Download En los envases

Tendencias en Packaging de Alimentos.
Nuevos Materiales. Envases Activos e
Inteligentes.
Dra. Laura Zacarés
Departamento de I+D+i
El futuro del Sector Agroalimentario: Tendencias y
Oportunidades Frente a la Crisis.
Valencia, 7 de julio de 2011
INTRODUCCIÓN
Funciones del Envase
Según la Directiva Europea 94/62 CE :
ENVASE: Todo producto fabricado con cualquier material de
cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger,
manipular, distribuir y presentar mercancías desde materias
primas hasta artículos acabados y desde el fabricante hasta el
usuario o consumidor final. Los objetos desechables con estos
mismos fines se consideran también envases.
Acondicionar
Proteger
Identificar
e informar
Contener
Conservar
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INTRODUCCIÓN
Consideraciones en los 90
PRODUCTO
MARKETING
 Tipo
 Cómo se deteriora
 Tecnologías de
envasado
MÉTODO DE DISTRIBUCIÓN
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
ACTUALMENTE
EXIGENCIAS
DE LOS
CONSUMIDORES
I+D+i
AVANCES TECNOLÓGICOS
INTERESES DE LOS
SECTORES
DE PRODUCCIÓN
Y DISTRIBUCIÓN
PRESIÓN
LEGISLATIVA
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
EXIGENCIAS DE LOS CONSUMIDORES
En los alimentos

productos naturales o con
mínimos,
ligeros,
dietéticos,
ecológicos, etc.
tratamientos
funcionales,

alimentos de conveniencia y listos para el
consumo
En los envases

adaptados a las necesidades del consumidor:
funcionalidad, ergonomía, facilidad de apertura,
inviolabilidad, seguridad, ….

innovación, diseño, etc.

sostenibilidad
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
INTERESES DE LOS SECTORES DE PRODUCCIÓN
Concentración y cambios de escala en generadores de envases
y de alimentos envasados: listas de proveedores, suministros “just in
time”, aseguramiento de la calidad, etc.
El poder del sector de la distribución: grandes superficies,
supermercados de descuento, marcas propias, etc.
Nuevas formas de logística y distribución.
 Comercio electrónico
 Trazabilidad
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
PRESIÓN LEGISLATIVA
Legislaciones sanitarias
 Legislaciones sobre materiales y objetos destinados a entrar en
contacto con alimentos
 Legislación sobre etiquetado
Legislación medioambiental
 Ley de envases y residuos de envase
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS
Nuevos materiales
 Mejora de materiales convencionales
 Materiales plásticos
 Biomateriales
Nuevas tecnologías
 Envases activos
 Envases inteligentes
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales de envasado: tipos.
 Polímeros
· Polietileno (PE)
· Poliamida (PA)
· Polipropileno (PP)
· Poliestireno (PS)
· Cloruro de Polivinilo (PVC)
· Cloruro de Polivilideno (PVdC)
· Poliéster (PET)
· Etilen-vinil alcohol (EVOH)
· Etil-vinil acetato (EVA)
· Ionómeros, etc..
 Papel y cartón
 Vidrio
 Aluminio
 Celulosa regenerada
 Nuevos Materiales:
·
·
·
·
·
Óxido de Silicio, Fibra de madera
Polímeros Metalocénicos,
Biodegradables (almidón, ácido poliláctico…)
Films microperforados y microporosos
Films con partículas cerámicas, etc…
Laminación
coextrusión…
ENVASE A MEDIDA
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales Convencionales
LINEAS DE INNOVACIÓN: Mejora de las tecnologías de obtención y
características de los materiales tradicionales (hojalata, papel y cartón,
vidrio.)




reducción del consumo de materias primas y energía
mayor automatización y velocidad de los procesos productivos
nuevos desarrollos en materiales y mejora de propiedades específicas
nuevas formas y diseños
Dop-top
Twist-top
Expansión por
alta presión
rotatoria
Peel seam
hojalata
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales Plásticos
LÍNEAS DE INNOVACIÓN: Innovación y nuevos desarrollos en materiales
plásticos
 Mejora de las propiedades de los polímeros convencionales
 Desarrollo de nuevos materiales biodegradables
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales en Multicapas
Alimento
Adhesivo
Termosoldable, contacto con alimento
Capa estructural, termosoldable y/o barrera al agua
PP, PE’s, EVA
PVdC, EVOH,
Aluminio,
Recubrimientos
Capa barrera al oxígeno
Adhesivo
Capa estructural, termosoldable y/o barrera al agua
Ambiente
PVdC, EVOH,
Aluminio,
Recubrimientos
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales en Multicapas
Bandejas y tarrinas
Tetra Recart de Tetra Pak
Estructura:PP/Al/
PP/65%cartón/PP+capa
impresión
Cuerpo PP/EVOH/ PP
Tapa PET/EVOH ó Al/CPP
Envahot de EDV (España)
Tarrina de PP/EVOH/PP y tapa
termosoldable
de PET-SiOx/PP
Bolsas flexibles
PET / Al / CPP
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales alta barrera
 Mezclas de polímeros barrera con polímeros
convencionales.
 Nuevos polímeros barrera
 poliamidas aromáticas
 poliésteres aromáticos
 poliaminoéteres
 policetonas alifáticas (PK)
PET/MXD6/PET
 Recubrimientos. Nuevas tecnologías de aplicación:
recubrimientos de AlOx, SiOx..
recubrimientos con películas de hidrocarburos
recubrimientos orgánicos y adhesivos
AlOx Camclear
PET/AlOx/Adhesivo/PE
Transparente a microondas y a
los detectores de metales
Esterilizable, imprimible
Alta Barrera a O2
Aplicaciones: MAP, platos
preparados, aperitivos, etc.
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables
Evolución en el consumo de plásticos en 2008
12.1 Mtonne
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables
Incremento del precio
del petróleo
Disminución Reservas
petrolíferas mundiales
Implantación de Aumento de la conciencia
políticas para
Medioambiental
combatir el cambio
climático:
disminución CO2
NECESIDAD/OPORTUNIDAD DE BÚSQUEDA DE
NUEVAS FUENTES ALTERNATIVAS PARA LA
GENERACIÓN DE MATERIALES: BIOPOLÍMEROS
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables
Clasificación según origen y método de producción
BIOPOLÍMEROS
Polímeros extraídos
de biomasa
Polisacáridos
Polímeros sintetizados a partir de
monómeros de biomasa
Caseína
Colágeno/Gelatina
Celulosa
Bacterias
de Celulosa
Vegetales
Triglicéridos
entrecruzados
Gluten
Suero de Leche
Almidón
Lípidos
Proteínas
Animales
Polímeros producidos por microorganismos
naturalmente o GMO
PHA
Ácido Poliláctico (PLA)
Otros Poliésteres
Soja
Maíz
Gomas
Quitosano
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Polímeros biodegradables: definición
¿Que significa degradación?
Cualquier cambio físico o químico en un polímero como resultado de factores
ambientales como la luz, el calor, la humedad, las condiciones químicas o la
actividad biológica. Todo proceso irreversible que induzca cambios en las
propiedades de un polímero debido a reacciones químicas, físicas o biológicas
que den como resultado cortes en la cadena polimérica y sus consecuentes
transformaciones químicas se denomina: DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS.
Fotodegradación
Termodegradación o
Degradación oxidativa
Degradación Hidrolítica
BIODEGRADACIÓN
POLÍMEROS BIODEGRADABLES: Aquellos polímeros que experimentan reacciones
de degradación resultantes de la acción de microorganismos, tales como
bacterias, hongos y algas, bajo condiciones que naturalmente ocurren en la
Biosfera en un período de tiempo corto para dar CO2, H2O, sales minerales y
nueva biomasa en presencia de O2, y CO2, CH4, sales minerales y nueva biomasa
en ausencia de O2 . (ASTM 6400-99).
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Polímeros biodegradables: normativa
¿Cómo se puede asegurar que un polímero es biodegradable?
POLÍMEROS COMPOSTABLES: Son aquellos polímeros biodegradables que
sometidos a una degradación controlada bajo condiciones de compostaje
industrial o comercial cumplen además con unas especificaciones o criterios de
calidad como no generación de residuos visibles, ecotoxicidad, tamaño y
espesores, contenido de metales pesados, etc, que se evalúa por parámetros de
calidad del compost. (Norma EN 13432)
TODOS LOS POLÍMEROS
COMPOSTABLES SON
BIODEGRADABLES
NO TODOS LOS POLÍMEROS
BIODEGRADABLES SON
COMPOSTABLES
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Polímeros biodegradables: potencial
sustitución de materiales convencionales
INCONVENIENTES
VENTAJAS
Biodegradables y compostables.
La
principal
DIFICULTAD:
Propiedades insuficientes
Reducen el consumo de energía.
No requieren de una inversión significativa a
nivel del transformador
Dificultad para disolverse en agua (pero
gran absorción)
 La productividad de las líneas es equivalente
Investigar y desarrollar Propiedades
nuevosmecánicas
envases
a
y
de
procesado
Medioambiente
poco satisfactorias.
partir
de
materiales
procedentes
de fuentes
 Producido con recursos renovables.
Fragilidad.
renovables
 Posible empleo de residuos de la
agricultura.
Estos materiales
para
contacto
Baja temperatura de deformación al
calor, elevada permeabilidad a gases,
con etc..

Tienen aprobación
alimentos

Son inherentemente antiestáticos

Necesidad de menos tratamiento anti vaho y
para la impresión
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Biocomposites
¿Cómo se pueden mejorar las propiedades de los
biopolímeros?
BioComposites
+ Refuerzo
Matriz Polimérica
 Materiales que combinan dos o
más componentes
 Combinados ofrecen propiedades
mejoradas respecto a los
materiales de partida
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Biocomposites
PLA + Nanoarcillas
Modificadas
Permeability
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
40 % Reducción
0,15
0,1
0,05
0
PLA
En proceso
de patente
Y1+
CLA
PLA+
r
ticize
Plas
2
Clay
PLA+
+
PLA
C30B
C
PLA_
lay 1
Permeabilidad al oxígeno
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables. Aplicaciones
comerciales.
Ensaladas frescas: TDH2, compuesto por Innovia
Natureflex + capa sellante compostable sin capa
adhesiva (Sainsbury).
Materiales alta barrera:
Estructuras
incorporando películas de óxido
de silicio, Ceramis PLA.
(Alcan Packaging).
Estructuras Avanzadas
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables. Aplicaciones
comerciales.
Material de amortiguamiento
ALMIDÓN (+PVA’s)
(BIOSTARCH)
Basados en Almidón
Mater-Bi® film
(NOVAMONT)
ALMIDÓN (+PVA’s)
(BIOPLAST® Biotec GmbH &
Co.KG GRUPO SHERE)
NATURA PACKAGING
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Materiales biodegradables. Aplicaciones
comerciales.
PLA 70% + PE 30%
(ALESCO)
Basados en PLA
PLA (Bio-flex®)
(FKUR)
ECOFLEX Y ECOVIO PLA
+ POLIESTER (BASF)
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
Plásticos oxodegradables
Los plásticos oxodegradables, son materiales que desarrollan la
descomposición vía un proceso de etapas múltiples usando aditivos
químicos para iniciar la degradación.
 La primera etapa de degradación puede ser iniciada por la luz
ultravioleta (UV) de la radiación solar, calor y/ó tensión
mecánica que inician el proceso de degradación por oxidación.
De ésta manera se reduce el peso molecular del polímero debido a la
rotura de las cadenas moleculares quedando un remanente con
suficientemente bajo peso molecular.
 En la segunda etapa a partir de este remanente de bajo peso
molecular el material será susceptible de desarrollar un proceso
de degradación con el tiempo.
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DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
OXODEGRADACIÓN EN IMÁGENES
27
DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES
OXODEGRADACIÓN EN IMÁGENES
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS
Nuevos materiales
 Mejora de materiales convencionales
 Materiales plásticos
 Biomateriales
Nuevas tecnologías
 Envases activos
 Envases inteligentes
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ENVASE ACTIVO
Interacciones entorno – envase –producto
ALIMENTO
ENVASE
ENTORNO
EFECTOS
Degradación sensorial
del alimento.
CO2 , O2
Humedad
Aromas
PERMEACIÓN
SORCIÓN
Grasas
Colorantes
Otros
MIGRACIÓN
Monómeros
Aditivos
Residuos
Tintas
Disolventes
O2
Humedad
Aromas
Radiaciones
Degradación sensorial y
nutricional del alimento:
enranciamiento de grasas,
pérdida de textura,
pardeamiento, reducción
de vitaminas, degradación
del aroma, etc.
Deterioro del envase
(pérdida de calidad y
posible rechazo).
Degradación sensorial del
alimento y posibles efectos
tóxicos.
Alteración del envase.
Desarrollo de nuevas tecnologías de conservación (de alimentos) en las
que se aprovecha las interacciones del sistema alimento/envase/entorno
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ENVASE ACTIVO
Definiciones
ENVASE ACTIVO
Materiales
y
objetos
destinados
a
ampliar
el
tiempo
de
conservación o a mantener o mejorar el estado de los alimentos
envasados, corrigiendo los defectos propios de un envase convencional.
Diseñados para incorporar deliberadamente componentes que:
transmitan sustancias a los alimentos o a su entorno (migración positiva)
absorban sustancias de los alimentos o de su entorno (sorción, permeación)
VENTAJAS
 Migración controlada (la adición se prolonga en el tiempo)
 En adición directa, concentración inicial de aditivos relativamente elevada. En
migración controlada, puede mantenerse constante.
 Se evitan cantidades elevadas de conservantes y aditivos en alimentos
 Existe la posibilidad de que el antioxidante adicionado actúe como pro-oxidante a
concentraciones elevadas
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ENVASE ACTIVO
Tipos
 Sistemas que absorben o retienen sustancias
indeseables, del producto o su entorno:
oxígeno, humedad, exudados, etileno, olores, etc.
¡¡ No deben absorber
sustancias indicativas del
deterioro,
ej. aldehídos y cetonas !!
 Sistemas que liberan o emiten sustancias
beneficiosas, al producto o a su entorno
 Sistemas con efecto térmico: transferencia de
PET
Adhesivo
EVOH
Absorbedor
calor
 Sistemas que regulan la entrada y/o salida
de sustancias deseables y/o indeseables,
del entorno del producto
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ENVASE ACTIVO
Presentaciones
Adhesivos
(Hot-melt)
Bandejas
Bolsas
Cinta
adhesiva
Cartuchos
Tapones, juntas
Films
Tapas
Bolsitas
Etiquetas
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ENVASE ACTIVO
Ejemplos
Antimicrobiano-Secuestradores de Oxígeno
14 días de
almacenamiento
Film EVOH + secuestrador O2
Film PA/PE + secuestrador O2
Film EVOH + 30% CO2/70% N2 Film PA/PE + 30% CO2/70% N2
Film LDPE
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ENVASE ACTIVO
Ejemplos
“Clean Label”
Aditivos
Naturales
Con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes
Aceites esenciales:
 orégano
 tomillo
 canela

Polifenoles naturales
derivados de frutas
y verduras
romero
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ENVASE ACTIVO
Ejemplos
ADICIÓN DE ANTIOXIDANTES
DIA 1
DIA 1
DIA 1
Parámetros analizados:
- TBARS
- Parámetros CIE
Lab (color)
- Contenido de
Hexanal
BLANCO
CONTACTO
DIRECTO
AOX VOLÁTIL
Control
volatil
contacto
1,4
TBARS (Abs 531nm)
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
5
10
15
20
t (días)
DIA 10
DIA 10
DIA 10
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ENVASE ACTIVO
Efecto térmico
Sistemas con efecto térmico:
 Envases auto-enfriables
 Envases auto-calentables
 Susceptores de microondas
Perforador
Mordaza que sella
compartimentos
Abre fácil
Separador
agua/CaO
Agua
Cal
viva
Aislante
térmico
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INTRODUCCIÓN
Fuerzas directrices de la Innovación
I+D+i AVANCES TECNOLÓGICOS
Nuevos materiales
 Mejora de materiales convencionales
 Materiales plásticos
 Biomateriales
Nuevas tecnologías
 Envases activos
 Envases inteligentes
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ENVASE INTELIGENTE
Definiciones
Envase o embalaje capaz de monitorizar y controlar lo
que le ocurre al producto durante toda la cadena de suministro.
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ENVASE INTELIGENTE
Tipos
Los que transportan datos
que se usan para almacenar y
transmitir datos
Los que indican mediante un
cambio de color y que se
emplean para monitorizar las
condiciones ambientales
externas y advertir en caso de
que sea necesario
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ENVASE INTELIGENTE
Ejemplos de envases inteligentes comerciales
Tapón de corcho artificial con tecnología RFID para
asegurar la calidad y trazabilidad de cada botella de
vino
Información sobre:
• Fecha de embotellado
• Tipo de uva
• Porcentaje/grado alcohólico
• Etc
Source: Lab-ID
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ENVASE INTELIGENTE
Indicadores TTis
Indicadores de tiempo-temperatura (TTis)




Etiquetas simples y relativamente baratas
Suministran una indicación visual del efecto acumulativo de
tiempo y temperatura en el producto por la exposición a
temperaturas superiores a un nivel crítico
Respuesta visual, por cambio de color, irreversible
dependiente de la temperatura.
Son una importante herramienta de decisión y
marketing
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ENVASE INTELIGENTE
Aplicaciones comerciales

Casos reales comercialización de productos promocionales
con indicadores de frío
 El indicador de frío muestra un área termocrómica con forma de
lata que se convierte en un azul intenso al llegar a 6°C.
 La etiqueta cambia de blanco a azul cuando la bebida está fría
 Aparece una copa dibujada al enfriar el envase
B&H Colour Change Ltd
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ENVASE INTELIGENTE
Aplicaciones comerciales
 Caso real comercialización de productos con indicadores
de la temperatura óptima para su degustación
Chocolate que se presenta en un envase innovador que indica claramente al
consumidor cuando el producto esta en la temperatura óptima de consumo.
Dars. Morinaga

Caso real de comercialización en Noruega de un plato
preparado con indicador del punto óptimo de calentamiento
Este plato preparado es microondable, indicando al
consumidor exactamente cuando esta el producto
listo para su consumo, emitiendo un “pitido”
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ENVASE INTELIGENTE
Aplicaciones comerciales

Caso real de comercialización de salsas listas para
consumir con indicador de fecha de consumo preferente
Nestlé ha utilizado las etiquetas inteligentes Timestrip® en el
envase de sus salsas listas para usar Maggi®.
Maggi. Nestlé
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ENVASE INTELIGENTE
Indicadores de frescura
Los indicadores de frescura controlan la calidad del alimento
envasado a través de su respuesta a alguno de los cambios que se
producen en el alimento como resultado del metabolismo o
crecimiento microbiano.

Muchos de estos indicadores están basados en los metabolitos
generados por los microorganismos presentes en el producto, tales
como:

•
•
•
•
•
•
Compuestos volátiles derivados del nitrógeno.
Aminas.
Sulfhídrico.
Ácidos orgánicos.
Patógenos específicos.
Otros.
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ENVASE INTELIGENTE
Indicadores de frescura
Avery Denison®
Ripesense®
Freshness Guard®
Indicador de Aminas
SensorQ®
Traceo®
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ENVASE INTELIGENTE
Indicadores de frescura

Caso real con la compañía aérea British
Airways
Comprobación del grado de frescura de los alimentos
que se sirven a bordo del avión, mediante etiquetas
indicadoras aplicadas a las bandejas
Vitsab®
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LEGISLACIÓN
Reglamento (CE) Nº 1935/2004
Materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos
Reglamento (CE) Nº 2023/2006
Buenas prácticas de fabricación de materiales y objetos destinados al contacto
con alimentos
Materiales
Activos e
Inteligentes
Reglamento
450/2009
Cerámica
Directiva
84/500/CEE
y enmienda
2005/31/CE
Caucho
(tetinas y
chupetes)
Plásticos
Directiva
93/11/CEE
Nitrosaminas
Directiva 2002/72/CE
y enmiendas.
Monómeros y
aditivos (y otros
requisitos).
Reglamento (CE)
Nº 372/2007
Reglamento
(CE)
Plastificantes en
juntas de tapas.
Nº 282/2008
Directiva 78/142/CE.
Cloruro de vinilo (VC).
Plásticos
reciclados.
Directiva 82/711/CEE
y enmiendas.
Madera
Legislación aplicable a todos los materiales
destinados a contacto con alimentos.
Corcho
Directiva
2007/42/CE
BADGE/BFDGE/
NOGE.
Directiva 85/572/CEE
Lista de simulantes.
REGLAMENTO (UE) Nº 10/2011
Directiva 81/432/CEE.
VC en alimentos.
Vidrio
Reglamento
(CE) Nº
1895/2005
Ensayos de migración.
Directiva 80/766/CEE.
Análisis VC en
plásticos.
Papel y
cartón
Celulosa
regenerada
+ Recubrimientos
Metales y
aleaciones
Textiles
Legislación aplicable a materiales específicos
(medidas específicas).
Adhesivos
Resinas de
intercambio
iónico
Legislación aplicable a sustancias
individuales.
Tintas de
impresión
Siliconas
Barnices y
recubrimientos
Ceras
Materiales que carecen de medidas
específicas pero para los que podrán
adoptarse éstas.
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RENOVARSE O MORIR…
“La innovación es todo cambio basado en
conocimiento y que genera valor”
Colaboración estratégica entre empresarios,
investigadores y sistema público de
incentivos a la Innovación
GENERACIÓN DE
VALOR
CONOCIMIENTO
Innovación
50
Laura Zacarés Sanmartín
Departamento de I+D+i
[email protected]
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