Películas Comestibles y Biodegradables

VI Panorámica Actual Ind Alimentaria, Tarrasa, Feb 08

Juan I. Maté, Univ. Pública de Navarra

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Películas Comestibles y Biodegradables: Oportunidades y Usos

Juan Ignacio Maté CaballeroDepartamento de Tecnología de AlimentosUniversidad Pública de [email protected]

VI PANORVI PANORÁÁMICA ACTUAL DE MICA ACTUAL DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIALA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Tecnología de Alimentos, UPNA

Dep. de Tecnología de AlimentosGrupo de Investigación ALITEC

EnologíaFrutas y verduras 4ª gamaModelización y optimizaciónDesarrollo y aplicación de

Recubrimientos Comestibles



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Películas Comestibles y Biodegradables

Introducción

Materiales y Usos

Investigación en la Universidad Pública de

Navarra

Película o Recubrimiento Comestible

Capa continua de material comestibleRecubrimiento o Coating: Capa formada sobre la superficie de del alimentoPelícula o Film: Capa formada previamente a su aplicación sobre el alimento

¿UTILIDAD EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA?Mejora la calidad de los alimentosMejora el envase de los alimentos



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Recubrimientos sobre la Calidad de los Alimentos

Barrera a la transferencia de materiaControl de migraciones

Gases, lípidos, aromas, vapor de aguaEntre el alimento y el medio ambienteEntre distintos alimentos

O2, CO2 H2O

Aromas, lípidos

Food


Control condiciones superficialespH, agentes antifúngicos, antioxidantesDifusión controlada de aditivos

Tiempo

Tiempo

Aditivo sobre alimento

Aditivo en recubrimiento

Food

Food



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Manejo de los alimentosIntegridad Física

Mejora de las propiedades mecánicas

Mejora de la aparienciaBrillo, color, sal, azúcar

Recubrimientos sobre el Envase Alimentario

Potencia la simplificación del envaseEnvase más económico y más reciclable

Protección después de abrir el envase

Food

Film multicapa

Sin recubrimiento

Food

Film monocapa

Con recubrimiento



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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 plásticosFuente no renovable

Búsqueda de alternativa biodegradableDesarrollo de microorganismos para plásticosDesarrollo de biopolímeros para microorganismos

Biodegradación

Polímero

DEPOLIMERIZACIÓN

MINERALIZACION

CO2 H2O CH4

¿Velocidad deBiodegradación?



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Propiedades Funcionales

Macromolécula+ Aditivos

FILMS

Dispersión

Condicionesde dispersión

Evaporacióndel solvente

Termo-moldeado

Tg, Tf, Th

Condiciones de moldeado

Formación de las Películas

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

Celulosa y derivadosAlmidón y derivados

PectinasGomas

AlginatosCarragenatos

Quitosano

PullulanLevanElsinanGomas

ALGASPLANTAS

CRUSTÁCEOSMICROBIOS



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Polímeros derivados de la celulosa

Celofán

Acetato de celulosa

Éteres de celulosa(MC, HPC, HPMC)

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CH2OH

n

O O

O

Características polímeros derivados de la celulosa

ModeradaPobreBuenaBarrera O2

BuenasModeradasBuenasPropiedades mecánicas

ComestibleBiodegradableBiodegradableBiod./Comes.

SolubleInsolubleInsolubleSolubilidad H2O

DispersiónExtrusiónDispersiónPreparación

Éteres de Celulosa

Acetato de CelulosaCelofán



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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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Polímero de reserva del reino vegetal

Hidrocoloide más utilizado en la industria alimentaria

Almidón industrial de cereales o tubérculos (maíz, patata, tapioca, arroz, trigo)

Almidón

Estructura del Almidón

O

OH

OH

O

OH

OH

O

CH2OHCH2OH

Amilosa

AmilopectinaO

OH

OH

OOH

OH

O

CH2OHOCH2

O

OH

CH2OH



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Films de almidón

Incoloros, insaboros, transparentes, comestibles

Termoplástico

Fuertes y baja permeabilidad al oxígeno

Soluble en agua

RetrogradaciónMás permeables y frágiles

Depende de T, contenido de plastificantes y de amilosa

Almidón como recubrimiento comestible

Almidones principalesAlmidón con alto contenido en amilosaAlmidón hidroxipropilado

Aplicaciones principalesReducir la migración de lípidosBarrera al oxígenoAgente adhesivo (dextrinas)Proporcionar brillo



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Chips de relleno para embalaje25% del mercado americano

Sólidos plásticosCubiertos, bandejas

Films flexiblesPara compost

Aplicaciones de almidón termoplástico biodegradable

Quitosano

Polímero procedente de la desacetilación de la quitina del caparazón de los crustáceos

Hidrato de carbono policatiónico

Propiedades antimicrobianas, emulgentes, nutracéuticas, antipardeantes

OO

OO O O

O*HO

OH

HO

OH

NHCOCH3

NH2HO

OH

*

n

NH2



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Aplicaciones de films de quitosano

Film antimicrobianoFrutas y verdurasFiletes de pescadoProductos cárnicosSemillas

Film antipardeamientoFrutas y verduras mínimamente procesadas

Proteínas

Proteína vegetalZeína de maíz

Gluten de trigo

Proteína de soja

Proteína animalColágeno y gelatina

Proteínas de la lecheCaseínasProteínas de suero



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Colágeno

Proteína del tejido conectivo

Films de colágenoNo 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 alcoholFilms

Dispersión en solución alcohólicaTermoplástico 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 metabólicasProceso de extracción caro

Poli-3-Hidroxibutirato(PHB)

- O - CH - CH2 - C -

CH3 O- O - CH - CH2 - C -

CH2

CH3

O

Poli-3-Hidroxivalerato(PHV)



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Copolímero PHB-HV

Ratio HB:HV dependiente de condiciones de crecimiento microbianoPropiedades mecánicas entre PE y PP Hidrófobo, termoplásticoPeor barrera al oxígeno que proteínas o hidratos de carbono, menos sensible a HRAlto coste Usos:

films, botellas, cubiertos, bandejas,…

Polímeros sintéticos biodegradables: Poli-ácido láctico (PLA)

Glucosa CH3 - C - C -OHH O

OH

Lactobacillus

Ácido Láctico PLA

- O - C - C -H O

CH3n

Catálisis



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Films de PLA

CaracterísticasTermoplásticoBiodegradableInsolubleBuena resistencia a grasas y aceitesProp. mecánicas entre PS y el PET

AplicacionesMedicina (implantes)Cubiertos, bandejas, bolsas de compost Recubrimientos de papelEnvasado de alimentos (flexibles y rígidos)

Características de materiales para films comestibles o biodegradables

AltoBuenasModeradoBuenaPolímeros sint. Biodeg.

AltoBuenasModeradoBuenaPoliésteres microbianos

ModeradoModeradas-buenasBuenaPobreProteínas

BajoModeradas-buenasBuenaPobrePolsacáridos

CostePropiedades mecánicas

Barrera O2

Barrera H2O



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Línea de investigación de recubrimientos comestibles en la UPNA

Investigación básica

Investigación aplicada

Investigación aplicada

Recubrimientos como barrera al oxígenosobre cacahuetes tostados

Recubrimientos antifúngicos sobre semillas de alcachofas

Recubrimientos antimicrobianos sobre pechuga de pollo



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Películas Comestibles y Biodegradables: Oportunidades y Usos

Juan Ignacio Maté CaballeroDepartamento de Tecnología de AlimentosUniversidad Pública de [email protected]

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