provocan el deterioro del producto.

Envase de atmósferas modificadas. Se modifican las composiciones y concentraciones de componentes del aire en el gas que sirve de entorno dentro del empaque. Dependiendo del tipo de gas que se incluye se hacen otras clasificaciones que se muestran más adelante. Generalmente estos empaques se deben conservar en refrigeración para hacer más efectivo el control bacteriano.

Envase de atmósferas controladas es un sistema en el que se controla la composición de una atmósfera en particular, que pudo haber sido modificada o no antes de sellarse. Este tipo de envasado requiere de películas inteligentes y en algunos casos sistemas adicionales que permitan el intercambio de gases de forma selectiva en los momentos en los que la atmósfera del producto está desequilibrándose para que se regule a los límites en los que se previene su deterioro.

Envase al vacío es la condición en la cual se reduce al mínimo la cantidad de aire del empaque y se logra un sellado hermético.

Envase sous-vide es el método en el cual el producto se prepara (puede ser limpieza, corte, curado o pre-cocción) y posteriormente se empaca al vacío y debe almacenarse bajo temperatura de refrigeración o congelación.

Antes de su consumo debe cocinarse el producto envasado y si no se consumirá al instante, deberá enfriarse en el mismo envase al vacío aún sellado. La FDA establece que el producto debe alcanzar una temperatura superior de 74°C al cocinarse previo al consumo.

Atmósferas modificadas

Las atmósferas modificadas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

• Atmósfera inerte. Se utiliza nitrógeno como gas inerte para llenar empaques de productos, principalmente para evitar fuerzas mecánicas externas que fracturen el producto. • Atmósfera semirreactiva que utiliza mezclas de gases inertes y reactivos como dióxido de carbono y nitrógeno (CO2 / N2 ) o dióxido de carbono, nitrógeno y oxígeno (CO2/N2/O2). • Atmósfera reactiva que usa dióxido de carbono o monóxido de carbono con oxígeno (CO2 o CO con O2) para crear ambientes adversos para ciertos microorganismos o benéficos para la calidad del producto. Este a su vez se divide en: • Atmósfera alta en oxígeno, este cambio es preferible en productos cárnicos para conservar el pigmento estable con la mioglobina y la coloración del producto. • Atmósfera baja en oxígeno, se utiliza para disminuir el crecimiento de microorganismos que deterioran el producto.

¿Cuáles son los productos que se pueden envasar con este tipo de tecnologías?

Prácticamente todos los alimentos pueden ser envasados bajo alguna de las condiciones que se han descrito anteriormente. Un requisito es estudiar la composición del alimento, las características fisicoquímicas, la carga microbiológica natural del alimento y el potencial de reproducción de microorganismos para decidir cuál es el mejor método con el que se debe envasar el alimento.

Mezclas de gases usuales para cada tipo de alimento

¿Qué efectos tiene cada gas utilizado en estas tecnologías de envasado?

Nitrógeno
Es un gas inerte, por lo cual no reacciona con los alimentos y tampoco tiene efecto de inhibición para las bacterias. Como es poco soluble en agua, no se consume durante su almacenamiento y su presencia en el envase reduce el efecto de vacío que se genera con el CO2.
Se utiliza como relleno que sustituye el aire, evitando la presencia de oxígeno y a su vez reacciones de oxidación y el crecimiento de bacterias aerobias.

Oxígeno
Generalmente se busca reducir su contenido para inhibir bacterias aerobias, pero en algunos casos es adecuado agregarlo para conservar características de los productos e inhibir bacterias anaerobias.
En frutas y hortalizas el contenido de oxígeno es muy relevante debido a que al continuar el proceso de respiración, si se acaba el oxígeno disponible se convierte en un ambiente favorable para la fermentación, por lo que se deben auxiliar estos sistemas con un film permeable que permita el flujo de oxígeno del aire al interior del empaque y la salida de CO2.
El exceso de oxígeno puede alentar el crecimiento de patógenos como E. coli y L. monocytogenes, mientras que la ausencia total promueve la permanencia de Clostridium botulinum y sus toxinas.

Dióxido de carbono
El CO2 es soluble en agua, su solubilidad disminuye al aumentar la temperatura y su efecto de inhibición microbiana aumenta al encontrarse a temperaturas menores de 10°C. Al diluirse el CO2 produce ácido carbónico que reduce ligeramente el pH del medio; a la vez, por su solubilidad desaparece como gas y se pierde su volumen provocando el efecto de vacío, que hace ver al envase con un tipo de vacío, pero que no ha sido generado desde el envasado inicial. Inhibe el crecimiento de bacterias aerobias y moho al usarlo en concentraciones de 20% o mayores, su acción inhibidora se debe a la capacidad de penetrar membranas celulares, modificar el pH intracelular y alterar el equilibrio enzimático. Como efectos secundarios está la pérdida de humedad, afección de sabores del alimento y el efecto de vacío del envase lo cual a su vez puede disminuir la capacidad de retención de agua de los productos.

¿Qué deben considerar los productores al determinar el tipo de tecnología de envasado?

• Composición del producto. • Flora inicial. • Vida de anaquel normal del producto, y vida de anaquel deseada. • Humedad relativa. • Velocidad de respiración del producto. • Fenómeno de intercambio de los gases producidos por el alimento con los gases del medio a través de la película de envasado. • Absorción del CO2 por el producto. • El cambio de presión al que se someterá el producto en su distribución, que puede provocar diferenciales de presión negativos o positivos.

¿Qué incluye la determinación del sistema de envasado de un producto?

• Composición de la mezcla de gases a utilizar. • Material de envasado, considerando: permeabilidad a los diferentes tipos de gases y vapor de agua, flexibilidad, capacidad de termosellado, grosor, resistencia a la tensión y fricción, propiedad antiempañamiento y facilidad de diseño. • Aditivos de envase que se pueden utilizar para interactuar con los gases o la humedad del producto. • Espacio de cabeza entre el producto y la película del envase para evitar efecto de colapso o daño mecánico del producto. • Maquinaria a utilizar. • Control de aseguramiento del envasado, a través del establecimiento de puntos críticos de inspección para revisar el concentrado de gases, oxígeno residual y la integridad del sellado.

Ventajas de estas tecnologías de envasado

• Alargar la vida de anaquel de los productos inhibiendo el efecto de deterioro por organismos. • Mantener frescura y sabor por mayor tiempo, entre 3 y 5 veces más que en un envasado convencional. • Mejora la apariencia y la textura del producto. • Reducir la pérdida de humedad de los productos. • Se retrasa el proceso de rancidez de productos altos en lípidos.

Desventajas de estas tecnologías de envasado

• Costos de maquinaria especializada, gases, materiales de empaque y equipo analítico para verificación de la composición del aire. • Incremento de volumen del producto y por lo tanto costos de transportación. • Se requiere de un estudio específico de cada alimento para determinar la mezcla de gases ideal. • Al crearse un medio anaerobio en algunos casos, se tiene el potencial de riesgo de inocuidad por patógenos si no se mantienen las condiciones adecuadas en la cadena de frío.

Fuentes:

Analysis and Evaluation of Preventive Control Measures for the Control and Reduction/Elimination of Microbial Hazards on Fresh and Fresh-Cut Produce. FDA
Mullan W.M.A. (2002). Effect of modified atmosphere packaging on major foods. [On-line]. Disponible en línea.
Vacuum packing and modified atmosphere packing of food. FSA
Modified Atmosphere Packaging Applications. [On-line]. Disponible en línea.