Empaques inteligentes para calidad y seguridad de los alimentos

Los papeles tradicionales del empaque -preservar, proteger, identificar, comunicar y ofrecer portabilidad de una manera segura y estable- han estado con nosotros por tanto tiempo que casi los damos por sentados. Hoy, sin embargo, se le pide al empaque muchas otras cosas: ayudar a los productos a destacarse entre un mar de opciones con apariencias similares mediante un diseño efectivo, así como ofrecer funcionalidad, o inteligencia para mejorar los bienes o algunos aspectos de su calidad, consumo o comodidad.

Esta revolución en el empaque se está aplicando a los productos de consumo de rápido movimiento (FMCGs por las iniciales de Fast Moving Consumer Goods), y específicamente a los productos empacados en la industria de alimentos. Los materiales, etiquetas y sistemas de empaques inteligentes se destacarán de manera importante en este nuevo mundo, pero cuáles tecnologías se adopten dependerá de la prioridad que se les otorgue a preocupaciones sobre la calidad o la seguridad en los alimentos.

Empaques inteligentes para la calidad de los alimentos
Las preocupaciones de los consumidores acerca de la calidad de los alimentos gira alrededor de preguntas como "¿Es este un producto fresco?" o "¿Ya pasó su fecha de vencimiento?" Los empaques inteligentes para asegurar la calidad de los alimentos comprenden, por lo general, la incorporación en su estructura de materiales especiales o la aplicación de etiquetas especiales que sufren un cambio de color como respuesta a la temperatura, el tiempo, o la presencia de ciertos gases. De esta manera es posible, bien sea controlar activamente el micro-ambiente que rodea al producto alimenticio sin hacer referencia alguna al consumidor, o comunicar directamente al consumidor sus atributos.El control de la calidad de los alimentos a través del empaque inteligente puede comprender:

• Nivel de oxígeno, como en el caso de los empaques con barredores de oxígeno.
• Nivel de actividad microbial.
• Nivel de componentes aromáticos y saborizantes.
• Microclima del producto.

El microclima del producto es un parámetro de especial importancia que controla la vida en estante de las frutas y vegetales cortados y preparados. Intellipack ha desarrollado etiquetas de polímero recristalizables que con la temperatura varían dramáticamente su permeabilidad al CO2 y el O2, extendiendo tres veces la duración de los vegetales en los estantes.

Una mejor comunicación con los clientes se logra a través de etiquetas inteligentes que cambian de color de acuerdo con variaciones en la calidad. La más popular de éstas comprende indicadores de tiempo-temperatura (TTI, por las iniciales en inglés de Time-Temperature Indicators), que cada vez se utilizan más como reemplazo de las fechas de venta o de consumo ideal que aparecen en los productos perecederos.

Estas fechas son de poca utilidad para ayudar a los consumidores a decidir sobre la frescura de los productos, ya que son muy imprecisas. Con ellas se asume que existe un control preciso y apropiado de la temperatura a todo lo largo de la cadena del alimento y dentro del hogar, otorgando al tiempo la mayor preponderancia como factor de degradación del alimento. De hecho, el tiempo tiene mucha menor importancia que la temperatura. Como ejemplo, puede decirse que el nivel de degradación que sufre una lechuga fresca en el transcurso de cinco días en un refrigerador, a 5 ºC, es el mismo que enfrenta en tan solo 12 horas pero expuesta a 15 ºC.

Los indicadores de tiempo-temperatura se basan en varias clases distintas de reacciones químicas, tales como la polimerización y las reacciones enzimáticas, y todas proporcionan una señal visual que requiere ser interpretada por el consumidor. En la  Gráfica 1 se aprecian varios ejemplos.

Las reacciones químicas que conducen a los cambios de color pueden proporcionar a los consumidores una información útil respecto de la frescura del alimento, o del nivel de madurez de la fruta. Los empaques inteligentes con etiquetas indicadoras de frescura se han desarrollado y probado para pescado fresco, con base en un cambio de color generado por aminas volátiles que emanan con el transcurso de los días, y para el pollo, con base en el cambio de color de la mioglobina por acción del sulfuro de hidrógeno (H2S) que se produce durante su almacenamiento.

El empaque inteligente se ha inspirado en la naturaleza, donde se dan muchas reacciones químicas que pueden tomarse "prestadas" y aplicarse al empaque de bienes de consumo. Como ejemplo, la maduración de casi todas las frutas se acompaña de la emisión de gas de etileno. Aunque fácilmente detectable por los animales, esta emisión no es percibida por los seres humanos, que encuentran difícil por tanto decidir si una fruta está madura si no existe la indicación de un cambio de color. Así, es fácil identificar la madurez de un banano pero no la de una pera. Utilizando una etiqueta de cambio de color que responde químicamente al etileno que se encuentra dentro del empaque, se crea un empaque inteligente que informa al consumidor el momento en el que la pera se halla lista para su consumo.(Ver Gráfica 2)

Empaques inteligentes para la seguridad de los alimentos
Los temas de seguridad de los alimentos relacionados con el empaque pueden dividirse en preocupaciones parcialmente contradictorias. De un lado, existe el creciente deseo de que el empaque pueda indicar la contaminación microbiológica o de cualquier otra clase, bien sea ocasionada por errores que se presenten en la cadena o debido a actos siniestros de adulteración o bioterrorismo. De otra parte, cualquier dispositivo de empaque inteligente que controle la seguridad microbiológica de los alimentos debe ubicarse en el interior del empaque, próximo al alimento, de modo que existen riesgos potenciales asociados con la posible migración de esos materiales cuando su contacto con los alimentos no sea seguro.

El área de empaques inteligentes para la seguridad de los alimentos se está investigando concienzudamente, aunque aún no se comercializan. Los esfuerzos se concentran en empaques inteligentes que pueden ayudar a detectar:

• Oxígeno, que muestre que el sello de integridad del empaque ha sido violado.
• Bacterias o toxinas causantes de enfermedades, como resultado de una manipulación deliberada o de fallas en la higiene durante la cadena de procesamiento del alimento.

Muchos productos perecederos se empacan bajo atmósferas de gas modificadas, que comúnmente comprenden la exclusión de oxígeno, aunque igualmente una alta concentración de CO2, para evitar el desarrollo de micro-organismos aeróbicos. Si se pierde esta atmósfera protectora, a través de fugas, pueden aumentarse las posibilidades de corrupción por acción de microbios.

Las etiquetas que emplean químicos que cambian de color y en las que se dan reacciones redox de titanio y metileno, bien sea rojo o azul, pueden usarse para ofrecer una indicación visual de ingreso de oxígeno dentro de un empaque transparente.

La detección de patógenos comprende una química más compleja y se halla en un estadio temprano de desarrollo. La tecnología debe ser robusta, segura al contacto con los alimentos, económica y, sin embargo, capaz de detectar la contaminación a un bajo nivel. Un enfoque que se está desarrollando por parte de Toxin Alert, una compañía canadiense, es la producción de películas flexibles para alimentos que alertan sobre la presencia de bacterias, recubiertas con anticuerpos que llevan marcadores coloreados con pigmentos, y específicos para ciertas formas de bacterias.

Tendencias y desarrollos futuros
La comercialización exitosa de los conceptos de empaques inteligentes que garanticen la calidad y seguridad de los alimentos depende en gran medida del grado de aceptación por parte de los consumidores y del nivel de confianza pública que exista en las normas de control en la cadena de los alimentos.

Existen beneficios reales para los consumidores en los indicadores de tiempo-temperatura, en los de madurez y frescura, y en la aplicación posterior que se haga de las tecnologías de expulsión de oxígeno. Los empaques anti-microbiales y, en alguna medida, los que mejoran el aroma, podrían llevar a resistencia por parte de los usuarios si se percibe que pueden encubrir los procesos normales de degradación y confundir por tanto a los consumidores.

La respuesta ante otras formas de empaques inteligentes (indicadores de fugas y manipulación, detectores de bacterias y patógenos) dependerá de si se presentan mayores alarmas con respecto a los alimentos, o ante la ocurrencia de incidentes de adulteración o bioterrorismo. Bajo esas circunstancias, la legislación podría llevar a su acatamiento y, por ende, a la aceptación por parte de los consumidores.

En el largo plazo, probablemente veremos una tendencia que se aparte de las etiquetas que cambian de color y que se acerca a exhibidores electrónicos en los empaques de alimentos, que se impriman a bajos costos y sean desechables. Uno de los mercados potenciales más grandes que justificaría la tecnología electrónica impresa será su potencial uso en fechas de venta al público que se ajusten automáticamente, utilizadas en bienes de consumo de corta vida como reemplazo de las etiquetas TTI que cambian de color. Estos dispositivos indicadores serán mucho más precisos y su respuesta se ajustará fácilmente de acuerdo con el progreso de degradación de un alimento específico.