Atmósfera modificada

La atmósfera modificada o atmósfera protectora es la práctica de modificar la composición de la atmósfera interna de un paquete (comúnmente paquetes de alimentos, medicamentos, etc.) para mejorar la vida útil. La necesidad de esta tecnología para alimentos surge de la corta vida útil de productos alimenticios como carne, pescado, aves y lácteos en presencia de oxígeno. En los alimentos, el oxígeno está fácilmente disponible para las reacciones de oxidación de lípidos. El oxígeno también ayuda a mantener altas tasas de respiración de los productos frescos, lo que contribuye a acortar la vida útil. Desde un aspecto microbiológico, el oxígeno fomenta el crecimiento de microorganismos aeróbicos de deterioro.Por lo tanto, la reducción de oxígeno y su sustitución por otros gases puede reducir o retrasar las reacciones de oxidación y el deterioro microbiológico. Los captadores de oxígeno también se pueden utilizar para reducir el pardeamiento debido a la oxidación de lípidos al detener el proceso químico autooxidativo. Además, MAP cambia la atmósfera gaseosa al incorporar diferentes composiciones de gases.

El proceso de modificación generalmente reduce la cantidad de oxígeno (O ₂) en el espacio de cabeza del paquete. El oxígeno se puede reemplazar con nitrógeno (N ₂), un gas comparativamente inerte, o dióxido de carbono (CO ₂).

Se puede lograr una atmósfera estable de gases dentro del empaque usando técnicas activas, como gas flushing y vacío compensado, o pasivamente mediante el diseño de películas “respirables”.

Historia

Los primeros efectos beneficiosos registrados del uso de atmósferas modificadas se remontan a 1821. Jacques Etienne Berard, profesor de la Facultad de Farmacia de Montpellier, Francia, informó de un retraso en la maduración de la fruta y una mayor vida útil en condiciones de almacenamiento con poco oxígeno. El almacenamiento en atmósfera controlada (CAS) se utilizó desde la década de 1930 cuando los barcos que transportaban manzanas y peras frescas tenían altos niveles de CO ₂ en sus salas de espera para aumentar la vida útil del producto. En la década de 1970, los paquetes MA llegaron a las tiendas cuando el tocino y el pescado se vendían en paquetes minoristas en México. Desde entonces, el desarrollo ha sido continuo y el interés en MAP ha crecido debido a la demanda de los consumidores.

Teoría

La atmósfera dentro del paquete se puede modificar de forma pasiva o activa. En el envasado en atmósfera modificada pasiva (MAP), la alta concentración de CO ₂ y los bajos niveles de O ₂ en el envase se logran con el tiempo como resultado de la respiración del producto y las tasas de transmisión de gas de la película del envase. Este método se usa comúnmente para frutas y verduras frescas que respiran. Reducir el O ₂ y aumentar el CO ₂ ralentiza la tasa de respiración, conserva la energía almacenada y, por lo tanto, prolonga la vida útil. Por otro lado, la MA activa implica el uso de sistemas activos como el O ₂ y el CO ₂depuradores o emisores, absorbentes de humedad, depuradores de etileno, emisores de etanol y lavado de gas en la película de embalaje o contenedor para modificar la atmósfera dentro del paquete.

La mezcla de gases seleccionada para un paquete MA depende del tipo de producto, los materiales de empaque y la temperatura de almacenamiento. La atmósfera en un paquete MA consiste principalmente en cantidades ajustadas de N ₂, O ₂ y CO _2. La reducción de O ₂ promueve el retraso en las reacciones de deterioro en los alimentos como la oxidación de lípidos, las reacciones de pardeamiento y el crecimiento de organismos de descomposición. Los niveles bajos de O ₂ del 3 al 5 % se usan para disminuir la tasa de respiración en frutas y verduras. En el caso de la carne roja, sin embargo, se utilizan altos niveles de O ₂ (∼80%) para reducir la oxidación de la mioglobina y mantener un atractivo color rojo brillante de la carne.No se requiere realce del color de la carne para cerdo, aves y carnes cocidas; por lo tanto, se utiliza una mayor concentración de CO ₂ para prolongar la vida útil. Niveles superiores al 10% de CO ₂ son fitotóxicos para frutas y hortalizas, por lo que el CO ₂ se mantiene por debajo de este nivel. El N ₂ se usa principalmente como gas de relleno para evitar el colapso del paquete. Además, también se utiliza para prevenir el enranciamiento oxidativo en productos envasados, como bocadillos, al desplazar el aire atmosférico, especialmente el oxígeno, lo que prolonga la vida útil. El uso de gases nobles como Helio (He), Argón (Ar) y Xenón (Xe) en sustitución del N ₂ya que el gas de equilibrio en MAP también se puede utilizar para conservar y prolongar la vida útil de frutas y verduras frescas y mínimamente procesadas. Sus efectos beneficiosos se deben a su mayor solubilidad y difusividad en agua, lo que los hace más efectivos para desplazar el O ₂ de los sitios celulares y los receptores enzimáticos de O _2.

Ha habido un debate sobre el uso de monóxido de carbono (CO) en el envasado de carnes rojas debido a su posible efecto tóxico en los trabajadores del envasado. Su uso da como resultado un color rojo más estable de la carboximioglobina en la carne, lo que genera otra preocupación de que puede enmascarar la evidencia de deterioro del producto.

Efecto sobre los microorganismos

Las concentraciones bajas de O ₂ y altas de CO ₂ en los envases son eficaces para limitar el crecimiento de bacterias Gram negativas, mohos y microorganismos aerobios, como Pseudomonas spp. Alto O ₂ combinado con alto CO ₂ podría tener efectos bacteriostáticos y bactericidas mediante la supresión de aerobios por alto CO ₂ y anaerobios por alto O ₂. El CO ₂ tiene la capacidad de penetrar la membrana bacteriana y afectar el pH intracelular. Por lo tanto, la fase de latencia y el tiempo de generación de microorganismos causantes de deterioro aumentan, lo que da como resultado una extensión de la vida útil de los alimentos refrigerados.Dado que el MAP suprime el crecimiento de los microorganismos causantes del deterioro, la capacidad de crecimiento de los patógenos aumenta potencialmente. Los microorganismos que pueden sobrevivir en un entorno con poco oxígeno, como Campylobacter jejuni, Clostridium botulinum, E. coli, Salmonella, Listeria y Aeromonas hydrophila, son motivo de gran preocupación para los productos envasados ​​MA. Los productos pueden parecer organolépticamente aceptables debido al retraso en el crecimiento de los microorganismos de descomposición, pero pueden contener patógenos nocivos.Este riesgo se puede minimizar mediante el uso de obstáculos adicionales como el control de la temperatura (mantener la temperatura por debajo de los 3 grados C), la reducción de la actividad del agua (menos de 0,92), la reducción del pH (por debajo de 4,5) o la adición de conservantes como el nitrito para retrasar la actividad metabólica y crecimiento de patógenos.

Materiales de embalaje

Las películas flexibles se utilizan comúnmente para productos como productos frescos, carnes, pescados y pan, ya que proporcionan la permeabilidad adecuada para que los gases y el vapor de agua lleguen a la atmósfera deseada. Las bandejas preformadas se forman y se envían a la instalación de envasado de alimentos donde se llenan. El espacio de cabeza del paquete luego se modifica y se sella. Las bandejas preformadas suelen ser más flexibles y permiten una gama más amplia de tamaños en comparación con los materiales de embalaje termoformados, ya que se pueden manejar diferentes tamaños y colores de bandejas sin riesgo de dañar el paquete. Sin embargo, el embalaje termoformado se recibe en la instalación de envasado de alimentos como un rollo de láminas. Cada lámina se somete a calor y presión, y se forma en la estación de envasado. Después de la formación, el paquete se llena con el producto y luego se sella.Las ventajas que tienen los materiales de empaque termoformados sobre las bandejas preformadas se relacionan principalmente con el costo: los empaques termoformados usan de un 30% a un 50% menos de material y se transportan como rollos de material. Esto supondrá una reducción significativa de los costes de fabricación y transporte.

Al seleccionar películas de empaque para MAP de frutas y verduras, las principales características a considerar son la permeabilidad a los gases, la tasa de transmisión de vapor de agua, las propiedades mecánicas, la transparencia, el tipo de empaque y la confiabilidad del sellado. Las películas de empaque usadas tradicionalmente como LDPE (polietileno de baja densidad), PVC (cloruro de polivinilo), EVA (etileno-acetato de vinilo) y OPP (polipropileno orientado) no son lo suficientemente permeables para productos altamente respirables como productos frescos, champiñones y brócoli. Como las frutas y verduras son productos que respiran, existe la necesidad de transmitir gases a través de la película. Las películas diseñadas con estas propiedades se denominan películas permeables. Otras películas, llamadas películas de barrera, están diseñadas para evitar el intercambio de gases y se utilizan principalmente con productos que no respiran como la carne y el pescado.

Las películas MAP desarrolladas para controlar el nivel de humedad y la composición del gas en el paquete sellado son beneficiosas para el almacenamiento prolongado de frutas, verduras y hierbas frescas que son sensibles a la humedad. Estas películas se conocen comúnmente como películas de envasado en atmósfera modificada/humedad modificada (MA/MH).

Equipo

En el uso de máquinas de envasado formado-llenado-sellado, la función principal es colocar el producto en una bolsa flexible adecuada a las características deseadas del producto final. Estas bolsas pueden ser preformadas o termoformadas. El alimento se introduce en la bolsa, la composición de la atmósfera del espacio superior cambia dentro del paquete; luego se sella con calor. Este tipo de máquinas se denominan típicamente envoltorios de almohadas, que forman, llenan y sellan horizontal o verticalmente el producto. Las máquinas de envasado formado-llenado-sellado se utilizan generalmente para operaciones a gran escala.

Por el contrario, las máquinas de campana se utilizan para procesos por lotes. Una envoltura preformada llena se llena con el producto y se introduce en una cavidad. La cavidad se cierra y luego se aplica vacío a la cámara y se inserta la atmósfera modificada según se desee. El sellado del paquete se realiza a través de barras de sellado calentadas, y luego se retira el producto. Este proceso por lotes requiere mucha mano de obra y, por lo tanto, requiere un período de tiempo más largo; sin embargo, es relativamente más barata que las máquinas de envasado automatizadas.

Además, las máquinas de snorkel se utilizan para modificar la atmósfera dentro de un paquete después de que se haya llenado la comida. El producto se coloca en el material de embalaje y se posiciona en la máquina sin necesidad de una cámara. A continuación, se inserta una boquilla, que es el tubo respirador, en el material de embalaje. Hace un vacío y luego descarga la atmósfera modificada en el paquete. Se retira la boquilla y el paquete se sella con calor. Este método es adecuado para operaciones a granel y grandes.

Productos

Muchos productos como carnes rojas, mariscos, frutas y verduras mínimamente procesadas, ensaladas, pastas, quesos, productos de panadería, aves, carnes cocidas y curadas, comidas preparadas y alimentos deshidratados se envasan bajo MA. En la siguiente tabla se muestra un resumen de las mezclas de gases óptimas para los productos MA.

Envasado en Atmósfera Modificada para diferentes productos alimenticios y mezclas óptimas de gases

Producto	Oxígeno (%)	Dióxido de carbono (%)	Nitrógeno (%)
Carne roja	80 - 85	15	-
Aves de corral	-	25	75
Pez	-	60	40
Quesos	-	100	-
Pan de molde	-	70	30
Pasta fresca	-	-	100
Frutas y vegetales	3 - 5	3 - 5	85 - 95