Bioplasticos_Informe

Con la colaboracin de:

BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA

BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES

INFORME DE CONCLUSIONES DE LA MESA DE EXPERTOS

Equipo G4plus de Anlisis, Diagnstico y Diseo Estratgico

EQUIPO TCNICOGRUPO DE EXPERTOS (FOCUS GROUP)PROYECTO: DIRECTOR DEL PROYECTO PEDRO FIGUEROA DORREGO (Grupo Investigacin G4+ Universidade de Vigo) PROYECTO: COORDINADOR DEL PROYECTO JOS A. TELLERA COUAGO (Estratexia Plus, S.L.) LORENZO PASTRANA CASTRO / CLARA FUCIOS GONZLEZ

rea de nutricin y bromatologa (Universidad de Vigo)JOS M. VILARIO

Centro de Investigaciones Tecnolgicas (Universidad de A Corua)ANTONIO SARTAL RODRGUEZ

Jealsa-Rianxeira, S.A.

PERSONAL DE APOYOMIGUEL GONZLEZ LOUREIRO ANTONIO MONTEAGUDO CABALEIRO ALBA VALDS RODRGUEZ ROCO RODRGUEZ CONCHOUSO MARGARITA VILLAVERDE LORENZO ANA OTERO LIMA DANIEL GALLEGO ORTIGUEIRA

IGAPE, BIC GALICIA Y OTROS COLABORADORESGUILLERMO VIA GONZLEZ (IGAPE NOVA) JACOBO GARCA DURN (BIC GALICIA) NOEM IGLESIAS RODRGUEZ (BIC GALICIA) ANA GIRLDEZ RIVEIRO (BIC GALICIA)

1 MARCO GENERAL DEL BIOFORO. ............................................................... 7 1.1 ANTECEDENTES: PROYECTO BIOEMPRENDE. ...................................................... 7 1.2 BIOTECNOLOGA COMO CAMPO DE DESARROLLO DE NUEVAS OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN GALICIA. .................................................................................... 8 2 PLANTEAMIENTO Y METODOLOGA. ........................................................ 10 2.1 JUSTIFICACIN DE LAS TEMTICAS DEL BIOFORO. ............................................. 10 2.2 METODOLOGA Y SECUENCIACIN DE LOS TRABAJOS DEL BIOFORO....................... 12 3 ASPECTOS GENERALES SOBRE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES. ..... 14 3.1 LA CADENA DE VALOR DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA EN GALICIA. ........................ 14 3.2 PERSPECTIVA GENERAL DE LA INDUSTRIA DE LOS ENVASES Y EMBALAJES YPLANTEAMIENTO SOBRE MBITOS DE APLICACIN DE LA BIOTECNOLOGA EN ESTAS ACTIVIDADES. ............................................................................................. 16

4 FUNDAMENTO Y APLICACIONES DEL ENVASADO ACTIVO DE ALIMENTOS. ASPECTOS CIENTFICOS. ......................................................................... 25 4.1 ENVASADO CONVENCIONAL, ACTIVO E INTELIGENTE: CONCEPTO Y FINALIDAD .......... 27 4.2 DESARROLLO HISTRICO. EL RETRASO EUROPEO .............................................. 29 4.3 DISEO Y TECNOLOGA DEL ENVASADO ACTIVO ................................................. 31 4.4 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE ENVASADO ACTIVO ..................................... 32 4.5 ENVASADO ACTIVO PARA EL CONTROL DE LA HUMEDAD ....................................... 33 4.6 ENVASADO ACTIVO PARA EL CONTROL DEL ETILENO............................................ 34 4.7 SCANVENGERS DE OXGENO .......................................................................... 34 4.8 CONTROLADORES DE CO2 ............................................................................ 35 4.9 ABSORBEDORES DE OLORES Y SABORES INDESEABLES ....................................... 35 4.10 LIBERADORES DE AGENTES ANTIMICROBIANOS .................................................. 36 4.11 LIBERADORES DE AGENTES ANTIOXIDANTES ..................................................... 37 4.12 LIBERADORES DE AROMAS, COLORANTES Y OTROS INGREDIENTES ALIMENTARIOS .... 37 4.13 BIBLIOGRAFA............................................................................................. 38 5 ASPECTOS CIENTFICOS Y TECNOLGICOS DEL ENVASADO ACTIVO DE ALIMENTOS .............................................................................................. 41 5.1 TECNOLOGAS DE FABRICACIN DE LOS ENVASES ACTIVOS. ................................. 43 5.2 TIPOS DE MATERIALES Y SISTEMAS DE PROCESADO EMPLEADOS EN LA PRODUCCIN DE ENVASES ACTIVOS. ...................................................................................... 48 5.3 BIOPOLMEROS EMPLEADOS EN ENVASES ACTIVOS. ............................................ 50 5.4 BIONANOCOMPOSITES EN ENVASES DE ALIMENTOS. ........................................... 52 5.5 BIBLIOGRAFA............................................................................................. 54 6 BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES. NUEVAS FUNCIONES PARA NUEVOS CLIENTES. ....................................... 57 6.1 NUEVOS CLIENTES, NUEVOS MERCADOS, NUEVOS REQUERIMIENTOS DEL ENVASE. ... 59 6.2 RETOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA. .................................................... 61 6.3 BARRERAS EN LA ADOPCIN DE ESTE TIPO DE TECNOLOGAS Y EJEMPLOS DE CASOS REALES DE COMERCIALIZACIN DE PRODUCTOS. ............................................... 63 6.4 REFERENCIAS CONSULTADAS. ........................................................................ 69 6.5 ANEXO I. CENTROS TECNOLGICOS DE REFERENCIA QUE TRABAJAN EN MATERIA DE ENVASES Y EMBALAJES A NIVEL AUTONMICO Y NACIONAL. .................................. 69


Tabla de contenido

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7 CONCLUSIONES Y RESULTADOS DE LA MESA DE TRABAJO. ................... 71 7.1 ESTRUCTURA Y ORGANIZACIN DE LA MESA DE TRABAJO..................................... 71 7.2 SNTESIS DE CONSIDERACIONES Y COMENTARIOS REALIZADOS POR LOS ASISTENTES A LA MESA DE TRABAJO DURANTE EL DEBATE/COLOQUIO. ......................................... 74 7.3 VALORACIONES SOBRE NECESIDADES DE INNOVACIN, HORIZONTE TEMPORAL Y RECURSOS Y CAPACIDADES EXISTENTES EN GALICIA RELACIONADAS CON APLICACIONESDE BIOPLSTICOS EN ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA....................................................................................... 77

8 ANEXO: RECURSOS Y CAPACIDADES EXISTENTES EN GALICIA RELACIONADOS CON LOS BIOPLSTICOS PARA ENVASES Y EMBALAJES.82

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1.1 Antecedentes: Proyecto Bioemprende.El Proyecto Bioemprende forma parte del Programa de Cooperacin Transfronteriza Espaa-Portugal 2007/2013 (POCTEP), financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y ha sido desarrollado entre el los aos 2009 y 2011 por el BIC-GALICIA, organismo dependiente de la Consellera de Economa e Industria (Xunta de Galicia). El objetivo fundamental del Proyecto Bioemprende era la promocin de vnculos entre todos los agentes implicados en el sector biotecnolgico de la Eurorregin Galicia-Norte de Portugal para mejorar su capacidad emprendedora, identificar oportunidades de negocio y generar sinergias que favoreciesen la consolidacin de un tejido empresarial biotecnolgico como motor de crecimiento econmico. Para explotar el gran potencial biotecnolgico de la Eurorregin, difundir sus potencialidades y cubrir el dficit de capacitacin en gestin empresarial de las personas bioemprendedoras, BIOEMPRENDE ha desarrollado a lo largo de los aos 2009, 2010 y 2011 un amplio nmero de actividades agrupadas en cuatro grandes lneas de accin (para mayor detalle sobre el proyecto consultar la pgina web www.bioemprende.eu):Figura 1: Lneas de trabajo del proyecto Bioemprende

DIAGNSTICO MAPA DE RECURSOS MESAS SECTORIALES GUAS DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIOS

LNEA 2: RECURSOS DE CAPACITACIN PARA BIOEMPRENDEDORES Y BIOEMPRESARIOS TALLERES Y SEMINARIOS CREACIN/GESTIN BIOEMPRESAS FORMACIN EN INTERNACIONALIZACIN, VIGILANCIA COMPETITIVA, VIVERO DE EMPRESAS

UNIDAD DE PROMOCIN Y DESARROLLO GUA DE VALORACIN ECONMICO-FINANCIERA DE PROYECTOS SERVICIO DE VIGILANCIA COMPETITIVA

LNEA 4: RECURSOS PARA POTENCIAR LA IMAGEN DE LA EUROBIORREGIN OBSERVATORIO DE INNOVACIN BIOTECNOLGICA FORO TRANSFRONTERIZO DE BIOTECNOLOGA PLATAFORMA WEB BIOEMPRENDE

LNEA 1: RECURSOS PARA LA IDENTIFICACIN DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN EL MBITO DE LA BIOTECNOLOGA

LNEA 3: RECURSOS PARA LA MEJORA COMPETITIVA DE BIOEMPRESAS

Fuente: BIC Galicia


BIOFORO. 1 MARCO GENERAL DEL BIOFORO.

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1.2 Biotecnologa como campo de desarrollo de nuevas oportunidades Galicia. de negocio en Galicia.Tal como aparece recogido en el Plan Estratgico Galicia 2010-2014, la biotecnologa es uno de los sectores estratgicos de futuro dentro del rea de la Economa del Conocimiento. Asimismo, el Plan Gallego de Investigacin y Crecimiento 2011 -2015 la incluye como una de las principales reas de conocimiento en las que apoyar la investigacin de calidad para superar los principales retos sociales, econmicos, ambientales e industriales que afronta Galicia en los prximos aos. Teniendo en cuenta esas directrices estratgicas, en el plan operativo del BIC Galicia para el ao 2011-2012 se contempla el apoyo al sector con la puesta en marcha de servicios orientados a la consolidacin de empresas biotecnolgicas, a travs de la innovacin y la bsqueda de nuevos mercados. Por otro lado, la biotecnologa adems de ser en s misma un rea para el desarrollo de nuevas iniciativas empresariales, constituye un mbito de apoyo y soporte para una importante cantidad de proyectos empresariales en el mbito de sectores estratgicos de la economa gallega, como pueden ser la industria agroalimentaria (incluyendo agricultura, ganadera y pesca) o la industria textil, entre otros. As, un gran nmero de empresas de dichas ramas de actividad pueden verse notablemente favorecidas por la incorporacin de soluciones biotecnolgicas en sus modelos de negocio como va para incrementar el valor aadido de sus productos/servicios y lograr un posicionamiento diferenciado en el mercado. Dentro del proyecto Bioemprende tal como se recoge en la figura siguiente, ya se Bioemprende, analizaron las oportunidades de negocio derivadas de la aplicacin de la biotecnologa a lo largo de toda la cadena de valor de 6 sectores especficos con un importante peso y potencial de desarrollo en el conjunto del tejido empresarial de Galicia: industria crnica, vitivinicultura, industria lctea, biomasa forestal, conservas y precocinados de residuos. productos del mar y tratamiento y gestin de residuos Para cada una de dichas actividades se celebr una mesa sectorial y se elabor una gua de oportunidades de negocio vinculadas con aplicaciones biotecnolgicas en dichos mbitos empresariales.

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http://www.bioemprende.eu

DIAGNSTICO MAPA DE RECURSOS MESAS SECTORIALES GUAS DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIOS

LNEA 2: RECURSOS DE CAPACITACIN PARA BIOEMPRENDEDORES Y BIOEMPRESARIOS TALLERES Y SEMINARIOS CREACIN/GESTIN BIOEMPRESAS FORMACIN EN INTERNACIONALIZACIN, VIGILANCIA COMPETITIVA, VIVERO DE EMPRESAS

UNIDAD DE PROMOCIN Y DESARROLLO GUA DE VALORACIN ECONMICO-FINANCIERA DE PROYECTOS SERVICIO DE VIGILANCIA COMPETITIVA

LNEA 4: RECURSOS PARA POTENCIAR LA IMAGEN DE LA EUROBIORREGIN OBSERVATORIO DE INNOVACIN BIOTECNOLGICA FORO TRANSFRONTERIZO DE BIOTECNOLOGA PLATAFORMA WEB BIOEMPRENDE

Equipo G4plus de Anlisis, Diagnstico y Diseo Estratgico

MESAS SECTORIALES Y GUAS DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIO

LNEA 1: RECURSOS PARA LA IDENTIFICACIN DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN EL MBITO DE LA BIOTECNOLOGA

LNEA 3: RECURSOS PARA LA MEJORA COMPETITIVA DE BIOEMPRESAS

INDUSTRIA CRNICA

INDUSTRIA LCTEA

VITIVINICULTURA

PRODUCTOS DEL MAR: CONSERVAS Y PRECOCINADOS

BIOMASA FORESTAL: ENERGA Y NUEVOS MATERIALES

TRATAMIENTO Y GESTIN DE RESIDUOS

MESAS SECTORIALES Y GUAS DE OPORTUNIDADES DE NEGOCIO BIOTECNOLGICAS


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METODOLOGA. 2 PLANTEAMIENTO Y METODOLOGA.2.1 Justificacin de las temticas del Bioforo.El planteamiento inicial para el desarrollo de este Bioforo es ir un paso ms all y evitar perspectivas generales que consideran toda la cadena de valor de un determinado sector empresarial, focalizando el anlisis sobre el potencial de aplicacin de la biotecnologa en reas ms concretas de dichos procesos a nivel industrial. As, el objetivo prioritario del Bioforo es el que se recoge en la figura siguiente:

Bajo este enfoque, el proceso metodolgico para concretar las reas temticas donde centrar el desarrollo de estos bioforos comienza tomando como punto de partida el conjunto de actividades empresariales consideradas como estratgicas en el mbito geogrfico de Galicia y las conclusiones relacionadas con la aplicacin de la biotecnologa para el desarrollo de nuevas oportunidades de negocio, derivadas tanto del proyecto Bioemprende como de otras experiencias previas en esa misma lnea de trabajo. A partir de ah, es necesario tener en cuenta la evolucin del actual marco competitivo y de las condiciones del entorno, tanto desde el punto de vista de las tendencias de la demanda (necesidades del consumidor), como desde la perspectiva de la oferta y del desarrollo tecnolgico. La visin integrada de ambos planteamientos permite identificar una serie de reas y aplicaciones biotecnolgicas de inters sobre las que profundizar en su conocimiento y difusin para permitir mejorar el posicionamiento competitivo del tejido empresarial gallego en base al desarrollo de soluciones biotecnolgicas que incrementen su capacidad para diferenciarse e incrementar el valor aadido de sus productos y servicios.

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Una

vez

definidas

esas

grandes

reas

temticas

donde

las

aplicaciones BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES

biotecnolgicas tienen especial relevancia dentro de la estructura del sistema empresarial gallego, teniendo en cuenta adems la evolucin de las condiciones del entorno, deben aplicarse unos determinados criterios de seleccin para determinar cuales son los bloques temticos de mayor inters para incluir en el desarrollo de este proyecto.ACTIVIDADES EXTRATGICAS

Necesidades del consumidor (demanda)

VITIVINICULTURA

TRATAMIENTO Y GESTIN DE RESIDUOS

PRODUCTOS DEL MAR: CONSERVAS Y PRECOCINADOS

CONDICIONES DEL ENTORNOTendencias del mercado desde el punto de vista competitivo (oferta)

Tendencias Biotecnolgicas

IDENTIFICACIN DE REAS Y APLICACIONES BIOTECNOLGICASCRITERIOS DE SELECCIN

BIOMASA FORESTAL

INDUSTRIA CRNICA

INDUSTRIA LCTEA

TENDENCIAS EN UN ENTORNO COMPETITIVO

BIOEMPRENDE Y OTRAS EXPERIENCIAS

PROPUESTA DE BLOQUES TEMTICOS

Como conclusin de todo este proceso detallado anteriormente, se han concretado 4 grandes reas temticas que engloban la posible celebracin de 8 bioforos durante 2011 y 2012 (2 bioforos por cada una de esas reas), tal como se recoge grficamente en la figura siguiente:

BIOMATERIALES Biotejidos textiles: biofibras, materiales biodegradables y textiles inteligentes Bioplsticos: envases y embalajes activos e inteligentes

ALIMENTACIN Biotecnologa aplicada a la cadena alimentaria: control de alrgenos alimentarios Alimentacin funcional y saludable

MEDIOAMBIENTE Sustitutivos de productos qumicos: biofertilizantes y biocidas Descontaminacin biolgica del medioambiente (suelo, agua,)

NUEVOS COMPUESTOS BIOACTIVOS Aplicaciones alimentarias (productos enriquecidos, nuevos productos,) Otras aplicaciones no alimentarias (cosmtica, farmacutica,)

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2.2 Metodologa y secuenciacin de los trabajos del Bioforo.BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA En el desarrollo de un bioforo se pueden diferenciar tres eventos principales, tal como se representa grficamente en la figura siguiente. En primer lugar, se celebrar una reunin de un grupos de expertos o Focus Group expertos Group, que estar compuesto adems de los representantes del equipo tcnico del grupo G4Plus, por expertos de contrastada experiencia en la temtica seleccionada para cada uno de los bioforos, tratando de buscar perspectivas complementarias desde el punto de vista de la investigacin aplicada del desarrollo tecnolgico y desde el mbito aplicada, mercado, empresarial y de mercado permitiendo obtener una visin integral de las posibles soluciones biotecnolgicas con potencial de desarrollo en el mbito geogrfico gallego. Con posterioridad, las principales conclusiones derivadas del Focus Group se presentarn en una Mesa de Trabajo en la que, adems de los miembros del grupo de expertos, participarn diferentes representantes de grupos de investigacin y entidades de apoyo a la I+D+i, plataformas y centros tecnolgicos, empresas y entidades de representacin colectiva del sector empresarial (asociaciones, clusters, agrupaciones de inters,).

BIOFOROINFORME PREVIO

GRUPO DE EXPERTOS 2 Equipo tcnico 1 Investigador 1 Tecnlogo 1 Empresa

Focus Group orientado a la elaboracin de un documento de base sobre la aplicacin biotecnolgica seleccionada: estado del arte, desarrollos tecnolgicos, tendencias del mercado , experiencias de aplicacin y posibles soluciones biotecnolgicas.

N ASISTENTES: 5 DURACIN MXIMA: 2 H.

INFORME DE SNTESIS

MESA DE TRABAJO BIC-Galicia Equipo Tcnico Grupo de Expertos Grupos Investigacin Centros de I+D+i Servicios de Apoyo Empresas

INFORME FINAL

Mesa de trabajo para la discusin del informe desarrollado por el Grupo de Expertos y elaboracin de un informe final en el cual se incorporarn nuevas aportaciones y puntos de vista sobre la temtica tratada. Adems, se incluir una reflexin sobre los recursos y capacidades existentes en Galicia, identificacin de soluciones biotecnolgicas y posibles desarrollos para la innovacin y el emprendimiento en Galicia. Tambin se incorporar un anexo de recursos existentes en la Comunidad Autnoma. Jornada de presentacin de los informes finales de 2 Bioforos con objeto de transferir y divulgar las diferentes soluciones biotecnolgicas que se consideran con mayor potencial para su desarrollo en Galicia.

N ASISTENTES: 15 DURACIN MXIMA : 3 H.

JORNADAS DE TRANFERENCIA Y DIVULGACIN (1 Jornada cada 2 Bioforos)

N ASISTENTES: Abierto DURACIN MXIMA : 2/3 H.

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Como conclusin, se celebrar una Jornada de Transferencia y Divulgacin en la que misma rea temtica (ej.- Jornada de divulgacin sobre Biomateriales, en la que se integrarn los biotejidos textiles y los bioplsticos). Dicha jornada tendr carcter abierto y en ella podrn participar todos los agentes econmicos, empresariales, sociales y educativos interesados en las reas de conocimiento tratadas en dichos bioforos, contribuyendo as a lograr un mayor grado de difusin sobre el potencial de las soluciones biotecnolgicas como lnea para la mejora competitiva del sistema empresarial de Galicia. Por ltimo se presenta de forma esquemtica la planificacin integrada para la celebracin en el cuarto trimestre de 2011 de todos los eventos vinculados con el rea temtica de los bioplsticos, que incluye la celebracin de dos bioforos: Biotejidos textiles: biofibras, materiales biodegradables y textiles inteligentes. Bioplsticos: envases y embalajes activos e inteligentes. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES se presentarn conjuntamente los resultados de los dos bioforos integrados en una

VIGO

BIOFORO 1 biofibras, Biotejidos textiles: biofibras, materiales biodegradables y textiles inteligentesI nforme previo

BIOFORO 2 Bioplsticos: Bioplsticos: envases y embalajes activos e inteligentesI nforme previo

SANTIAGO

I nforme de sntesis

NOVIEMBRE

OCTUBRE

GRUPO DE EXPERTOS 2 Equipo tcnico 1 Investigador 1 Tecnlogo 1 Empresa

04 OCTUBRE

GR UPO DE EXPERTOS 2 Equipo tcnico 1 Investigador 1 Tecnlogo 1 EmpresaI nforme de sntesis

08 NOVIEMBRE

MESA DE TRABAJO BIC -Galicia BIC Equipo Tcnico Expertos (mesa) G rupos Investigacin Centros de I+D+i Servicios de Apoyo Empresas

11 NOVIEMBRE

MESA DE TRABAJO BIC -Galicia BIC Equipo Tcnico Expertos (mesa) G rupos Investigacin Centros de I+D+i Servicios de Apoyo Empresas

29 NOVIEMBRE

INFORME FINAL

INFORME FINAL

JORNADA DE TRANSFERENCIA Y DIVULGACIN

ENERO

25 ENERO

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3 ASPECTOS GENERALES SOBRE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES INTELIGENTES. ACTIVOS E INTELIGENTES.3.1 La cadena de valor de la industria alimentaria en Galicia.Como marco de referencia general para el desarrollo de la temtica sobre la que se centra este bioforo de bioplsticos se debe tomar en consideracin la cadena de valor de la industria alimentaria en Galicia. Una visin desde una perspectiva ms amplia de esta industria es la que ofrece el enfoque metodolgico de cadenas de actividades empresariales, diferenciando los siguientes bloques de actividades: las Actividades Principales, las Actividades de Suministros Complementarios, las Actividades de Equipamiento y las Actividades de Apoyo. Las Actividades Principales son aquellas que comprenden las actividades extractoras/productoras de materias primas, los transformadores intermedios, los creadores de producto y los comercializadores. Las Actividades de Suministros Complementarios son aquellas que abastecen de inputs a las actividades principales, diferentes de los anteriores pero imprescindibles para la transformacin. Las Actividades de Equipamiento comprende maquinaria, equipos, instalaciones y otros instrumentos necesarios para el desarrollo de la actividad principal. Las Actividades de Apoyo favorecen el desarrollo eficiente de las actividades principales, a travs de servicios a empresas, formacin de investigadores, transporte, entre otros. Las Actividades de Suministros, Equipamiento y Servicios de Apoyo, cumplen funciones laterales y de apoyo al conjunto, que implican el reforzamiento del grupo principal en cuanto a potenciar su competitividad. Bajo ese enfoque, la industria alimentaria en Galicia est integrada por dos grandes cadenas de actividades empresariales diferenciadas: por un lado, la vinculada a la agricultura y ganadera y por otro, la de la pesca y productos transformados del mar. Dicha composicin se puede presentar grficamente tal y como se recoge en la siguiente figura, detallando las principales actividades que integraran los eslabones que componen cada una de esas cadenas.

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ACTIV. DE APOYOAsesora contable Asesora en medioambiente Reparacin y mantenimiento Asesora en Marketing Transporte convencional y frigorfico Centros de formacin Asesora en informacin Servicios portuarios Servicios consignatarios Asociaciones

ACTIV. SUMINISTROS COMPLEMENTARIOSAceites lquidos Especias Sal Harina Pan rallado Aromas naturales Otras esencias, condimentos, Cebollas Limones Tomates Otras hortalizas y vegetales Envases metlicos Bandejas plsticas Polietileno Estuches Cajas Pallets Otro material de embalaje Aditivos

ACTIVIDADES PRINCIPALES EXTRACCIN Pesca Marisqueo Acuicultura

ACTIV. EQUIPAMIENTOEstructuras Obra civil Instalaciones de fro Instalaciones energticas Instalaciones de tratamiento de residuos Depuradoras Cogeneracin Equip. de seguridad Equip. Informtico Equip. almacn Maquinaria fro Maquinaria ahumado Maquinaria vacio Empacadoras Dosificadoras Cerradoras Esterilizadoras Paletizadores Embolsadoras Encajonadoras Etiquetadoras Carretillas Otros elementos de transporte .

TRANSFORMACIN Tratamiento bsico de la materia prima: Depuradoras y cocederos de moluscos y/o mariscos Frigorficos Creadores/elaboradores de producto: Fabricacin de Congelados Fabricacin de Precocinados Fabricacin de Conservas Fabricacin de Ahumados Fabricacin de Harinas de pescado y otros subproductos

COMERCIALIZACIN Comercializacin de pescado fresco/congelado Comercializacin de congelados precocinados Comercializacin de conservas Comercializacin de ahumados Comercializacin de harinas Comercializacin de otros productos

CADENA DE PESCA Y PRODUCTOS TRANSFORMADOS DEL MAR

ACTIV. DE APOYOServicios veterinarios Servicios logsticos y de transporte Centros de I+D Consejos Reguladores Centros de formacin Reparacin y mantenimiento ...

ACTIV. SUMINISTROS COMPLEMENTARIOSInsecticidas y pesticidas Productos veterinarios Piensos y forrajes Elementos de proteccin y cubricin Combustibles Especies, condimentos y aditivos Aromatizantes, colorantes y edulcorantes Agua Prendas de ropa especficas (guantes, gorros, batas,) Etiquetas Botellas Envases de cartn y bandejas plsticas y de polietileno Cajas, pallets y otros elementos de embalaje ...

ACTIVIDADES PRINCIPALES EXTRACCINViedos Trigo, maz, centeno y otros cereales Patatas Tomates, pimientos, cebollas, lechugas y otras hortalizas Frutas Castaas, setas y frutos silvestres Plantas y flores Ganado vacuno Ganado porcino Ganadera avcola Ganado ovino Ganado caprino Ganadera cuncola Ganado equino Apicultura

ACTIV. EQUIPAMIENTONaves para mataderos Naves para plantas de produccin y almacn Establos Silos Depsitos Jaulas Invernaderos Cmaras frigorficas Maquinaria de corte, despiece y procesado Equipos para ordeo Tractores y maquinaria agrcola Embotelladoras y empaquetadoras Gras, cintas transportadoras y otros elementos de manutencin Vehculos de transporte ...

TRANSFORMACIN Vinos, orujos y licores Sidras, cervezas, mostos, zumos Aguas Harinas, smolas y otros productos de grano Pan y productos de pastelera Azcar. Torrefaccin de caf Conservas, semielaborados y preparados alimenticios vegetales Procesos de sacrificio y despiece Carne y embutidos Grasas y aceites animales Leche, queso y otros derivados Huevos Miel, cera, Conservas, semielaborados y preparados alimenticios crnicos

COMERCIALIZACIN Comercializacin en origen Comercializacin de productos frescos Comercializacin de productos congelados y transformados

CADENA DE AGRICULTURA, GANADERA Y SUS TRANSFORMADOS

Fuente: Foro Caixanova de estrategias empresariales. Gonzlez Gurriarn, J.; Figueroa Dorrego, P. et al

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3.2 Perspectiva general de la industria de los envases y embalajes y planteamiento sobre mbitos de aplicacin de la biotecnologa en actividades. estas actividades.Segn los datos de la Asociacin Europea de Bioplsticos, la capacidad productiva mundial de bioplsticos alcanzar el milln de toneladas en 2011, siendo un mercado que en los ltimos aos se ha caracterizado por presentar fuertes tasas de crecimiento interanuales (aproximndose hasta el 20% anual). As, segn sus estimaciones se espera que la capacidad productiva alcance los 1,7 millones de toneladas en 2015, lo que supone un importante crecimiento que facilitar el suministro de materia prima para diversos sectores industriales y la posibilidad de que se reduzca su precio. Europa es una importante zona productiva ya que supone el 26,7% de las 725.000 toneladas producidas en 2010. Por su parte, Asia, a pesar de que actualmente solo representa el 18,5%, se espera que para el 2015 incremente su participacin hasta el 28,1%.Figura 2: Capacidad productiva mundial de bioplsticos por regin en 2010Australia 0,5% Asia 18,5% Amrica del Sur 27,6%

Total: 725.000 Tn

Amrica del Norte 26,7%

Europa 26,7%

Fuente: European Bioplastics

Analizando la evolucin de la capacidad de produccin de bioplsticos a nivel mundial entre 2008 y 2010, as como la previsin de la capacidad productiva estimada para 2015, se puede comprobar que se trata de un segmento de mercado que est en pleno desarrollo, acumulando un incremento de ms de un 300% en los ltimos tres aos, siendo adems cada vez ms importante el peso de los bioplsticos biodegradables. Atendiendo a esa positiva evolucin durante los ltimos aos, el clculo estimado de la capacidad de produccin de bioplsticos para 2015 indica que se incrementar en ms de un 136% respecto a los valores de 2010, llegando a superarse los 1,7 millones de

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toneladas, de las cuales ya ser mayoritaria la contribucin de compuestos BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES biodegradables, que se aproximarn al milln de toneladas.Figura 3: Evolucin de la capacidad productiva mundial de bioplsticos (miles Tn.)2.000 1.600 714 1.200 724 800 600 318 400 0 180 174 2008 6 295 23 2009 428 296 0 2010 2015 (estimacin) Total 996 1200 1.710 1800

Biodegradables

No biodegradables


Por lo que respecta a los distintos tipos de biopolmeros empleados en la produccin de bioplsticos en 2010, destacan el denominado BioPE (bio-polietileno), que acapara el 28% de la produccin mundial, as como las mezclas en base a almidn biodegradable y el uso de polmeros de cido polilctico (PLA), que suponen el 16 y el 15% del total de la capacidad productiva a nivel mundial, respectivamente.Figura 4: Capacidad de produccin mundial de biopolmeros por tipos en 2010

Mezclas de almidn biodegradable

Polisteres Biodegradables

Celulosa regenerada

Derivados de Celulosa Mezclas PLA Mezclas de almidn durables Otros


En Espaa, la Industria del Plstico est formada por todas aquellas empresas y agentes que participan en la fabricacin de una gran variedad de productos y

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subproductos, empleando distintas materias primas plsticas (PP, PVC, PE,) a travs de BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA diferentes procesos de transformacin (inyeccin, extrusin, RTM,) que van destinados a distintos sectores de demanda (envases y embalajes, automocin, construccin, agricultura,).Figura 5: Consumo estimado de plstico por sector de demanda en Espaa (2009)ElectricidadElectrnica y Electrodomsticas 8%

Agricultura 10%

Envase y embalaje 35%

Construccin 11% Automocin y otros transportes terrestres 12%

Fuente: Observatorio de Mercado AIMPLAS

Centrando el anlisis en el segmento de los envases y embalajes en Espaa Espaa, geogrficamente, las comunidades autnomas de Catalua y Comunidad Valenciana son las que tienen un mayor peso en cuanto a nmero de empresas, concentrando entre ambas ms de la mitad del tejido empresarial vinculado con la industria del envase y el embalaje. Por su parte, Galicia ocupa el octavo lugar en el ranking, concentrando el 3,2% de las empresas espaolas del sector.Figura 6: Distribucin geogrfica de las empresas de envase y embalaje en Espaa

Porcentaje 29,9 Catalua 20,3 Comunidad Valenciana 10,2 Madrid 7,7 Andaluca 6,7 Pas Vasco Murcia 4,6 3,3 Aragn 3,2 Galicia Castilla2,9 Castilla-Len Castilla2,7 Castilla-La Mancha 1,0 Canarias 0,8 Extremadura Resto 6,6 Fuente: Cluster de Innovacin en Envase y Embalaje de la Comun. Valenciana

Por lo que respecta a la produccin total del sector del envase y el embalaje en Espaa, segn datos de la Encuesta Industrial de Productos que elabora el Instituto Nacional de

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Estadstica (INE), los envases de papel y cartn son los ms destacados en cuanto a anuales. Por su parte, los envases plsticos, con ms de 3.200 millones y los envases metlicos, con unos 1.400 millones de euros aproximadamente, son los otros principales protagonistas del mercado del envase y embalaje a nivel estatal. Por tipos de productos, los envases de papel y cartn producidos superan los 4,3 millones de toneladas al ao, mientras que las cajas y sacos de plstico, que poco a poco se acercan al milln de toneladas, les siguen an de lejos en unidades producidas. En cambio, cabe destacar los 13,83 billones de latas y tapones metlicos, los 9,45 billones de frascos y botellas de plstico y los 8,22 billones de botellas y tarros de vidrio.Figura 7: Volumen de negocio y de produccin de envases y embalajes en EspaaVOLUMEN FACTURACIN ENVASES PAPEL Y CARTN: ENVASES PLSTICOS: ENVASES METLICOS: 4.400 millones 3.200 millones 1.400 millones VOLUMEN PRODUCCINENVASES PAPEL Y CARTN: CAJAS Y SACOS DE PLSTICO: LATAS Y TAPONES METLICOS: 4,3 millones Tn. 1 milln Tn. 13,84 billones Uds.

FRASCOS Y BOTELLAS DE PLSTICO: 9,45 billones Uds. BOTELLAS Y TARROS DE VIDRIO: 8,22 billones Uds.

Fuente: Encuesta Industrial de Productos. Instituto Nacional de Estadstica (INE)

Desde un punto de vista cualitativo, el trmino envase tradicionalmente se ha definido como una barrera pasiva que acta retrasando el efecto adverso del ambiente sobre los alimentos envasados. Sin embargo, en las ltimas dcadas estn emergiendo nuevas tecnologas de conservacin de alimentos basadas en potenciar o aprovechar las posibles interacciones del envase con el producto y/o el ambiente que lo rodea. Segn la definicin del Reglamento (CE) N 450/2009, los materiales y objetos activos son aquellos destinados a prolongar la vida til o a mantener o mejorar el estado del alimento envasado. Se trata de sistemas diseados para incorporar intencionadamente componentes que liberan sustancias a los alimentos envasados o a su entorno (sustancias beneficiosas, tales como antimicrobianos, antioxidantes, aromatizantes, etc.) o absorben sustancias de los alimentos envasados o de su entorno (sustancias no deseadas o perjudiciales, tales como oxgeno, humedad, olores desagradables, etc.). Los primeros sistemas de envase activo que se desarrollaron eran aquellos separados del alimento y del envase en forma de bolsitas o saquitos. Actualmente, puede

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volumen de negocio, generando una facturacin de casi 4.400 millones de euros

encontrarse un gran nmero de diseos: integrados en el envase (en las paredes de un BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA film, bandeja, botella, en la capa intermedia de estructuras multicapa) o en su tapa, en forma de etiquetas, hot-melt, cintas adhesivas, juntas, tapones, etc. La necesidad de desarrollar este tipo de envases activos ha experimentado un crecimiento exponencial en su nivel de ventas en la ltima dcada. La utilizacin de envases activos en Europa ha estado muy limitada hasta la fecha actual, principalmente debido a la ausencia de legislacin especfica que los regulara, el desconocimiento sobre la respuesta del consumidor europeo y la repercusin econmica en las empresas, as como por el rechazo del consumidor europeo ante los dispositivos independientes tradicionales, tales como pequeas bolsas o sacos. Los cambios en el estilo de vida en los pases industrializados han impulsado la aparicin de nuevas tendencias en el consumo de alimentos. En la actualidad existe un gran inters por los productos frescos y naturales, es decir, con un contenido menor de aditivos o libres de ellos y que conservan sus propiedades nutritivas y organolpticas tras el procesado. Asimismo, se ha incrementado de forma considerable la demanda de productos de preparacin sencilla y rpida como los platos precocinados, los productos de IV y V gama y otros alimentos listos para consumir. Parte de esta demanda procede de la hostelera, la restauracin y las cadenas de comida rpida, sectores que requieren volmenes cada vez mayores de estos productos. En respuesta a los nuevos hbitos de consumo la industria agroalimentaria ha implementado paulatinamente tecnologas de produccin y conservacin que garantizan la calidad higinica de los alimentos y prolongan su vida til minimizando las alteraciones en los mismos. En este grupo se incluyen los sistemas de envasado bajo atmsferas protectoras. Dado que la mejora en la calidad de los productos alimentarios es una demanda actual del consumidor, as como del incremento de la vida til de los mismos, existe una continua necesidad de mejora de las propiedades intrnsecas de los envases y embalajes. Este hecho, unido a la reticencia por parte de los consumidores de la adicin de conservantes u otro tipo de aditivos directamente sobre los alimentos, especialmente los sintticos, ha provocado un inters especial en el desarrollo de una nueva tecnologa denominada envase activo. A travs de la aplicacin de la tecnologa de envases activos en el envasado de alimentos es posible corregir las deficiencias de las tecnologas tradicionales de conservacin de los alimentos envasados, mejorando su calidad y extendiendo la vida

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til de los mismos. Los envases activos son una lnea de investigacin en pleno muchos expertos en tecnologas de envase y conservacin de alimentos. As, en Galicia dentro de la Plataforma Tecnolxica Galega Agroalimentaria (PTGAL), conscientes de que la conservacin, el procesado y el envasado de alimentos constituye una lnea de innovacin muy importante para el desarrollo y la mejora competitiva de la industria de la alimentacin gallega, cuenta con un grupo de trabajo especfico en el rea de Nuevas tecnologas de procesado y envasado con 70 participantes entre empresas, grupos de investigacin y otras entidades de inters. Por otro lado, en el marco del proyecto Bioemprende ya referido anteriormente, a lo largo de las 4 mesas sectoriales vinculadas con actividades de agroalimentacin (industria crnica, industria lctea, vitivinicultura y conservas y precocinados de productos del mar) y posteriormente en sus respectivas guas de oportunidades de negocio, las aplicaciones de la biotecnologa para el desarrollo de innovaciones en el mbito de envases y embalajes activos/inteligentes (tecnologas de envasado,) fueron altamente valoradas por los asistentes que participaron en las sesiones de trabajo. Adems, en general se trata de aplicaciones que se ven realizables y factibles a corto y medio plazo, entendiendo que ya se dispone de un conocimiento y unos desarrollos tecnolgicos suficientes para llevarlos a cabo y se cuenta con los recursos y capacidades necesarios para ello. De manera sinttica, la siguiente tabla recoge los resultados cuantitativos (en trminos de grado de necesidad de la innovacin y horizonte temporal de aplicacin) obtenidos en esas mesas sectoriales sobre la posibilidad de desarrollar soluciones biotecnolgicas vinculadas con el desarrollo de envases activos e inteligentes:NECESIDADES INNOVACIN 1-BAJA 5-ALTA HORIZONTE TEMPORAL 1-C/P 3-L/P

crnica: Industria crnica envases y embalajes activos/inteligentes (tecnologas de envasado,) lctea: Industria lctea envases y embalajes activos/inteligentes (tecnologas de envasado,) mar: Conservas y precocinados de productos del mar envases y embalajes activos/inteligentes y tcnicas de bioconservacin (deteccin de histaminas, bioconservantes,) Vitivinicultura: Vitivinicultura envases y embalajes activos/inteligentes (sistemas de cierre hermticos, corchos, biomateriales y materiales sintticos,...)

4,23 3,50 3,32

2 1,90 2,31

2,93

2,23

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desarrollo en la actualidad y son considerados los envases del futuro por parte de

As mismo, tambin se obtuvieron propuestas de oportunidades de negocio con BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA potencial de desarrollo vinculadas con la aplicacin de la biotecnologa en envases y embalajes para su utilizacin en los procesos de transformacin y comercializacin de productos agroalimentarios: OPORTUNIDADES DE NEGOCIO BIOTECNOLGICASIndustria crnica: Industria crnica Introduccin de dispositivos inteligentes y activos en el envase del producto que identifiquen el perodo de caducidad y las caractersticas de calidad del producto (biosensores,). crnica: Industria crnica Desarrollo de nuevos materiales para el envasado y el embalaje derivados de la utilizacin de bioplsticos y otros biomateriales. Vitivinicultura: Vitivinicultura Desarrollar un sistema de envasado, embalaje y etiquetado que permita identificar la temperatura y tiempo ptimo para el consumo de los vinos (etiquetas y envases inteligentes). lctea: Industria lctea Desarrollo de nuevos mtodos de envase y embalaje (envases inteligentes y activos) que preserven la calidad del producto lcteo, aumenten el tiempo de vida til e informen al consumidor sobre el estado de conservacin del producto. mar: Conservas y precocinados de productos del mar Desarrollo de sistemas de informacin sobre el estado de conservacin de los productos de conservas y precocinados del mar que incorporen el uso de bioindicadores. mar: Conservas y precocinados de productos del mar Desarrollo de nuevos envases activos (MAP, bioconservantes,) con efecto barrera y nuevos materiales de envasado y embalaje biodegradables (bioplsticos) que optimicen la conservacin y propiedades de los alimentos.

Con todo ello, se puede concluir que las soluciones biotecnolgicas suponen una posibilidad para el desarrollo de innovaciones aplicables en cualquiera de las lneas anteriormente detalladas. Entre otras, en la siguiente figura, se muestran algunas de las posibles aplicaciones de la biotecnologa en el mbito de los procesos de la industria de los bioplsticos para envases y embalajes activos e inteligentes.

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Materiales activos que absorben o retienen sustancias indeseables del producto o su entorno (oxgeno, humedad, dixido de carbono, olores,) Materiales activos que liberan o emiten sustancias beneficiosas al producto o su entorno (antioxidantes, antimicrobianos, aditivos, enzimas,) Sistemas activos con efecto trmico: transferencia de calor(envases autoenfriables, autocalentables, susceptores de microondas,) Materiales que regulan la entrada/salida de sustancias deseadas/indeseadas del entorno del producto (atmsfera modificada, films permeables, microperforados,) Materiales activos que controlan el estado de conservacin de los alimentos envasados o de su entorno (envases inteligentes) Materiales polimricos y biodegradables con una determinada funcionalidad Sistemas de envasado activo para facilitar el procesado

Partiendo de este planteamiento, en los prximos epgrafes se recogen las valoraciones de los expertos que integran el Focus Group, tratando de abordar desde distintas reas de conocimiento complementarias (visin de la investigacin aplicada, el desarrollo tecnolgico y el mundo empresarial) las posibilidades de innovacin en el mbito de la industria de envases y embalajes basadas en la aplicacin de soluciones biotecnolgicas a partir del uso de bioplsticos en envases y embalajes activos e inteligentes.

ASPECTOS GENERALES INDUSTRIA ENVASES Y EMBALAJES

PERSPECTIVA DE DESARROLLO TECNOLGICO

FOCUS GROUP BIOPLSTICOS

PERSPECTIVA DE LA INVESTIGACIN APLICADA

PERSPECTIVA EMPRESARIAL Y DE MERCADO

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BIO TE CNO LO GA E N LA IND USTRIA D E LO S E N VA SE S Y E M BA LAJ E S

En cualquier caso, el contenido de las aportaciones de los expertos en dichas reas de BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA conocimiento, ms all del valor acadmico y el rigor cientfico, se exponen con el objetivo prioritario del bioforo, que es la divulgacin y transferencia de conocimiento sobre las soluciones biotecnolgicas con potencial para su aplicacin en el mbito de los envases y embalajes activos e inteligentes entre los distintos agentes vinculados con esta temtica (empresas, grupos de investigacin, centros tecnolgicos, plataformas tecnolgicas y clsteres empresariales,).

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LORENZO PASTRANA CASTRO/ CLARA FUCIOS GONZLEZ

REA DE NUTRICIN Y BROMATOLOGA (UNIVERSIDAD DE VIGO)

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4 FUNDAMENTO Y APLICACIONES DEL ENVASADO ACTIVO DE ALIMENTOS. ASPECTOS CIENTFICOS. ALIMENTOS. CIENTFICOS.

4.1 Envasado convencional, activo e inteligente: Concepto y finalidadEn la actualidad la gran mayora de los alimentos se comercializan envasados con la finalidad principal de protegerlos y aislarlos del entorno para que conserven sus caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas ya que se trata de productos que sufren un rpido deterioro durante el almacenamiento por causa de la accin de organismos vivos (principalmente microorganismos) o de condiciones ambientales como la temperatura y la humedad (Catal y Gavara, 2001). De acuerdo con la Directiva Europea 94/62/CE, envase se define como todo producto fabricado con cualquier material de cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y presentar mercancas, desde materias primas hasta artculos acabados, y desde el fabricante hasta el usuario o consumidor. Los objetos desechables con estos mismos fines se considerarn tambin envases. Esta definicin atiende a las funciones convencionales del envase, sin embargo, los cambios en las formas de vida de las sociedades industriales han propiciado que el envase satisfaga tambin otras necesidades adicionales relacionadas con la comunicacin, el marketing y la conveniencia para el consumidor, de modo que, hoy en da, los envases son uno de los factores determinantes de la eleccin de compra por parte de los consumidores (Fernndez, 2000). Estas nuevas necesidades han propiciado un gran desarrollo tecnolgico del envasado de alimentos que ha supuesto cambios profundos en el diseo, los materiales y los procesos de envasado. Estos avances permiten que ahora, por ejemplo, el consumidor disponga de productos ms naturales, menos procesados o que puedan ser cocinados o consumidos en el propio envase y en porciones adaptadas a sus necesidades de consumo. De este modo el concepto de envasado ideal de alimentos ha evolucionado desde la idea inicial de materiales inertes resistentes a los daos y que no permiten la migracin de materiales del envase al alimento y que, consecuentemente, actan como una barrera pasiva, hacia planteamientos en los que el diseo del envase busca que ste interaccione de forma positiva con el alimento (Brody et al., 2008). El envasado activo constituye un concepto heterogneo que engloba a un rango de posibilidades tan amplio como lo son las formas en las que la interaccin entre el envase y el alimento mejora su calidad y aceptabilidad. Por la misma razn, aunque son variadas las definiciones que se encuentran en la bibliografa sobre envasado BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES

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activo (algunas de las cuales se muestran en la Figura 1), en todas ellas estn presentes BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA alguno de los siguientes objetivos: extender la vida til o facilitar el procesado y consumo.

En el objetivo de aumentar la vida til el envasado convencional se diferencia del activo en que, mientras el primero intenta minimizar el efecto de las variables causantes del deterioro, el segundo mantiene las variables en niveles predeterminados. As pues, si en el interior del envase convencional los cambios que acontecan eran consecuencia de la evolucin natural del producto; en el envasado activo el alimento est en un entorno que se va a modificar beneficiosamente a travs de cambios inducidos gracias a su envolvente. Estos cambios son el resultado de las interacciones beneficiosas creadas entre alimento y envase y pueden basarse en la regulacin del contenido en gases (oxgeno, dixido de carbono, etileno, etc), en el control de la humedad (aditivos antivaho, absorbentes, etc), en la accin de diversas enzimas (control del colesterol y la lactosa) o en la liberacin de sustancias antimicrobianas (etanol, agentes quelantes, cidos orgnicos, dixido de azufre o de cloro, antibiticos, bacteriocinas, fungicidas). El segundo objetivo cubre un amplio abanico de posibilidades entre las que se pueden citar el desarrollo de nuevas formas de presentacin, la reduccin del contenido de aditivos en el alimento, la reduccin de costes y simplificacin de procesos, la realizacin de procesos tecnolgicos en el propio envase o el control y monitorizacin de la vida del producto, si bien este ltimo aspecto se suele aplicar al envasado inteligente. Es necesario diferenciar el envasado activo del inteligente. La finalidad de estos ltimos no es inducir cambios favorables en el alimento sino monitorizar e informar acerca de su calidad o de los sucesos que han marcado su procesado, almacenamiento, transporte y distribucin, actuando como chivato de posible mal estado o degradacin en alguna de esas etapas (Kerry et al., 2006). De este modo los envases inteligentes encuentran aplicaciones en el suministro de informacin relativa al estado del envase y del producto (integridad, rotura del precinto, calidad, seguridad), tales como demostracin de la autenticidad de un producto, antirrobo o trazabilidad. Adicionalmente el envase inteligente puede monitorizar procesos que estn sucediendo dentro del envase o en el alimento como: Procesos fisiolgicos (respiracin de frutas y verduras frescas), qumicos (indicadores de madurez, oxidacin de lpidos),

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fsicos (endurecimiento de pan, deshidratacin) o aspectos microbiolgicos (daado ndurecimiento spectos BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES por microorganismos) y de i infeccin (por insectos).Figura 8: Algunas definiciones de envasado activo de alimentosAquel que desarrolla alguna otra funcin que la de proporcionar una barrera inerte frente a las condiciones externas Rooney, 1995

Aquel que interacciona directamente con el producto y / o con su entorno para mejorar uno o ms aspectos de su calidad o seguridad Hotchkiss, 2000

Sistema alimento alimento-envaseentorno que acta de forma coordinada para mejorar la salubridad y la calidad del alimento envasado y aumentar su vida til Catal y Gavara, 2001

Aquel que permite la interaccin con el alimento y juega un papel dinmico en la conservacin del alimento Lpez-Rubio et al., 2004

Aquel que cambia las condiciones del envase y permite extender la vida til de los alimentos y mejorar su seguridad o propiedades sensoriales Suppakul et al., 2003

Toda tcnica que pretende algn tipo de interaccin favorable entre el envase y el producto, con el objeto de mejorar su calidad y aceptabilidad Fernndez, 2000

europeo 4.2 Desarrollo histrico. El retraso europeoAunque se puede considerar que el inicio del envasado moderno de alimentos se sita en el siglo XIX con la invencin de las conservas por Appert, no fue hasta la despus de la Segunda Guerra Mundial, y como consecuencia de los desarrollos tecnolgicos alcanzados para satisfacer las necesidades logsticas del conflicto, cuando se generaliz el uso de los envases plsticos en alimentos. Con el desarrollo en la segunda mitad del siglo XX de los materiales plsticos flexibles como el polipropileno, el polister o los polmeros de etilen vinil alcohol y sistemas de polister envasado asptico en cartn como el Tetrapack, se extendi vertiginosamente el uso del envasado en la industria alimentaria. Como consecuencia de ello surgieron, por una parte, graves problemas ambientales debidos a su vertido incontrolado y, por ambientales otra, la exigencia de nuevas propiedades a los materiales entre las que destacan la biodegradabilidad y la funcionalidad. En los aos ochenta comienza en Japn y Australia un comercio incipiente de materiales plsticos dotados de funcionalidad para el envasado activo de alimentos. ales Sin embargo, en Europa y Estados Unidos, aunque han llegado al mercado algunos productos de este tipo, su utilizacin est ms extendida en la cadena de distribucin que en la venta al detalle (Fernndez, 2000). nta Son varias las razones que pueden explicar el retraso europeo en materia de envasado activo. En primer lugar las restricciones legislativas que afectaron y afectan todava tanto al tipo de principios activos que se pueden incluir en los envases como al

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sistema de envasado mismo ya que existan restricciones en cuanto a la cantidad BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA mxima permitida de migracin de un componente del envase al alimento. En segundo lugar la falta de conocimiento sobre la aceptacin del consumidor, la eficacia de los sistemas y el impacto econmico y medioambiental (AIMPLAS, 2006). Con todo, en el ao 2004 se dio un importante paso adelante para el desarrollo de esta tecnologa con la entrada en vigor un nuevo el Reglamento comunitario CE n 1935/20041 que regula los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con los alimentos y que permite cierta interaccin entre alimento y envase. Este nuevo marco legal complementado recientemente en sus aspectos especficos con el Reglamento CE n 450/2009 intenta ofrecer garantas legales para la todava tmida extensin del uso de estos materiales en la industria (AESAN, 2010). Este nuevo marco legal establece como requisito general que los materiales deben estar fabricados de conformidad con las buenas prcticas de fabricacin y en las condiciones normales o previsibles de empleo no pueden ceder componentes que puedan representar un peligro para la salud humana o provocar una modificacin inaceptable de la composicin o una alteracin de las caractersticas organolpticas de los alimentos. Adems, su etiquetado no debe inducir a error a los consumidores. Por otra parte establece tambin requisitos especficos entre los que cabe destacar los siguientes: Pueden ocasionar modificaciones de la composicin o de las caractersticas organolpticas de los alimentos siempre que cumplan con las disposiciones comunitarias aplicables a los alimentos Las sustancias liberadas deben autorizarse y utilizarse de acuerdo con las disposiciones comunitarias correspondientes. Estas sustancias no se incluirn en el valor de la migracin global. Las sustancias liberadas se considerarn ingredientes alimentarios y estarn sujetos a lo dispuesto en la reglamentacin sobre el etiquetado, presentacin y publicidad de los productos alimenticios. No ocasionarn modificaciones que puedan inducir a error al consumidor.

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4.3 Diseo y tecnologa del envasado activoBIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES Dos son las principales estrategias en el diseo del envase activo: independientes. Sistemas independientes El componente activo se encuentra en algn dispositivo dentro del envase pero sin formar parte del material de envasado integrados. Sistemas integrados El componente activo se integra en el material de envasado de modo que forme parte de l. La primera de las estrategias es, por el momento, la ms extendida y suele consistir en utilizar bolsitas o sobres que contienen el principio activo que generalmente va a modificar las condiciones de la atmsfera en el interior del envase (Figura 2). Generalmente los principios activos son absorbedores de oxgeno, dixido de carbono o humedad que se disponen en bolsas fabricadas con un material generalmente permeables por una sola cara, a travs de la cual se realiza la transferencia de masa para permitir la accin del compuesto activo pero que impide el contacto directo de ste con el alimento. La cara permeable tiene que orientarse hacia el espacio de cabeza y no hacia el alimento, con cuyo contacto puede obstruirse y en algunos casos desactivarse completamente, especialmente si se trata de alimentos lquidos (Fernndez 2000).Figura 9: Muestras de saquitos absorbedores de la humedad

Aunque la principal ventaja de esta estrategia es su bajo costo y facilidad de implementacin en todo tipo de industrias y productos, presenta tambin inconvenientes relativos a la necesidad de etiquetar convenientemente estos dispositivos para evitar que se ingiera su contenido y garantizar que el material del que estn hechos mantenga la integridad y sea resistente a las roturas. Adems, algunos consumidores rechazar la presencia de elementos ajenos al alimento dentro del envase. La principal ventaja de la segunda estrategia es que permite el desarrollo de un mayor nmero de alternativas y aplicaciones ya que, por una parte son muy amplias y diversas las combinaciones y diseos posibles entre los principios activos, los materias plsticos y los filmes y pelculas de contacto con alimentos, y por otra, al basarse en

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fenmenos deseables de migracin y poder conseguir que toda la superficie del BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA componente activo entre en contacto con el alimento, permite disear soluciones ms eficaces reduciendo la necesidad de incorporacin de aditivos al alimento. Adems se pueden incorporan en capas intermedias de los materiales multicapa, evitando as el contacto directo de la parte activa con el alimento o bien en el material que est directamente en contacto con el alimento. A diferencia de los sistemas independientes, en este caso el sistema activo no se percibe por el consumidor como elemento diferenciado del envase, lo que evita el posible rechazo del consumidor y el riesgo de consumo accidental de su contenido. Finalmente, , es posible modificar los plsticos de contacto alimentario para manipular su permeabilidad selectiva a diferentes gases a travs del recubrimiento, microperforacin, laminacin, extrusin, mezcla de polmeros y nanocomposites, de forma que se pueda regular a voluntad la composicin de los gases presentes en la atmsfera del interior del envase (Brody et al., 2008).

4.4 Clasificacin de los sistemas de envasado activoLos sistemas de envasado activo se pueden clasificar en dos grandes grupos en funcin del sentido en el que se establezca el intercambio de materia, por una parte los sistemas absorbedores y por otra los emisores. Los primeros tienen como objetivo genrico eliminar sustancias no deseadas como oxgeno, exceso de agua, etileno, CO2, olores, sabores. Los segundos aportan activamente al alimento envasado sustancias como agua, CO2, antioxidantes o conservantes. Adicionalmente se pueden clasificar utilizando como criterio la funcin que desempean en: Sistemas absorbedores o Sistemas de control de la humedadAbsorbedores de la humedad Controladores de la condensacin Reguladores de la humedad

o o o o

Controladores del etileno Secuestrantes de oxgeno Controladores del CO2 Absorbedores de olores y sabores indeseables

Sistemas emisores o Liberadores de antimicrobianos o Liberadores de antioxidantes o Liberadores de aromas

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4.5 Envasado activo para el control de la humedadseguridad (favorece el crecimiento de microorganismos), de calidad BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES La presencia de altos niveles de agua dentro del envase plantea problemas de (reblandecimiento de alimentos crujientes) o de apariencia (empaamiento) del envase. Por otro lado, una excesiva evaporacin del agua a travs del envase puede causar una desecacin en los alimentos y favorecer la oxidacin de lpidos. El envasado activo puede aplicarse a la resolucin de estos tres problemas. As, los envases absorbentes de la humedad tiene como funcin principal retener el agua (exudados o condensados) que puedan acumularse en el interior del envase. Se aplican en alimentos como los productos hortofrutcolas que generan fcilmente vapor de agua en exceso por medio del proceso de respiracin o los productos con una alta humedad relativa que debido a fluctuaciones en la temperatura provocan la formacin de condensaciones. Los absorbentes de humedad suelen ser lminas constituidas por dos capas de polietileno o de polipropileno entre las que se dispone un polmetro superabsorbente en forma granular, habitualmente sales de poliacrilato, aunque tambin pueden utilizarse amidas modificadas y copolmeros de almidn (Rooney, 1995). Los sistemas para controlar la condensacin de agua contienen aditivos del tipo de etoxilatos no inicos o monoglicridos, cuya funcin es reducir la tensin superficial entre las gotas de agua que se van condensando en el interior de los plsticos para que se unan y formen una pelcula continua, muy fina y transparente, casi invisible, que permita ver el contenido del envase Los sistemas reguladores de la humedad son muy variados. Algunos contienen propilenglicol entre dos capas de plstico (polivinilalcohol) muy permeables al vapor de agua. Otros usan gel de slice, xido de calcio o algunas sales de cloruro sdico en forma de sobres. Tambin se emplean pelculas comestibles que evitan tanto la deshidratacin de alimentos frescos y congelados como la absorcin de humedad en alimentos deshidratados. Suelen estar formadas por ceras o pelculas mixtas (derivados de la celulosa, gomas, gluten, almidn).

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4.6 Envasado activo para el control del etilenoBIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA El etileno acelera los procesos de maduracin y senescencia de los productos hortofrutcolas. Los mtodos para eliminar etileno de los envases se basan en la utilizacin de compuestos capaces de degradarlo (permanganato potsico, paladio tetracinas), solos o en combinacin con el empleo de materiales absorbentes. Estos compuestos suelen presentarse en forma de sobres en el interior del envase, inmovilizados en diferentes materiales absorbentes (carbn activo, gel de slice, xido de aluminio, minerales arcillosos) o incorporados directamente en la matriz polimrica del material de envasado (Zagory, 1995).

4.7 Scanvengers de oxgenoEl oxgeno presente en los envases alimentarios puede acelerar el deterioro de muchos alimentos. Este oxgeno puede proceder de una alta permeabilidad del material del envase, del aire ocluido en la comida o en el material del envase, de pequeas filtraciones debidas a un sellado no eficaz y una evacuacin inadecuada o de flujos de gas. Probablemente los absorbentes de oxigeno sea la aplicacin ms extendida de envasado activo (Ahvenainen y Hurme, 1997) ya que ofrecen ventajas frente al envasado a vaco al permitir ms eficazmente evitar el deterioro de grasas y aceites, la decoloracin, eliminar mohos y microorganismos aerobios o preservar el sabor y caractersticas propias del producto as como nutrientes sensibles al oxgeno el crecimiento microbiano, el desarrollo de larvas de insectos, las reacciones de pardeamiento y los procesos oxidativos (Rooney, 1995). El mecanismo de accin de estos sistemas se basa en el poder oxidante de los principios activos siguientes: hierro y sales ferrosas, cido ascrbico, materiales fotosensitivos, enzimas o cidos grasos insaturados. Estas sustancias se disponen en pelculas comestibles de protenas o polisacridos o ms frecuentemente sobres que deben utilizarse conjuntamente con un material de envasado lo menos permeable posible al oxigeno, para evitar la difusin continua de este gas desde el exterior. Los materiales ms adecuados en este sentido son el aluminio, el EVOH y el PVDC.

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Controladores 4.8 Controladores de CO2hinchamiento en procesos que liberan CO2 (tostado del caf) o por colapso cuando se genera vaco en el envase (en frutos secos con absorbedores de oxgeno). Tambin se emplean en los envases de productos vegetales para controlar los procesos respiratorios (Ozdemir et al., 2004). Para su absorcin se utilizan compuestos como el hidrxido clcico mientras que para su emisin se emplea bicarbonato sdico. Ambos suelen presentarse en forma de sobres de doble funcin, en combinacin con absorbentes de oxigeno en envases de PVDC. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES Se usan cuando puede existir peligro para la integridad del envase bien sea por

4.9 Absorbedores de olores y sabores indeseablesSon sistemas que permiten absorber compuestos responsables de olores desagradables como las aminas y los tioles que se forman en el pescado mediante la inclusin de cidos ctrico y ascrbico o los aldehdos, derivados de la oxidacin de los lpidos y que determinan la aparicin de aromas rancios mediante resinas. El uso de estas tcnicas son ampliamente utilizadas en el mercado interno japons, mientras que en Europa su uso est limitado por el reglamento CE n 19351/2004 ya que se trata de evitar que su aplicacin pueda enmascarar alimentos alterados y potencialmente peligrosos para el consumidor. Por ello, el reglamento dispone que los sistemas no deben alterar la composicin o las propiedades organolpticas de los alimentos, ni dar una informacin sobre el estado de los alimentos. Cualquier tipo de cambio que pueda enmascarar los signos de deterioro induciendo al error, no estn permitidos. Estos sistemas tambin se pueden ser tiles para evitar la impregnacin del alimento con olores ajenos. Se trata de oponer una barrera qumica para evitar que olores extraos procedentes del propio material envasado (algunos monmeros) o del entorno contaminen el alimento. En el primer caso se ha estudiado la posibilidad de incluir mirceno en los polmeros; este compuesto reacciona con restos de monmeros como el estireno o el acrilonitrilo y no aade por si mismo olores extraos. En el caso de olores del entorno como los que se generan en los frigorficos domsticos debido a la presencia de algunos productos de olor muy intenso (como especias, cebollas o quesos) y envasados de forma inadecuada, se pueden incluir materiales absorbente

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como la zeolita en la capa externa de una pelcula multicapa, para evitar su transmisin BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA a los alimentos. Finalmente, para eliminar constituyentes no deseados del alimento se pueden utilizar distintos compuestos, como absorbentes o procesos enzimticos. Esta tcnica es interesante sobre todo en productos lquidos, en los que la difusin de los componentes no esta tan limitada como en los slidos. En los zumos de ctricos, por ejemplo, se puede eliminar el sabor amargo de naringina y limonina con envases de triacetato de celulosa y de papel acetilado que llevan la enzima naringinasa inmovilizada.

4.10 Liberadores de agentes antimicrobianosSon sistemas capaces de liberar sustancias que actan de forma efectiva sobre los microorganismos limitando o su crecimiento mediante la prolongacin de la fase de latencia, la reduccin de la tasa de crecimiento o la reduccin de los recuentos microbiolgicos. Entre las principales ventajas de estos sistemas estn el ser particularmente efectivos contra contaminacin superficial, el reducir la cantidad de conservantes incorporados a los alimentos por inmersin o spray y el evitar la adicin de conservantes a la masa. La tipologa de estos sistemas vara desde sobres que contienen el principio activo o pelculas de recubrimiento comestibles naturales (alginato, zeina) o sintticas (ceras, polivinilalcohol) hasta los plsticos de envasado. Tambin son numerosos los principios activos antimicrobianos que se pueden usar en los sistemas: etanol, SO2, ClO2, cidos orgnicos, aceites esenciales, compuestos quelantes (EDTA), metales (plata), enzimas (glucosa oxidasa, muraminidasa), bacteriocinas (nisina), antibiticos o fungicidas (pimaricina). Los sistemas liberadores de etanol suelen ser saquitos que contienen etanol absorbido o encapsulado sobre un soporte inerte, por ejemplo slice y que se libera en el espacio de cabeza del envase donde acta de manera efectiva para evitar el crecimiento de microorganismos, bacterias y mohos. En algunos casos se incorporan sustancias aromatizantes como vainilla para enmascarar el olor a alcohol (Labuza et al., 1989). Los sistemas liberadores de CO2 se suelen usar conjuntamente con los absorbedores de oxgeno para crear una atmsfera adecuada. El CO2 inhibe el crecimiento microbiano cuando se encuentra en un rango de concentraciones de entre el 10 al 80%. Se han utilizado sistemas basados en carbonato de hierro (II) o mezclas de

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hidrgenocarbonato sdico y cido ascrbico para aumentar la vida comercial de BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES carnes frescas (Kerry et al., 2006). Existe un gran nmero de sistemas liberadores de sustancias conservantes, si bien la mayora son films y materiales plsticos que incluyen compuestos como cidos srbico, benzoico, propinico etil p-hidroxibenzoato y metil p-hidroxibenzoato, nisina, pediocina, natamicina o dixido de azufre. Tambin es frecuente que incluyan extractos de plantas y aceites esenciales. En el grupo anterior tambin se suelen incluir sistemas en los que los agentes microbianos no estn destinados a ser liberados al contenido del envase como los que contienen iones plata y que impiden el crecimiento microbiano en la interfase plsticoalimento (Danielli et al., 2008) o enzimas inmovilizados (Vermieren et al., 1999).

Liberadores 4.11 Liberadores de agentes antioxidantesSon sistemas que se utilizan para ralentizar los procesos de oxidacin mediante la eliminacin de radicales libres. Se basan en la liberacin tanto de antioxidantes sintticos como la terbutilhidroquinona (TBHQ), butil hidroxianisol (BHA) o butil hidroxitolueno (BHT), como de antioxidantes naturales como la vitamina E y los extractos naturales ricos en compuestos fenlicos y/o terpnicos (Pereira de Abreu et al., 2010). Son capaces de liberar sustancias que actan de forma efectiva sobre los microorganismos limitando o su crecimiento mediante la prolongacin de la fase de latencia, la reduccin de la tasa de crecimiento o la reduccin de los recuentos microbiolgicos.

4.12 Liberadores de aromas, colorantes y otros ingredientes alimentariosSe usan principalmente para incorporar aromas que potencian la deseabilidad del alimento en el material, normalmente incorporando al envase el aroma propio del producto fresco desde donde se libera mediante difusin al alimento o al espacio de cabeza del envase. El efecto buscado es realzar el aroma del alimento al abrir el envase (Gutirrez, et al., 2010).

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4.13 BibliografaBIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA AESAN (2010) Revista del comit cientfico n 13 Ahvenainen R. and Hurme E. (1997). Active and smart packaging for meeting consumer demands for quality and safety. Food Additives and Contaminants 14 (6-7): 753-763. AIMPLAS (2006) Informe tcnico. Envase activo e inteligente.

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JOS MANUEL LPEZ VILARIO

CENTRO DE INVESTIGACIONES TECNOLGICAS (UNIVERSIDAD DE A CORUA)

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5 ASPECTOS CIENTFICOS Y TECNOLGICOS DEL ENVASADO ACTIVO DE ALIMENTOS

activos. 5.1 Tecnologas de fabricacin de los envases activos.La demanda en los ltimos aos de productos alimenticios mnimamente procesados, de preparacin fcil y listos para comer, as como la globalizacin en el comercio de alimentos y la centralizacin de la distribucin de los productos por grandes procesadores han supuesto grandes desafos para la industria en el mbito de la seguridad alimentaria. Tal y como se ha comentado en apartados anteriores, el origen de los envases activos se puede situar en estas nuevas demandas, que implican el desarrollo de nuevos materiales y nuevos conceptos de envasado. En este concepto de envasado activo se presupone una accin del envase hacia el alimento que contiene. Para conseguir esta accin se ha recurrido a diferentes tecnologas, que lejos de estar ya completamente desarrolladas, se puede decir que se encuentran en un primer estado de investigacin en el cual cada mes surgen nuevas formulaciones y aproximaciones, que intentan resolver las mltiples problemticas que rodean a estos nuevos envases. En lneas generales se pueden diferenciar 5 tecnologas o sistemas de accin, para lograr la actividad que se busca conseguir (Appendini y Hotchkiss, 2002): Adicin de saquitos/ bolsitas que contienen sustancias con capacidad para liberar una sustancia que pueda lograr la funcin deseada al entrar en contacto con el alimento. Incorporacin de compuestos voltiles o no voltiles directamente en la matriz polimrica. Recubrir o provocar la adsorcin del compuesto o molculas activas sobre la superficie de la matriz polimrica. Uso de polmeros, que por las propiedades innatas de la matriz polimrica tengan una capacidad para poder ser considerados activos. Inmovilizar los agentes activos (en este caso normalmente molculas) en el polmero mediante enlace inico o ms habitualmente covalente. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES

5.1.1

activos. Empleo de pequeos paquetes con compuestos activos.

La incorporacin de sustancias activas se ha estudiado en los ltimos diez aos empleando para ello un importante nmero de soportes y desarrollos, pero principalmente se puede decir que todas ellas se basan en la liberacin de una sustancia voltil o semi voltil, que difunde a travs del envase pasando a la zona de espacio de cabeza donde incrementa su contenido en la atmsfera que est en

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contacto con el alimento. De este modo se han realizado trabajos para los que se han BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA empleando: Discos de papel empapados con, por ejemplo un isotiocianato con capacidad antimicrobiana (Nadarajah y otros, 2005). En este campo el principio de funcionamiento es similar en todos los casos y existen diversos ejemplos en la bibliografa. Los sacos con adsorbedores de oxgeno ya tienen una cierta presencia comercial con unas cuantas empresas (principalmente japonesas, alguna francesa e inglesa que los comercializan). Estos sistemas normalmente estn basados en la capacidad de adsorber el oxgeno que tiene el hierro y retenerlo mediante su oxidacin consiguiendo de este modo el incremento de la vida til de alimentos como la carne (Kerry y otros, 2006). Tambin se estn estudiando liberadores de CO2, que simplemente inhibiran el efecto oxidante que podra generar la permeacin del oxgeno atmosfrico. Esto se consigue en la mayora de las ocasiones mediante la incorporacin de carbonato de hierro o una mezcla de cido ascrbico y bicarbonato de sodio, en ambos casos la liberacin se iniciara al entrar en contacto el saquito con un pequeo contenido de agua que pueda liberar el alimento envasado. Este incremento de CO2 debe de realizarse de una forma estudiada, ya que en ocasiones se ha observado como el mismo sistema tiene efecto antimicrobiano frente a ciertas cepas, mientras que al inhibir los competidores, hay otras que ven acentuado su crecimiento (Yingyuad y otros, 2006). El dixido de cloro, que puede estar en fase gas, lquida o slida, puede guardarse en saquitos, que nuevamente al entrar en contacto con la humedad generada por el alimento envasado provoca la liberacin de este compuesto a fase gas incrementando de este modo su accin. Este dispositivo es comercializado por Bernard Technologies (USA).

5.1.2

Agentes activos dispersos en el envase.

Estos sistemas se suelen preparar mediante la adicin del compuesto de inters durante del proceso de extrusin o coestruxin. Esto conlleva que las altas temperaturas que se alcanzan durante el procesado pueden generar una prdida o degradacin del compuesto a incorporar siendo ste el principal factor a tener en cuenta. Actualmente casi no hay materiales comerciales basados en estas posibilidades y no es porque no se hayan estudiado lo suficiente, ya que existe un amplio nmero de

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referencias bibliogrficas con diferentes compuestos y aplicaciones, pero la falta de comercial de muchas empresas que no se ven con nimos de emprender un camino, que posteriormente se puede ver truncado por un impedimento legal. En la tabla 1 extrada de Coma 2008 se pueden observar algunas de las publicaciones existentes sobre el tema. Entre las sustancias incorporadas directamente a la matriz polimrica se pueden resear bactericidas, aceites esenciales, enzimas, conservantes y otros aditivos alimentarios.Tabla 1. Compuestos bioactivos incorporados directamente en el envase para su potencial aplicacin en la preservacin de carnes.

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una regulacin clara (principalmente europea y americana), provoca la falta de inters

5.1.3 BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA

material Agentes activos impregnados sobre la superficie del material

Tal y como se dijo en el apartado anterior, para incorporar los aditivos de inters en el interior de la matriz polimrica es necesario someter a estos a una etapa de procesado, que casi siempre involucra altas temperaturas (alrededor de los 200 C). Cuando se trabaja con sustancias lbiles trmicamente en ocasiones se opta por impregnar la superficie polimrica con stas como si se tratase de un recubrimiento. Esto presenta la ventaja de incorporar el aditivo de una forma controlada sin que ste se vea sometido, tal y como se ha indicado a etapas de alta temperatura o esfuerzos de cizalla. En este recubrimiento se pueden incorporar distintos aditivos con diferentes finalidades, por ejemplo un antioxidante al tiempo que un antimicrobiano, etc., y como es incorporado en la etapa final del procesado del material permite que el diseo de la formulacin sea a medida para las necesidades del cliente final, en funcin del alimento que ese envase vaya a contener. El fundamento de funcionamiento se basa, bien en que los aditivos incorporados en el recubrimiento presenten un cierto carcter semivoltil, por lo que irn pasando lentamente a fase gas, incorporndose al espacio de cabeza del envase y de ah por adsorcin al alimento; o bien cuando los compuestos activos no tengan carcter voltil, mediante migracin directa desde el recubrimiento al alimento, siendo necesario en este caso que haya un contacto fsico entre ste y la zona del envase a la que se le ha incorporado el recubrimiento, por ejemplo en alimentos envasados con jugo o salsa, donde esta fase lquida facilitar la migracin del aditivo desde el envase y por difusin pasar hacia el alimento. Este aspecto es fundamental ya que los distintos procesos fsicos que marcan la cintica del proceso van a establecer la eficacia del proceso, ya que la volatilizacin, paso a fase gas en espacio de cabeza y adsorcin es un proceso ms lento y a largo plazo, que la migracin a un lquido y posterior difusin al alimento, por lo que se deber emplear un sistema u otro en funcin del tiempo necesario de envasado del alimento. Un caso particular de esta aplicacin es cuando el principio activo impregna un polmero, que posteriormente es rociado sobre el alimento, ya que en este caso hablamos de pelculas polimricas comestibles. En este caso la seleccin de agentes activos es ms limitada, as como el de las matrices polimricas a emplear, ya que finalmente el usuario consumir ambas tal y como si de aditivos alimentarios se tratase. An as se estn aplicando ya actualmente ciertos recubrimientos basados en polmeros con base pectina, alginato, agar y principalmente derivados de la celulosa tal y como la hidroxi propil metil celulosa (HPMC), a la que se incorporan agentes antimicrobianos como la nisina o algunos aceites esenciales como extractos de

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organo, pimiento u otros (Oussalah, 2007). En este caso es imprescindible un control an en el envase, bien ya migrado al alimento), la cesin va ser muy rpida porque el contacto aditivo polmero alimento es muy directo, por lo que la accin va a ser muy efectiva, pero nos encontramos con el problema de que esa accin va a suceder desde el mismo instante en que se produzca la impregnacin del alimento, por lo que la mayor cantidad de agente preservante va a empezar a realizar su actividad en el primer da, cuando en ese momento el alimento seguramente no necesite todava la accin de ese agente activo. BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES muy preciso de la aditivacin, ya que el consumidor va a ingerir todo el aditivo (bien

5.1.4

tipo Polmeros que presentan algn tipo de bioactividad intrnseca.

En este apartado podemos destacar determinadas macromolculas, que al tiempo que poseen la capacidad de formar polmeros, tambin tienen algn tipo de bioactividad intrnseca, por lo que sern activas por s mismas sin la necesidad de la incorporacin de aditivos, lo que no quita la posibilidad de incorporarlos, para conseguir efectos sinrgicos, potenciar la bioactividad intrnseca o conseguir otro tipo de acciones en paralelo. Entre stas macromolculas destaca por encima de todas el quitosano, que presenta actividad antifngica y antibacteriana (especialmente frente a gram positivas). El quitosano est reconocido por la FDA americana como GRAS (generalmente reconocido como seguro) desde el ao 2001, as de este modo su uso est libre de la mayora de las restricciones legales tanto en Estados Unidos como en Europa. Al tiempo de los usos clsicos en los que se emplea este material, tal y como se ha comentado se han realizado estudios en los que esa actividad intrnseca se potencia con la adicin de otros compuestos, como Wang y otros (2007), que mejoran esta actividad con la incorporacin al material de un aminopolisacrido sobre nanoarcillas, consiguiendo de este modo un efecto sinrgico.

5.1.5

Empleo de macromolculas bioactivas ligadas qumicamente a la superficie de la matriz polimrica.

En contraste con aquellos polmeros que presentan algn tipo de actividad de forma natural, tambin es posible conseguir materiales que presenten bioactividad mediante la modificacin qumica de su composicin superficial.

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Sin resultar fcil, se puede conseguir que un agente bioactivo se enlace a la superficie BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA del envase, para ello es necesaria una estructura molecular suficientemente larga como para poder estar ligada por una zona a la matriz polimrica y dejar libres sus grupos funcionales y conseguir de este modo mantener su actividad frente al objetivo que se pretenda conseguir. As algunos autores inmovilizan pptidos con caractersticas antimicrobianas en Films (Millette y otros, 2007). Scannell y otros (2000) tambin estudi la accin de distintas bacteriocinas incorporadas a polietileno y poliamidas, consiguiendo que estas matrices polimricas mantuviesen su actividad durante perodos de incluso tres meses de largo. Para facilitar la incorporacin del principio activo a la matriz polimrica en algunas ocasiones se ha estudiado el posible empleo de agentes ligantes como pueden ser perlas de alginato, donde la sustancia activa se enlaza al alginato y ste a su vez al polmero, facilitando una unin que sera casi imposible de otro modo. Tambin son usados otras molculas como glicerol, polietilenglicol, etc., presentando cada una de ellas ventajas e inconvenientes en funcin de la matriz polimrica, la molcula a enlazar, etc. (Lee y otros, 2008).

5.2 Tipos de materiales y sistemas de procesado empleados en la activos. produccin de envases activos.5.2.1 Materiales empleados en la produccin de envases activos.

La increble variedad de matrices polimricas que se han desarrollado en los ltimos 25 aos hace imposible pormenorizar una descripcin de los polmeros susceptibles de ser usados para la fabricacin de envases activos. Esto es debido a que hoy en da no slo se ha ensayado con matrices convencionales sino que rpidamente se da el salto de estudios a nivel de laboratorio, partiendo de matrices complejas, para ser incorporadas a sistemas comerciales, que a su vez son fcilmente adaptables a nuevos polmeros, por lo que las empresas de procesado rpidamente ensayan nuevos copolmeros, filmes multicapas, etc. Una idea de la situacin actual se puede ver reflejada en la revisin de Muoz Bonilla y Fernndez Garca de 2011 donde slo centrndose en los materiales polimricos con actividad antimicrobiana destacan, para a continuacin desglosar las siguientes categoras:

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Polmeros con actividad antimicrobiana: BIOPLSTICOS: ENVASES Y EMBALAJES ACTIVOS E INTELIGENTES o Polmeros con tomos de nitrgeno cuaternariosPolmeros conteniendo estructuras aromticas o heterocclicas Polmeros acrlicos o metacrlicos Polielectrolitos catinicos conjugados Polisiloxanos Polmeros dendrticos e hiper-ramificados Polmeros con grupos finales de amonio cuaternario: oxazolinas Polmeros con tomos de nitrgeno cuaternario sin pertenecer a la cadena principal.

o o

Polmeros conteniendo guanidina Polmeros similares a pptidos naturalesPptidos sintticos Polmeros de arilamida y fenileno-etileno Derivados de polnorborneno

o

Polmeros halogenadosPolmeros conteniendo flor Polmeros de fenil metacrilato conteniendo cloro Polmeros de n-halaminas

o

Polmeros conteniendo fosfo y sulfo derivadosPolmeros derivados de cido benzoico y fenol Polmeros organometlicos Otras estructuras moleculares

Polmeros modificados qumicamente para conseguir actividad antimicrobiana. o o o Incorporacin covalente de compuestos antimicrobianos de bajo peso molecular Acoplamiento de pptidos antimicrobianos Grafting de otros polmeros antimicrobianos

Polmeros con compuestos orgnicos con actividad antimicrobiana. o o Adicin de compuestos antimicrobianos de bajo peso molecular Mezclas con polmeros antimicrobianos

Polmeros con compuestos antimicrobianos inorgnicos o o Adicin de partculas metlicas Insercin de xidosDixido de titanio Otros xidos.

o

Inclusin de sistemas antimicrobianos inorgnicos modificados

Tal y como se ha indicado, esta resumen/ clasificacin, se limita a una aplicacin, a los materiales desarrollados en los ltimos diez aos, no incluye los polmeros naturales, ni los biodegradables, ni aquellos que incorporan nanopartculas, por lo que nos puede dar una idea de la complejidad y variabilidad de las posibilidades existentes hoy en da.

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5.2.2 BIOFORO: TENDENCIAS Y SOLUCIONES BIOTECNOLGICAS PARA LA INNOVACIN Y EL EMPRENDIMIENTO EN GALICIA

Sistemas de procesado empleados en la produccin de envases activos.

El mundo del envasado est ampliamente dominado por los plsticos derivados del petrleo, especialmente polietileno, polipropileno, poliestireno y polietilen-tereftalato (PET), que son producidos en grandes plantas de procesado, generando de este modo materiales econmicos y donde el mayor problema que nos podemos encontrar es el ya destacado del control de la temperatura cuando se incorpora un aditivo lbil trmicamente hablando. Mientras tanto los biopolmeros todava no han encontrado un amplio uso en el envasado de alimentos debido principalmente al alto coste, malas propiedades fsicas y a las dificultades de procesado. Es en este aspecto donde se puede hacer un cierto

Bioplasticos_Informe

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