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Plásticos agrícolas

¡OTRA VEZ LOS PLASTICOS EN EL EXITO DE LOS NEGOCIOS AGRICOLAS!  NUEVAS TECNOLOGIAS DE EMPAQUE, PARA  FRUTAS, HORTALIZAS Y FLORES.

 

Hace 24 años el grupo industrial para quien yo trabajaba me asignó como proyecto: Los plásticos para usos Agrícolas. Entonces tuve el privilegio de conocer a muchos de los aquí presentes que en aquel tiempo ya estaban trabajando en centros de investigación, en organismos gubernamentales o en compañías privadas que se interesaban en el tema y que al paso de los años se convirtieron en agentes de cambio para que estas tecnologías que en 1980 parecían futuristas, se convirtieran en la realidad actual.
En 1980 en los centros de investigación y en los congresos se hablaba de la plasticultura, del uso de los plásticos para la producción agrícola en cubiertas de invernadero, acolchado, cintillas plásticas para riego por goteo, túneles, rompevientos, etc.
La horticultura del siglo XXI hace uso de elementos tecnológicos en la producción de hortalizas, frutas y flores para la obtención de productos de alta calidad, con alta productividad, eficientando el uso del suelo, del agua, de los fertilizantes, disminuyendo el uso de productos químicos para el control de las malezas, los insectos y las enfermedades, con gran cuidado de los costos para poder competir.
Hay si embargo un aspecto de la cosecha que ofrece una gran oportunidad: el empaque de frutas, hortalizas y flores y de este tema quiero hablarles el día de hoy.

REVISEMOS LOS OBJETIVOS DEL EMPAQUE:
· Contener el producto
· Proteger el producto
· Conservar el producto
· Comunicar.
· CONTENER AL PRODUCTO.
Es la función primaria del empaque, que permite mantenerlo confinado y transportarlo desde el punto de producción hasta el sitio de consumo.
· PROTEGER AL PRODUCTO.
El empaque debe aislar al producto de los efectos nocivos de agentes externos, tales como: pérdida de humedad, deterioro por acción de la luz, deterioro por temperatura, presión indebida sobre el producto, gases del aire, vapores y gases contaminantes, insectos, microorganismos, roedores, etc.
·  CONSERVAR AL PRODUCTO.
El empaque debe mantener al producto  en condiciones de ser consumido a satisfacción, soportando el transporte hasta el lugar de destino, la distribución y la vida de anaquel; sin que se pierdan las características que lo hacen aceptable para el consumidor.
· COMUNICAR.
Informar al consumidor y contribuir al posicionamiento de la marca. En este punto juegan un papel importante:
o la apariencia del empaque-producto
o la evidencia de hermeticidad
o informar al consumidor: contenido nutricional,  peso, forma de consumo, cuidados especiales, forma de apertura, y recerrado, productor, teléfonos para información y atención de reclamaciones, código de barras, etc.Para los productores cada vez es más importante el envase y embalaje de sus productos, cuanto menos atención se presta a este asunto más cortas son las distancias para su comercialización, mayores las mermas y menores los beneficios.
El mejor empaque posible no sirve, si el manejo del producto después de la cosecha no es adecuado. Es requisito indispensable que el producto sea refrigerado lo más pronto posible después de la cosecha y reducir la manipulación al mínimo necesario.
OBJETIVOS DEL AGRICULTOR.
Los altos costos de producción que se tienen en la agricultura moderna, obligan a que el productor busque:
Ø Colocar su producto en los mercados más remotos posibles en donde la producción local esté fuera de temporada, por ejemplo: mangos producidos en Ecuador vendidos en México en Diciembre. Logrando mayores beneficios económicos.
Ø Colocar su producto alargando la vida del mismo en semanas con lo que puede ofrecer producto cuando otros productores ya no tienen.
Ø Disminuir las mermas causadas por deshidratación del producto, pudrición, magulladuras, como en el caso del pepino europeo.
Ø Alcanzar los mercados de destino en el tiempo más corto posible sin trabas en la exportación  sin riesgos de contaminación: no usar hielo en el brócoli.
Para lograr lo anterior el productor no solamente necesita refrigerar el producto, sino utilizar un empaque que modifique la atmósfera en su interior y retarde la maduración o el deterioro.
De los materiales de empaque para atmósfera modificada para vegetales (MAP = Modified Atmosphere Packaging), se viene hablando desde hace 20 o mas años. Sin embargo el desarrollo de estos empaques no es sencillo y conlleva trabajos de investigación y desarrollo muy importantes tanto en el diseño de las estructuras como en su uso. ¿Por qué no se ha generalizado el uso de los envases con atmósfera modificada?

LA BIOQUIMICA Y LOS PRODUCTOS VEGETALES POST COSECHA.
Las hortalizas y frutos al ser cosechadas continúan viviendo, respiran, toman oxigeno de la atmósfera y producen dióxido de carbono y agua. También producen gases como el etileno que al alcanzar una cierta concentración dispara el proceso de maduración y lleva a los productos al deterioro.
Los productos hortícolas y las frutas inmediatamente después de su cosecha, sufren  deshidratación y marchitamiento.

¿COMO TRABAJAN LOS EMPAQUES CON ATMOSFERA MODIFICADA (MAP)?
Reducen el paso de oxigeno hacia  el vegetal, aumentan la concentración de dióxido de carbono dentro del empaque, impiden la acumulación de agua en la superficie de la película de empaque, absorben gases tales como etileno, amoníaco y sulfuro de hidrógeno los cuales son los principales catalizadores en el proceso de maduración de frutas y hortalizas. Al controlar estos gases se retarda el proceso de maduración y se prolonga la vida del producto.
Estos empaques permiten a las hortalizas y frutas que vivan por más tiempo retardando la respiración, la maduración y la producción de etileno.
Reducen el oscurecimiento enzimático, retardan el suavizamiento en la textura, preservan las vitaminas y extienden  la frescura total del producto empacado.
Todos los empaques con o sin atmósfera modificada deben  retardar el marchitamiento y la deshidratación de los vegetales y protegerlos del manejo.
Cada hortaliza, fruta o flor tiene necesidades específicas mínimas para continuar vivas, no es posible utilizar un solo tipo de empaque que funcione bien con todos los tipos de vegetales y esa es la razón por la que se dificulta el desarrollo de los empaques para atmósfera modificada, esta necesidad ha obligado a que los ingenieros expertos en materiales de empaque se reúnan con los biólogos, con los ingenieros agrícolas, con los expertos en post cosecha para definir entre todos las características de los empaques para cada producto.

TENDENCIAS EN EL EMPAQUE DE VEGETALES.
Hablaremos de tres de las tendencias más usadas actualmente:
Ø Empaque individual.
Ø Empaque colectivo con liners dentro de las cajas de cartón.
Ø Empaque colectivo con fundas para paletizar.
Empaque individual. Generalmente presenta dos alternativas: a) el uso de dos películas de polietileno termoretraíble perforadas, b) el uso de una película de poliolefina termoretraíble micro perforada. Ambas aplicaciones requieren de una estación para formar el paquete y posteriormente el paso de este por un túnel de encogimiento donde se aplica una corriente de aire caliente al paquete a una temperatura suficiente para lograr que la película de empaque libere los esfuerzos residuales introducidos durante el proceso de fabricación, lo que ocasiona el encogimiento de la película, la cual envuelve como una piel al producto. Los pequeñas perforaciones permiten en primera instancia el escape de aire para que la película quede adherida al producto y en segunda instancia, el paso de oxígeno, con lo cual el producto continúa viviendo, la película lo protege de daños por manejo y de la deshidratación y marchitamiento, las películas son de alto brillo por lo que el empaque resulta atractivo para el consumidor. En caso de deterioro, la remoción del producto dañado se realiza fácil y limpiamente. Las máquinas de empaque pueden tener velocidades de 80 paquetes por minuto. Este método se usa ampliamente en países como España en cultivos como: limones, naranjas, pimientos, calabacitas, pepinos, brócoli e incluso manojos de perejil o de otras hierbas. El paso del producto por el túnel de encogimiento no lo daña porque los tiempos de residencia son cortos y durante una parte del paso por el túnel entre el producto y el empaque hay una burbuja de aire que actúa como aislante.
Empaque colectivo con liners dentro de las cajas de cartón. Esta técnica consiste en el uso de una bolsa de material plástico con una formulación que permite una permeabilidad específica al oxígeno y al dióxido de carbono, con absorbedores de gases como el etileno, con aditivos antiniebla para evitar la formación de niebla en el interior del paquete o de gotas de agua que pudieran dañar el producto. Estas bolsas o liners se colocan en la caja y a continuación se acomoda el producto. La gama de productos que se pueden empacar con esta técnica es muy amplia entre otros: espárragos, aguacates, duraznos, nectarinas, ciruelas, brócoli, coliflor, zanahorias, cilantro, calabacitas, pepinos, ejotes, chícharos, cebollines, kiwis, lychees, limones, lechugas, coles de Bruselas, espinacas, mangos, papaya, melones, pimientos, okra, hierbas, peras, flores, elotes, etc.

Fig. 1 Empaque de tomate cherry en liners para atmósfera modificada con zipper recerrable.
Empaque colectivo con fundas para paletizar. En esta técnica las cajas con el producto se colocan sobre las tarimas y estas se cubren con una funda de material plástico con características similares a las mencionadas en el empaque con liners de cartón.
Esta técnica se usa para el empaque de: melones, fresas, entre otros.

Fig. 2 Cubiertas para paletizar cajas de fresa, para atmósfera modificada.
También se usan en el empaque de hortalizas, materiales que modifican la atmósfera del empaque, en forma de colchas con burbujas de aire, especialmente en productos como la fresa y los melones.
Fig. 3 Colchas con burbujas de aire para atmósfera modificada para empaque de melón.
 

Fig. 4 Colchas con burbujas de aire para atmósfera modificada para empaque de fresa.
Hoy en día existen en el mercado mundial varias firmas que ofrecen materiales para empaque individual en la forma de películas coextruidas de 3, 5 y 7 capas de Polipropileno y Polietileno micro perforadas. En el caso de los empaques con atmósfera modificada para empaque colectivo la tecnología es de mayor nivel.
Los que vivimos el inicio de la utilización de las películas plásticas en la producción agrícola en el mundo, recordamos como el desconocimiento, la sinrazón o la codicia obstaculizaron el crecimiento de esta técnica, debido a que se emplearon películas para cubiertas de invernadero teñidas con un color similar al que confiere la aditivación para soportar la luz ultravioleta, lo que ocasionó sonados fracasos y la pérdida de confianza en la tecnología. También recordamos como se creía que cualquier resina, incluso mezclas de resinas recuperadas y cualquier pigmento negro podría utilizarse para la fabricación de películas para acolchado.
Hoy asistimos al inicio en el uso comercial de los empaques individuales o de los empaques colectivos con atmósfera modificada, nuevamente el desconocimiento, la sinrazón o la codicia pueden obstaculizar el crecimiento de esta técnica.

 

ALGUNOS HECHOS SOBRE EL USO DE EMPAQUES CON ATMOSFERA MODIFICADA.

MAP PASIVO.- Consiste en que el producto empacado consuma el oxígeno que queda dentro de la bolsa sellada y que este sea reemplazado por dióxido de carbono producto de la respiración aerobia. La bolsa restringe el paso de los gases que entran y salen de la bolsa sellada debido a sus permeabilidades selectivas al oxígeno y al dióxido de carbono. Con el tiempo el sistema alcanza una atmósfera modificada en equilibrio con un porcentaje de oxígeno menor al que se encuentra en el aire (20.9%) y una concentración de dióxido de carbono mayor que la que se encuentra normalmente en el aire (0.03%).

MAP ACTIVO.-  Se introduce en la bolsa de empaque una mezcla deseada de gases antes del sellado, con lo que se acelera el proceso para alcanzar una atmósfera modificada en equilibrio.

EMPACADO AL VACIO.-  Se produce un ligero vacío antes de sellar la bolsa, con lo que se reduce el aire dentro de la bolsa y se acelera el proceso de alcanzar una atmósfera modificada en equilibrio.
En los 3 casos señalados anteriormente el resultado es el mismo. Solo cambia el tiempo en alcanzar la atmósfera en equilibrio.
Las películas que se usan en MAP incluyen varios tipos de polímeros plásticos que le confieren al empaque sus propiedades de protección, resistencia, sellabilidad, claridad, facilidad para imprimirse y desde luego restringir el paso de oxígeno y dióxido de carbono a través de la bolsa y permitir que se establezca una atmósfera modificada. Los polímeros mantienen un gradiente entre las concentraciones de gases en el aire y dentro de la bolsa. Es pues la interacción de los productos de la respiración del producto y el gradiente de gases que permiten los materiales de la bolsa, lo que da como resultado una atmósfera modificada. El gradiente que resulta no depende de las concentraciones iniciales de gases dentro de la bolsa sino de la tasa de respiración de los productos a empacar y de las permeabilidades de la bolsa.
Por esta razón es esencial conocer las necesidades de respiración del producto a empacar (cuánto oxígeno requiere el producto bajo condiciones específicas de temperatura por ejemplo) y las propiedades de permeabilidad de las películas de empaque.
Ver Figuras 6 y 7 al final del escrito.
Lo que determina las proporciones relativas de CO2 y O2  en el empaque es la relación de permeabilidades de la película al CO2 y O2. Esta relación se conoce como relación Beta (ß= PCO2/PO2) y es uno de los parámetros más útiles de las películas plásticas para aplicaciones de MAP. Películas que presentan un alto valor de ß permitirán que el CO2 escape del empaque fácilmente resultando una atmósfera con bajo CO2. Películas con bajo valor de ß permitirán que se acumulen altas concentraciones de CO2  en el paquete. Para los polietilenos de baja densidad que es una de las resinas más utilizadas en la industria agrícola en MAP, los valores de ß están entre 2 y 4. Estos valores serán diferentes para cada tipo de película. La relación de permeabilidad ß determina las posibles combinaciones de CO2 y O2 dentro del paquete. El que se use una mezcla de gases, vacío, cambios de tamaños de la bolsa, cambiar la cantidad de producto dentro de la bolsa no afectará estas concentraciones de gases. El valor ß de la película determina las posibles combinaciones de concentraciones de gas dentro del empaque. La tolerancia de las frutas y vegetales al CO2 varía, a sí como su capacidad para beneficiarse de altas concentraciones de CO2, por lo que el valor ß de la película es muy importante para predecir las cantidades relativas de CO2 y O2 que se pueden acumular en el empaque. Valores de ß de 3 y 6 representan las posibles combinaciones de concentraciones de CO2 y O2 que se pudieran presentar dentro de empaques sellados hechos de películas con esos valores ß. Las películas con valores ß de 3 y 6 generan atmósferas con bajo contenido de O2 y bajo CO2 porque van a permitir la salida del CO2 del empaque 3 o 6 veces más rápido que lo que el O2 entra al empaque. Una película con valores ß=1 es característica de películas micro perforadas y micro porosas, permitirán atmósferas  con bajo O2 y alto CO2.

Fig. 5 Efecto del valor Beta en las concentraciones de  CO2 y O2.
Una vez que se conoce cuál es la ß adecuada para una aplicación se puede calcular la transmisión al oxígeno que debe tener la película:
OTR = RRO2 * t * W/A * (O2 atm – O2 empaque)
OTR= Permeabilidad de la película al oxígeno
RR= Tasa de respiración (consumo de oxígeno)
t= Espesor de la película
W= Peso del producto
A= Área de la película en el empaque.

¿QUÉ SE PUEDE Y QUÉ NO SE PUEDE ESPERAR CON LOS EMPAQUES CON ATMOSFERA MODIFICADA?

QUE SI ESPERAR

Mejora en la calidad del producto

Parar el crecimiento microbiano

Sustituir la refrigeración

Que un solo tipo de empaque sirva para todos los productos.

Que no tengan consecuencias los cambios de temperatura.

QUE NO ESPERAR

Mejora en la calidad del producto

Parar el crecimiento microbiano

Sustituir la refrigeración

Que un solo tipo de empaque sirva para todos los productos.

Que no tengan consecuencias los cambios de temperatura.

 

Incrementar la vida del producto haciendo más lenta la respiración

Mantener la calidad nutrimental

Hacer más lento el oscurecimiento del producto manteniendo la apariencia

Mantener la textura disminuyendo el ablandamiento de los tejidos

Hacer más lento el crecimiento microbiano con lo cual se mantiene la calidad del producto por más tiempo

Preservar el sabor al reducir el uso de azúcares durante la respiración

Si el producto llega a los centros de distribución o consumo con una consistencia blanda y una apariencia oscura está claro que el reporte será  un descuento de por ejemplo de 70% por producto en mal estado. El productor no podrá supervisar el arribo de cada embarque y se tendrá que conformar o negociar el descuento. De nada sirvió todo el esfuerzo y la inversión para lograr cosechas récord si los rendimientos netos son tan bajos por pérdida post cosecha.
Hoy en día los fabricantes de empaque cuentan con una gama de resinas, algunas de las cuales no existían hace 24 años, estas resinas cubren las necesidades de la relación ß de la mayoría de los vegetales y cuenta además con procesos y tecnologías para el uso de esas resinas.

 

Permeabilidad cc mil /m2· día · atm. 25 ºC, 75% H.R.

g· mil/m2· día· atm. 38 ºC

Película

O2

CO2

H2O

ULDPE

12,300 – 16,500

52,890 – 69,300

19 – 22

POPS

12,000 – 20,900

66,150 – 89,870

20 – 31

Resina K

7,870 – 8,500

33,841 – 34,425

107 – 77

El productor no puede estar haciendo pruebas para seleccionar un material de empaque entre los cientos de oferentes que existen y entre los miles de tipos disponibles. Por eso es necesario que se establezcan relaciones de largo plazo entre el productor y el proveedor de empaque. A continuación veamos la información básica para la selección de un empaque para atmósfera modificada:

INFORMACION BASICA PARA LA SELECCIÓN DE UN EMPAQUE PARA ATMOSFERA MODIFICADA.

INFORMACION

RESPONSABLE

Tipo de producto a empacar

Productor

Cantidad de producto en

el empaque.

Productor

Dimensiones  del empaque

Productor

Problemas actuales

Productor

Relación de Oxígeno y Dióxido de carbono necesarios para mantener al producto

Proveedor de empaque

Temperatura de enfriamiento

Productor

Tiempo de enfriamiento a bajas temperaturas

Productor

Temperatura del anaquel

Productor

Vida de anaquel esperada

Productor

Tasa de respiración del producto a la temperatura a la cual se maneja

Proveedor de empaque

Modo de uso del empaque: doblado, amarrado, sellado, etc.

Proveedor de empaque

No debe olvidarse que para que el empaque MAP funcione adecuadamente deben mantenerse los productos en refrigeración ya que al aumentar la temperatura aumenta el consumo de oxígeno y esto ocasiona una respiración anaerobia la cual acelera el proceso de deterioro del producto. He ahí la importancia de la administración de la refrigeración.
Se ha demostrado que para muchos productos la vida de almacenaje se incrementa en 5 ó 6 semanas y que la calidad y la cantidad del producto vendible es mayor con el uso de MAP cuando este se lleva a la temperatura de anaquel.
Hace 24 años tuvimos el privilegio de participar en la introducción de los plásticos en la producción agrícola en nuestro país, hoy nuevamente la vida nos brinda la oportunidad de ser parte de este nuevo cambio en la industria agrícola: la tecnificación del empaque con ¡otra vez!, PELICULAS PLASTICAS. Se trata de que la producción alcance los mercados de mayor valor, con las menores pérdidas posibles y sin menoscabo de la calidad de los productos, con la mayor rentabilidad para el agricultor. La tecnología existe, los productos existen, ¡LOS INVITO A QUE LOS PROBEMOS!

Ma. Isabel Rodríguez Ceballos
MIRC PELICULAS.
Monterrey, N.L. México. 

Bibliografía:
Devon Zagory. What modified atmosphere packaging can and can’t do for you? 16 th

Annual Potharvest Conference & Trade Show. 2000.

D.J. Michiels. Fresh Produce: Packaging Film’s Fastest Growing Market. 1995

Polymers, Lamination & Coating Conference.

Massey K. Liesl. Permeability Properties of Plastics and Elastomers. Second edition.

2003

Lurie Susan, Wexler Assia. Apricot storage in controlled air. September 2001.

Narya O., Gizis A. Storage of avocado fruits in modified atmosphere packages. 2000

Rodgers D. Brad. Fresh Produce Packaging. 1998 Polymers, Lamination & Coating Conference.

Fig. 6. Concentraciones recomendadas de CO2 y O2  para el almacenaje de vegetales. Fuente: Agricultural Handbook No. 66. USDA.

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 7. Concentraciones recomendadas de CO2 y O2  para el almacenaje de Frutos.

Fuente: Agricultural Handbook No. 66. USDA


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