VI Panorámica Actual Ind Alimentaria, Tarrasa, Feb 08

Juan I. Maté, Univ. Pública de Navarra

VI PANORÁMICA ACTUAL DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Películas Comestibles y Biodegradables: Oportunidades y Usos Juan Ignacio Maté Caballero Departamento de Tecnología de Alimentos Universidad Pública de Navarra [email protected]

Tecnología de Alimentos, UPNA

Dep. de Tecnología de Alimentos Grupo de Investigación ALITEC

¾ Enología ¾ Frutas y verduras 4ª gama ¾ Modelización y optimización ¾ Desarrollo y aplicación de Recubrimientos Comestibles

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Juan I. Maté, Univ. Pública de Navarra

Películas Comestibles y Biodegradables „ Introducción „ Materiales y Usos „ Investigación en la Universidad Pública de

Navarra

Película o Recubrimiento Comestible „ Capa continua de material comestible „ Recubrimiento o Coating: Capa formada sobre la superficie de del alimento „ Película o Film: Capa formada previamente a su aplicación sobre el alimento „ ¿UTILIDAD EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA? „ „

Mejora la calidad de los alimentos Mejora el envase de los alimentos

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Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos „ Barrera a la transferencia de materia „

Control de migraciones

„

Entre el alimento y el medio ambiente Entre distintos alimentos

„

„

Gases, lípidos, aromas, vapor de agua

O2, CO2

H2O

Food

Aromas, lípidos

Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos „ Control condiciones superficiales

pH, agentes antifúngicos, antioxidantes „ Difusión controlada de aditivos „

Aditivo sobre alimento Food Tiempo Aditivo en recubrimiento

Food

Tiempo

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Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos „ Manejo de los alimentos „

Integridad Física

„ Mejora de las propiedades mecánicas „ Mejora de la apariencia „

Brillo, color, sal, azúcar

Recubrimientos sobre el Envase Alimentario „ Potencia la simplificación del envase „

Envase más económico y más reciclable

„ Protección después de abrir el envase Sin recubrimiento

Con recubrimiento

Food

Food

Film multicapa

Film monocapa

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Películas biodegradables „ Una película biodegradable es una capa

continua de material biodegradable „ ¿Interés? „

Plásticos grave problema medio ambiental „ „

„

>25% volumen de residuos sólidos son plásticos Fuente no renovable

Búsqueda de alternativa biodegradable „ „

Desarrollo de microorganismos para plásticos Desarrollo de biopolímeros para microorganismos

Biodegradación Polímero DEPOLIMERIZACIÓN

¿Velocidad de Biodegradación?

MINERALIZACION

CO2

H2O

CH4

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Formación de las Películas Macromolécula + Aditivos Condiciones de dispersión

Tg, Tf, Th

Dispersión

Termo-moldeado

Evaporación del solvente

Condiciones de moldeado

FILMS

Propiedades Funcionales

Películas Comestibles y Biodegradables „ Introducción „ Materiales y Usos „ Investigación en la Universidad Pública de

Navarra

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Materiales para Películas Comestibles o Biodegradables „ Hidratos de carbono „ Proteínas „ Poliésteres microbianos „ Polímeros sintéticos biodegradables

Hidratos de carbono PLANTAS Celulosa y derivados Almidón y derivados Pectinas Gomas

Quitosano

ALGAS Alginatos Carragenatos

Pullulan Levan Elsinan Gomas

MICROBIOS

CRUSTÁCEOS

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Polímeros derivados de la celulosa Celofán CH2OH

CH2OH

O

O O

OH

OH

Acetato de celulosa n

OH

OH

Éteres de celulosa (MC, HPC, HPMC)

Características polímeros derivados de la celulosa Celofán

Acetato de Celulosa

Éteres de Celulosa

Biod./Comes.

Biodegradable

Biodegradable

Comestible

Preparación

Dispersión

Extrusión

Dispersión

Propiedades mecánicas

Buenas

Moderadas

Buenas

Barrera O2

Buena

Pobre

Moderada

Solubilidad H2O

Insoluble

Insoluble

Soluble

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Aplicaciones del celofán „ Caramelos „ Panadería „ Productos cárnicos

Aplicaciones de Films de Éteres de Celulosa „ Recubrimientos sobre frituras „ Barrera al oxígeno (en láminas de almendra) „ Bolsas solubles de aditivos „ Control de respiración en frutas y verduras

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Almidón „ Polímero de reserva del reino vegetal „ Hidrocoloide más utilizado en la industria

alimentaria „ Almidón industrial de cereales o tubérculos

(maíz, patata, tapioca, arroz, trigo)

Estructura del Almidón CH2OH

CH2OH

O

O

Amilosa

OH

OH O

OH

OH

CH2OH O OH CH2OH

OCH2

O

O

Amilopectina

OH

OH O OH

OH

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Films de almidón „ Incoloros, insaboros, transparentes, comestibles „ Termoplástico „ Fuertes y baja permeabilidad al oxígeno „ Soluble en agua „ Retrogradación „

Más permeables y frágiles

„

Depende de T, contenido de plastificantes y de amilosa

Almidón como recubrimiento comestible „ Almidones principales

Almidón con alto contenido en amilosa „ Almidón hidroxipropilado „

„ Aplicaciones principales

Reducir la migración de lípidos „ Barrera al oxígeno „ Agente adhesivo (dextrinas) „ Proporcionar brillo „

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Aplicaciones de almidón termoplástico biodegradable „ Chips de relleno para embalaje „

25% del mercado americano

„ Sólidos plásticos „

Cubiertos, bandejas

„ Films flexibles „

Para compost

Quitosano „ Polímero procedente de la desacetilación de la

quitina del caparazón de los crustáceos „ Hidrato de carbono policatiónico „ Propiedades antimicrobianas, emulgentes,

nutracéuticas, antipardeantes OH

OH O *

O HO

HO O

NHCOCH3 O

NH2 OH

O HO

O

O

*

NH2 n

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Aplicaciones de films de quitosano „ Film antimicrobiano „ Frutas y verduras „ Filetes de pescado „ Productos cárnicos „ Semillas „ Film antipardeamiento „ Frutas y verduras mínimamente procesadas

Proteínas

„ Proteína vegetal

„ Proteína animal

„

Zeína de maíz

„

Colágeno y gelatina

„

Gluten de trigo

„

Proteínas de la leche

„

Proteína de soja

„ „

Caseínas Proteínas de suero

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Colágeno „ Proteína del tejido conectivo „ Films de colágeno „

No termoplástico

„

Fuertes, hidrófilos (insolubles)

„

Baja permeabilidad al oxígeno (HR)

„

Cross-linking

„ Gelatina: colágeno parcialmente hidrolizado

Colágeno „ Envoltura de productos cárnicos

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Aplicaciones de Gelatina „ „

Separar componentes en sistemas alimentarios Agente encapsulante de pastillas e ingredientes

Zeína „ Fracción proteica del gluten de maíz soluble en

alcohol „ Films Dispersión en solución alcohólica „ Termoplástico „ Insolubles en agua (sensibles a HR) „ Fuertes pero poco flexibles (plastificantes) „ Baja Permeabilidad „

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Aplicaciones de Zeína „ Pastillas o caramelos „ Adición de antioxidantes (nueces) „ Adición de vitaminas (arroz) „ Control de respiración (frutas) „ Vasos de papel „ Adición de agentes antimicrobianos

Polímeros microbianos „ Poliésteres de reserva „ Conocimiento de rutas metabólicas „ Proceso de extracción caro

CH3 CH3

CH2

O - O - CH - CH2 - C -

O - O - CH - CH2 - C -

Poli-3-Hidroxibutirato (PHB)

Poli-3-Hidroxivalerato (PHV)

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Copolímero PHB-HV „ Ratio HB:HV dependiente de condiciones de

crecimiento microbiano „ Propiedades mecánicas entre PE y PP „ Hidrófobo, termoplástico „ Peor barrera al oxígeno que proteínas o hidratos de

carbono, menos sensible a HR „ Alto coste „ Usos: „

films, botellas, cubiertos, bandejas,…

Polímeros sintéticos biodegradables: Poli-ácido láctico (PLA)

Catálisis H O H O - O- C - C CH3 - C - C -OH CH3 n OH

Lactobacillus

Glucosa

Ácido Láctico

PLA

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Films de PLA „ Características „ Termoplástico „ Biodegradable „ Insoluble „ Buena resistencia a grasas y aceites „ Prop. mecánicas entre PS y el PET „ Aplicaciones „ Medicina (implantes) „ Cubiertos, bandejas, bolsas de compost „ Recubrimientos de papel „ Envasado de alimentos (flexibles y rígidos)

Características de materiales para films comestibles o biodegradables Barrera Barrera Propiedades H2O O2 mecánicas

Coste

Polsacáridos

Pobre

Buena

Moderadasbuenas

Bajo

Proteínas

Pobre

Buena

Moderadasbuenas

Moderado

Poliésteres microbianos

Buena

Moderado

Buenas

Alto

Polímeros sint. Biodeg.

Buena

Moderado

Buenas

Alto

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Línea de investigación de recubrimientos comestibles en la UPNA „ Investigación básica

„ Investigación aplicada

Investigación aplicada „ Recubrimientos como barrera al oxígeno

sobre cacahuetes tostados „ Recubrimientos antifúngicos sobre semillas

de alcachofas „ Recubrimientos antimicrobianos sobre

pechuga de pollo

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