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EFECTO DEL CALENTAMIENTO EN MICROONDAS SOBRE LA MIGRACION DE PVC
COMO ENVASE PLASTICO EN CONTACTO DIRECTO CON ALIMENTOS
Galotto, M.J. (1) ; Tapia, R. (1); Valenzuela, X. (1); Guarda, A. (2)
(1) Laboratorio de Envases. Universidad de Santiago de Chile. Obispo Umaña 050.
Santiago. Email: [email protected]
(2) Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Facultad Tecnológica.
Universidad de Santiago de Chile. Ecuador 3769. Santiago.
RESUMEN
La utilización del microondas en el cocinado de alimentos es hoy practica habitual en
la sociedad actual. En muchos casos la cocción o el calentamiento de alimentos se
lleva a cabo en envases plásticos, sin poco conocimiento acerca de cómo las
microondas pueden afectar al material plástico y directamente al alimento envasado.
En el presente trabajo se analiza el efecto del calentamiento por microondas sobre la
migración de materiales de envase recomendados para uso en microondas. El estudio
se llevo a cabo con film de policloruro de vinilo (PVC) . Los ensayos de migración
global se llevaron a cabo con simulantes grasos y alternativos observándose un
efecto importante sobre la migración en el caso del film de PVC. Los simulantes
alternativos no fueron capaces de reproducir los resultados obtenidos con aceite de
oliva.
PALABRAS CLAVE: MIGRACIÓN GLOBAL, CALENTAMIENTO EN MICROONDAS,
ENVASES PLÁSTICOS DE ALIMENTOS.
INTRODUCCIÓN
Por migración se entiende el proceso de transferencia de masa de componentes tales
como monómeros, aditivos, residuos de polimerización que ocurre desde el polímero
al alimento. Este proceso de transferencia es de particular interés en el envasado de
alimentos ya que puede ocasionar alteración de las características sensoriales del
alimento e incluso puede llegar a presentar efectos nocivos sobre la salud por la
posible toxicidad de los migrantes.
La legislación internacional, recoge las exigencias respecto a los niveles de migración
que deben presentrar los envases plásticos en contacto directo con alimentos,
quedando establecida en un limite máximo de 10 mg/dm2 en el caso de la Unión
Europea y de 8 mg/dm2 en el caso de MERCOSUR, sin embargo, la temperatura de
por si ejerce un efecto importante tanto en la velocidad con que tiene lugar el proceso
de difusión molecular como en la solubilidad de las especies migrantes y, por tanto,
en el proceso global de migración. La temperatura afecta tanto a los coeficientes
difusionales de las especies migrantes en el polímero y en el alimento como a los
coeficientes de partición entre ambos. Un caso particular a considerar es el
calentamiento por microondas ya que esta radiación puede inducir no solo efectos
térmicos sobre el material sino también efectos no térmicos, dependiendo la
naturaleza del material sobre le cual inciden las microondas.
Los estudios de migración de envases plásticos en contacto con alimentos, requiere el
poner en contacto el material de envase no con el propio alimento, sino con
simulantes de alimentos, los que están recogidos en las diferentes legislaciones (FDA,
Unión Europea, MERCOSUR). Estos simulantes pueden ser de naturaleza acuosa o
grasa (en el caso de simular alimentos grasos). El principio general de los métodos de
evaluación de la migración global a aceites o sustancias grasas es determinar la
variación de peso del material antes y después del contacto con el líquido de prueba,
seguido de la identificación de la cantidad de aceite retenido por la muestra (Nerin,
2000). En estos ensayos donde hay que medir gravimetricamente variaciones de
peso muy pequeñas en los materiales de prueba provocan numerosas fuentes de
errores, por lo que se ha trabajado en definir simulantes alternativos a los simulantes
grasos que eviten estas fuentes de error (Rojas de Gante 2002).
El objetivo del presente estudio es determinar el efecto que el calentamiento por
microondas produce sobre la migración global de envases plásticos en contacto con
alimentos.
MATERIALES Y METODOS
Se trabajo con muestras comerciales de film de policloruro de vinilo (PVC)
recomendada para su uso en contacto con alimentos y calentamiento en microondas.
Las muestras se pusieron en contacto con aceite de oliva como simulante graso
recogido en la legislación internacional, y con isopropanol, heptano y etanol 95%
como simulantes grasos alternativos. En la tabla 1 se presentan las condiciones para
los ensayos de migración realizados, en condiciones normales y bajo dos condiciones
diferentes de calentamiento en microondas. Las condiciones a las que se llevaron a
cabo los ensayos con los simulantes alternativos fueron las recomendadas por Kruif &
Rijk (1997).
El calentamiento de las muestras se llevo a cabo en un microondas Sharp modelo
R4B98 al 100% de potencia (1000W). Figura 1
Figura 1.- Calentamiento de envases en microondas
Tabla 1.- Condiciones de ensayo aplicadas al estudio de migración global con aceite de oliva y
simulantes alternativos
Simulante
Aceite de
oliva
n-heptane
Isopropanol
Etanol 95%
Condiciones
Normales
PVC
40ºC 10 dias
Calentamiento en microondas
PVC
1 min
20ºC 30 min
20ºC 2 dias
40ºC 10 dias
1 min
1 min
1 min
PVC
7 min
7 min
1 min 30 seg
1 min 30 seg
La determinación de la migración global en aceite de oliva, se llevo a cabo siguiendo
el proceso descrito en la figura 2, siguiendo las normas del Comité Europeo de
Normalización.
Corte de las muestras, bolsas
Acondicionamiento de las
muestras,
Tratamiento de las muestras
Blanco del aceite a
refrigeración
Acondicionamiento de las
muestras
Primera y segunda
extracción
Curva de calibración
Primera y segunda
concentración
Esterificación
Separación de fases
Cromatografía de
gases
Figura N°2. Diagrama de bloques del método de migración global en aceite de oliva
En el caso de los ensayos de migración global con simulantes alternativos por
extracción rápida (inmersión total, bolsas y envases llenos), se siguió el
procedimiento descrito en la figura 3.
Acondicionamiento de
los crisoles
Corte de las muestras,
Registro peso de los
crisoles
Exposición de las
muestras
Vaciado del simulante
a los crisoles
Evaporación del
simulante
Acondicionamiento de
los crisoles
Análisis gravimétrico
Figura N°3. Diagrama de bloques del método de migración global en simulantes alternativos.
RESULTADOS
La tabla N°2 presenta los resultados promedios de la migración global obtenidos en
condiciones normales, con los diferentes simulantes grasos en estudio. La exposición de
la muestra a 40°C por 10 días en aceite de oliva, produjo una migración global de 16,26
mg/dm², el cual excede los límites de migración fijado por la legislación internacional del
MERCOSUR y la UE (8 mg/dm² y 10 mg/dm² respectivamente). Este material es una
película estirable, por lo tanto, de gran flexibilidad y adherencia, lo que se logra con la
adición de gran cantidad de aditivos al polímero, por lo que el alto nivel de migración se
puede atribuir a esto. Se debe tener presente, que el aceite de oliva, es el simulante
oficial para la UE, por lo que a partir de este valor se estudiaron los resultados obtenidos
con simulantes grasos alternativos.
Tabla N°2. Migración global desde PVC en aceite de oliva y simulantes alternativos bajo condiciones
normales.
Simulante
Migración global
(mg/dm²)
Aceite de oliva
n-heptano
Etanol 95%
Isopropanol
16,26 ± 1,34
2,30 ± 0,14
18,57 ± 1,96
17,38 ± 2,01
Este resultado está dentro de los valores obtenidos por Kruijf y Rijk (1998), con lámina
de PVC de espesor similar (10 µm). Los resultados obtenidos en este trabajo siguen la
tendencia de un posterior trabajo de un Kruijf y Rijk (1997), en que existe un aumento
en la migración con el aumento del espesor, las láminas de PVC plastificado que
estudiaron fueron de diferentes espesores y bajo las mismas condiciones estudiadas en
este trabajo.
En el caso del etanol 95 % e isopropanol (ambos de naturaleza polar), los valores de
migración global son muy similares entre sí, y a su vez al obtenido en aceite de oliva,
teniendo ambos un poder extractivo levemente mayor, requisito necesario para que
compitan como simulantes alternativos. Esto se explica por la afinidad química existente
entre el material y estos simulantes, especialmente con el etanol 95% como lo señala
Feigenbaum y col. (1991). Al analizar estadísticamente las medias de migración global de
aceite de oliva, etanol 95% e isopropanol, se logró determinar que estas medias
corresponden a una misma distribución, por lo tanto son iguales los resultados de
migración global obtenidos con estos tres simulantes.
La Tabla N°3 muestra la migración global desde PVC cuando se expone al calentamiento
en microondas por 1 min con diferentes simulantes.
Tabla N°3. Migración global desde PVC en aceite de oliva y simulantes alternativos por la
exposición a un calentamiento en microondas durante 1 min a 100% de potencia.
Simulante
Aceite de oliva
Migración global
(mg/dm²)
29,93 ± 8,42
Condicion 1
Migración global
(mg/dm²)
49,18 ± 6,13
Condicion 2
n-heptano
Etanol 95%
Isopropanol
4,20 ± 0,63
20,36 ± 2,47
36,16 ± 2,50
5,57 ±0,38
34,49 ± 2,85
39,72 ± 3,49
El calentamiento rápido de la muestra en el microondas, durante 1 min con el simulante
aceite de oliva provocó una migración global media de 29,93 mg/dm², triplicando el
límite de migración global de la Unión Europea. Al comparar este valor al obtenido en
condiciones normales existe un incremento de 84%. Esto se debe a la capacidad que
tiene el microondas de alcanzar altas temperaturas en un corto tiempo, en este caso
55°C, factor muy determinante en el proceso de migración desde materiales poliméricos
al alimento. Cabe señalar que la mayor desviación estándar en el resultado de aceite de
oliva con respecto a los simulantes alternativos, se debe a que las métodos son distintos.
En casi todos los simulantes grasos alternativos se consiguieron valores de migración por
debajo del aceite de oliva, siendo la excepción el isopropanol (21% más alto). Esta
conducta, indica que el isopropanol es el más estricto para la realización de los ensayos
de migración en este material bajo las condición de calentamiento durante 1 min en
microondas a 100% de potencia
Al igual que en la anterior exposición de la lámina de PVC con el simulante aceite de oliva
a un calentamiento en microondas, la migración supera los límites de la legislación
internacional, esta vez es 5 veces el límite de migración global fijado por la Unión
Europea, este material es inapropiado para el contacto con alimentos grasos, en
cualquier circunstancia de calentamiento en microondas. El aumento de la migración
comparado con la condición 1 de calentamiento en microondas es de un 64%, debido a
que se expuso por un tiempo mayor al calentamiento, y por lo tanto, se alcanzó una
temperatura mayor (sobre 145°C), provocando una mayor difusión de componentes
libres dentro del plástico.
El ensayo de migración global con simulantes alternativos en condiciones de
calentamiento en microondas por 7 min, sólo se logró realizar con n-heptano, ya que los
otros simulantes causaron un daño físico a la muestra, imposibilitando su realización. En
el caso del isopropanol, esto se explica según lo indicado por Papaspyrides & Tingas
(1998), que determinaron que el isopropanol penetra fácilmente el PVC, resultando en
altas cantidades de simulante absorbido, produciendo la ruptura del material. Por lo
tanto, se efectuó el ensayo hasta las peores condiciones en las que cambios físicos no
tuvieron lugar, o sea 1,30 min.
CONCLUSIONES
La lámina de PVC estudiada no debe estar en contacto con alimentos grasos, bajo
ninguna circunstancia, porque excede los límites de migración global de la legislación
internacional.
En el caso de ensayos bajo condiciones de almacenamiento para el film de PVC, los
simulantes etanol 95% e isopropanol reproducen los resultados obtenidos con el aceite
de oliva.
El simulante alternativo isopropanol es el que actúa de manera más similar al aceite de
oliva al estudiar el calentamiento con microondas de la lámina de PVC, pero se debe
buscar un factor de correlación que ajuste más los resultados entre ambos simulantes.
Sin embargo, el isopropanol puede utilizarse por tiempos de calentamiento no superiores
a 1,30 min en microondas.
El simulante alternativo n-heptano subestima la migración desde la lámina de PVC bajo
las condiciones de exposición utilizadas, por lo que se debe buscar un nuevo factor de
correlación con el aceite de oliva u otras condiciones de exposición que sean equivalentes
para este material, y así tener un método más rápido y sencillo en la determinación de la
migración global desde PVC por la exposición a calentamientos prolongados en
microondas.
El calentamiento en microondas causa un aumento en la migración global desde PVC en
los simulantes grasos y alternativos, en comparación a la migración global por exposición
a condiciones normales. En aceite de oliva, el incremento de la migración global en el
calentamiento por 1 min es de un 84% en relación a la migración en condiciones
normales, y en el caso del calentamiento por 7 min el aumento sobre la migración global
bajo condiciones normales es de un 202%. En consecuencia, existe un efecto del
calentamiento en microondas sobre la migración global en alimentos grasos (aumento) al
utilizar la lámina de PVC.
AGRADECIMIENTOS
Los autores quieren agradecer a la Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo de la
Universidad de Santiago de Chile y al proyecto CYTED el apoyo para la realización del
presente estudio.
BIBLIOGRAFÍA
Feigenbaum , A.; Ducruet, V.; Delpal, S.; Wolff, N. 1991. Food and packaging
interactions: Penetration of fatty food simulants into rigid poly(vinyl chloride). Journal
Agriculture Food Chemical. 39. 1927-1932.
Kruijf, N.; Rijk, R. 1988. Iso-octane as fatty food simulant: possibilities and limitations.
Food Additives and Contaminants. 5(1). 467-483.
Kruijf, N.; Rijk, R. 1997. The suitability of alternative fatty food simulants for overall
migration testing under both low- and high-temperature test conditions. Food Additives
and Contaminants. 14(6-7). 775-789.
Nerin,C. 2002. Nuevas técnicas analíticas para la evaluación de la migración específica.
En: Migración de componentes y residuos de envases en contacto con alimentos. Catala y
Gavara Editores. Ed. ITENE (España)
Papaspyrides, C.; Tingas, S. 1998. Comparison of isopropanol and isooctane as food
simulants in plasticizer migration tests. Food Additives and Contaminants. 15(6). 681689.
Rojas de Gante, C. 2002. Migración global en simulantes grasos y simulantes grasos
alternativos. En: Migración de componentes y residuos de envases en contacto con
alimentos. Catala y Gavara Editores. Ed. ITENE (España)