Hispanopedia WikiEl embalaje activo se refiere a sistemas de embalaje diseñados para realizar funciones que van más allá de la contención pasiva y la protección física. Los materiales activos absorben o liberan sustancias deliberadamente para prolongar la vida útil o mantener o mejorar el estado de un producto envasado. El embalaje inteligente monitoriza el estado del producto, la atmósfera dentro del envase o las condiciones que se producen durante el almacenamiento y la distribución. [ 1 ] [ 2 ]
Los términos embalaje activo , embalaje inteligente y embalaje inteligente están relacionados y pueden superponerse. El embalaje inteligente se usa comúnmente como un término más amplio para sistemas que detectan, registran, comunican o responden a cambios que afectan a un producto envasado. [ 3 ]
Los sistemas activos e inteligentes se utilizan con alimentos, productos farmacéuticos, productos médicos, productos electrónicos, componentes industriales, productos agrícolas y otros bienes sensibles al oxígeno, la humedad, los microorganismos, la temperatura, la luz, los daños físicos o la manipulación indebida.
Alcance y terminología
El embalaje tradicional protege el producto mediante barreras físicas, resistencia estructural, cierres y contención. Los materiales de barrera pasiva pueden reducir el paso de oxígeno, vapor de agua, luz, aromas o contaminantes sin alterar el ambiente interno del envase.
Un envase se clasifica normalmente como activo cuando contiene un componente diseñado para absorber, liberar o interactuar de alguna otra forma con una sustancia presente en el producto o en su atmósfera. Algunos ejemplos son los absorbentes de oxígeno, los absorbentes de humedad, los agentes antimicrobianos, los absorbentes de etileno y los emisores de dióxido de carbono.
Las bolsas selladas al vacío y las películas multicapa de baja permeabilidad no son envases activos por sí solos. Siguen siendo sistemas pasivos a menos que se combinen con un componente reactivo o liberador intencional. Los sistemas inteligentes se diferencian de los sistemas activos porque su función principal es detectar, registrar, mostrar o comunicar información.
Funciones activas
Control de la humedad
Los desecantes son materiales higroscópicos que se utilizan para reducir el vapor de agua dentro de los envases sellados. Suelen presentarse en forma de sobres, botes, tabletas, cierres, etiquetas o como componentes incorporados a los materiales de embalaje.
Los sistemas de control de humedad se utilizan en alimentos, productos farmacéuticos, electrónicos, maquinaria, productos de diagnóstico y otros bienes sensibles a la humedad. Su rendimiento depende del nivel de humedad inicial, el volumen interno del envase, la humedad de almacenamiento, la temperatura, la permeabilidad del envase y la capacidad de absorción del desecante.
Algunos envases farmacéuticos incorporan desecantes en el cierre o en la estructura interna de la botella. Esto reduce el riesgo de que los consumidores retiren accidentalmente o manipulen incorrectamente un sobre suelto.
Control de la corrosión
Los envases para productos metálicos pueden contener inhibidores de corrosión volátiles , también conocidos como inhibidores de corrosión en fase gaseosa. Estos compuestos se evaporan dentro del envase y forman una capa molecular protectora sobre las superficies metálicas expuestas.
Los inhibidores de corrosión volátiles pueden incorporarse a papel, películas poliméricas, espumas, aceites, emisores, chips y otros materiales de embalaje. Su eficacia depende de la concentración del inhibidor, el sellado del envase, las condiciones de almacenamiento, el tipo de metal y el volumen del espacio confinado. [ 4 ]
El embalaje anticorrosivo se utiliza para maquinaria, piezas de automóviles, herramientas, componentes electrónicos, equipos militares y productos metálicos almacenados o transportados en ambientes húmedos.
Sistemas de quelación de metales y antioxidantes
Los metales de transición en pequeñas cantidades, especialmente el hierro y el cobre, pueden acelerar las reacciones de oxidación en los alimentos y otros productos sensibles. Los envases quelantes de metales contienen compuestos que se unen a estos metales y reducen su capacidad para promover la oxidación.
Los compuestos quelantes pueden inmovilizarse en la superficie de un polímero para que interactúen con el producto sin mezclarse directamente con él. Este enfoque se ha estudiado como método para mejorar la estabilidad oxidativa y reducir la dependencia de conservantes añadidos directamente. [ 5 ]
Los antioxidantes también pueden incorporarse a películas, recubrimientos, etiquetas o sobres. El compuesto activo puede permanecer inmovilizado en la superficie del envase o diseñarse para migrar dentro de los límites reglamentarios.
Control del oxígeno y la atmósfera
Los absorbentes de oxígeno eliminan el oxígeno residual de un envase sellado. La reducción del oxígeno puede ralentizar la oxidación de los lípidos, los cambios de color, la degradación de las vitaminas, el crecimiento de moho y el crecimiento de microorganismos aerobios que causan deterioro. [ 6 ]
Los absorbentes de oxígeno a base de hierro suelen contener polvo de hierro e ingredientes auxiliares que permiten la oxidación. Otros sistemas utilizan ácido ascórbico, enzimas, compuestos orgánicos insaturados, microorganismos, antioxidantes o polímeros captadores de oxígeno.
El principio activo puede suministrarse en sobres, tarjetas, etiquetas, tapones de frascos, bandejas, películas, revestimientos o envases moldeados. Los sobres deben estar claramente identificados y protegidos contra aperturas o ingestión accidentales.
En el almacenamiento práctico de alimentos secos, se pueden colocar sobres absorbentes de oxígeno dentro de bolsas de Mylar de alta barrera adecuadas antes del sellado térmico. El tipo de alimento, el nivel de humedad, la capacidad de absorción, la integridad del sellado y la barrera del envase deben ser apropiados para el almacenamiento en oxígeno reducido. [ 6 ] [ 7 ]
La eficacia de un absorbente de oxígeno depende en parte de la tasa de transmisión de oxígeno del envase . Una barrera de baja transmisión limita la cantidad de oxígeno que ingresa después de que se ha eliminado el oxígeno inicial. Una película de alta barrera permanece como un envase pasivo cuando se utiliza sin un componente activo.
El envasado en atmósfera modificada altera la concentración de gases que rodean el producto. Se puede seleccionar nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno o mezclas de estos gases según el producto y sus mecanismos de deterioro.
Los componentes activos como los captadores de oxígeno, los emisores de dióxido de carbono, los absorbentes de dióxido de carbono y los emisores de etanol pueden ayudar a establecer o mantener una atmósfera deseada en el paquete. [ 8 ]
El envasado en atmósfera reducida requiere controles de seguridad específicos para cada producto. Un ambiente con bajo contenido de oxígeno puede inhibir los microorganismos aerobios responsables del deterioro, a la vez que permite el crecimiento de algunos microorganismos anaerobios. Es fundamental considerar conjuntamente la acidez del producto, la actividad del agua, el procesamiento, la refrigeración, el tiempo de almacenamiento y la integridad del envase.
Control del etileno
Las frutas y verduras liberan etileno de forma natural , una hormona vegetal que interviene en la maduración, el envejecimiento y otros procesos fisiológicos. Los sistemas de envasado que eliminan el etileno o inhiben su acción pueden retrasar la maduración no deseada durante el almacenamiento y el transporte.
El permanganato de potasio inmovilizado sobre alúmina, sílice u otro soporte es uno de los sistemas establecidos para la eliminación de etileno. También se han estudiado el carbón activado, las zeolitas, los materiales catalíticos y otros adsorbentes.
El 1-metilciclopropeno no elimina el etileno del envase. Limita la actividad del etileno al unirse a receptores en el tejido vegetal. [ 9 ]
La eficacia de un sistema de control de etileno depende del tipo de producto, su madurez, la tasa de respiración, la temperatura de almacenamiento, la ventilación, la humedad y la capacidad de eliminación de contaminantes.
Envase antimicrobiano
Los envases antimicrobianos están diseñados para inhibir los microorganismos patógenos o responsables del deterioro del producto en la superficie o dentro del envase.
Los compuestos antimicrobianos pueden incorporarse a películas y recubrimientos, inmovilizarse en la superficie del envase, liberarse en el espacio libre del envase o estar contenidos en almohadillas, etiquetas y emisores independientes. Entre los agentes estudiados se incluyen ácidos orgánicos, compuestos derivados de plantas, enzimas, bacteriocinas, iones metálicos, nanopartículas y sustancias antimicrobianas sintéticas. [ 10 ]
El rendimiento de los envases antimicrobianos depende del microorganismo objetivo, la concentración del agente activo, la velocidad de liberación, la temperatura, la composición de los alimentos, el período de almacenamiento y el contacto entre el envase y el producto.
Las almohadillas absorbentes utilizadas con carne, aves, mariscos y productos frescos pueden combinar la absorción de líquidos con sustancias antimicrobianas o indicadores de frescura. [ 11 ]
Monitoreo y comunicación inteligentes
El embalaje inteligente monitoriza un producto, la atmósfera del envase o el entorno de distribución. El sistema puede proporcionar información visualmente, almacenarla electrónicamente, comunicarla a otro dispositivo o activar una respuesta activa.
Indicadores de tiempo y temperatura
Los indicadores de temperatura muestran que se ha alcanzado o superado una temperatura específica. Los indicadores de tiempo-temperatura responden a la exposición acumulada a lo largo del tiempo y pueden proporcionar una indicación del historial térmico de un producto.
Los indicadores pueden utilizar mecanismos químicos, enzimáticos, microbianos, mecánicos, electrónicos o de cambio de color. Se utilizan con alimentos, vacunas, productos farmacéuticos, materiales biológicos y otros productos sensibles a la temperatura. [ 12 ]
Los registradores electrónicos de datos de temperatura pueden registrar el tiempo, la duración y la magnitud de las variaciones de temperatura. Las tintas termocrómicas proporcionan cambios de color reversibles o irreversibles cuando se alcanzan determinadas temperaturas.
Indicadores de frescura y gas
Los indicadores de frescura responden a cambios químicos o biológicos asociados con el deterioro del producto. Pueden reaccionar a cambios de pH, aminas volátiles, dióxido de carbono, oxígeno, sulfuro de hidrógeno, humedad o metabolitos microbianos.
Los indicadores de gas pueden mostrar fugas, pérdida de la atmósfera prevista en el envase o la presencia o ausencia de un gas específico. Los biosensores combinan un elemento de reconocimiento biológico con un transductor que convierte una reacción en una señal medible.
Los indicadores de frescura no sustituyen las pruebas microbiológicas ni el etiquetado obligatorio de fechas. El indicador debe diseñarse para el producto específico, la vía de deterioro y el entorno de almacenamiento.
Identificación por radiofrecuencia y etiquetas inteligentes
Las etiquetas de identificación por radiofrecuencia utilizan ondas de radio para identificar y rastrear productos, paquetes, palés y unidades de carga. Las etiquetas pasivas reciben energía de un lector, mientras que las etiquetas activas contienen su propia fuente de alimentación.
Las etiquetas RFID se pueden combinar con sensores de temperatura, humedad, impacto u otros. Permiten el control de inventario, la autenticación, la monitorización de la cadena de frío y la trazabilidad de la cadena de suministro.
Las etiquetas de comunicación de campo cercano (NFC) permiten que los teléfonos inteligentes compatibles y otros dispositivos recuperen información del producto o interactúen con servicios digitales.
Códigos de barras y enlaces digitales
Los códigos de barras lineales y los símbolos bidimensionales se utilizan para identificar productos envasados y comunicar datos. Los códigos QR permiten a los usuarios acceder a instrucciones, información sobre ingredientes, registros de trazabilidad, servicios de autenticación, avisos de retirada de productos y recursos de accesibilidad.
El estándar GS1 Digital Link define cómo se pueden representar los identificadores GS1 en direcciones web y conectarlos a información y servicios en línea. [ 13 ]
Un código de barras o un código QR impreso por sí solo no convierte un paquete en un producto activo. Se considera una característica de embalaje inteligente o conectado cuando proporciona acceso a datos relevantes, identifica de forma única un artículo, registra interacciones o funciona con sensores y sistemas de información.
Los identificadores digitales pueden copiarse a menos que se combinen con autenticación, cifrado, gráficos seguros, serialización o verificación del lado del servidor.
Seguridad y autenticación
Los embalajes de seguridad pueden incluir cierres a prueba de manipulaciones, impresión de seguridad, hologramas, marcas de agua digitales, etiquetas RFID, números de serie únicos, marcadores ocultos y características de autenticación forense.
Estos sistemas ayudan a identificar la falsificación, el desvío, la apertura no autorizada, la sustitución del producto y la manipulación del envase.
Los sistemas de autenticación pueden combinar elementos visibles, ocultos, forenses y digitales. El análisis de datos de códigos serializados también puede ayudar a identificar patrones inusuales de copia o distribución.
Monitorización de golpes, inclinación y vibraciones
Los indicadores de impacto, los indicadores de inclinación y los monitores de vibración pueden acoplarse a productos, paquetes, palés o contenedores de envío. Estos dispositivos muestran o registran cuándo las condiciones de manipulación superan un límite preestablecido.
Los registradores de datos digitales pueden registrar la magnitud, la dirección, la duración y el momento de los golpes y las vibraciones. La información recopilada puede ser útil para la inspección de productos, la evaluación de transportistas, la investigación de daños y las pruebas de embalaje en laboratorio.
Estos sistemas se utilizan con equipos médicos, instrumentos calibrados, aparatos electrónicos, obras de arte, componentes industriales y otros productos delicados.
Control de temperatura y preparación del producto
Los contenedores de envío aislados, las barreras reflectantes, las bolsas de gel y los materiales de cambio de fase controlan la temperatura sin generar calor ni frío. Generalmente se clasifican como embalajes térmicos pasivos.
Algunos envases contienen compartimentos separados que generan una reacción exotérmica o endotérmica. Estos sistemas pueden calentar o enfriar un producto sin necesidad de un aparato externo. Los envases autocalentables se utilizan para algunas bebidas, comidas y raciones de campaña.
Los envases para microondas pueden contener materiales absorbentes que convierten la energía de las microondas en calor. Estos materiales pueden mejorar el dorado o la textura crujiente de la superficie. Otros diseños de microondas regulan la liberación de vapor, la presión o la distribución del calor.
Algunos envases dosificadores dosifican, mezclan, espuman, rocían o activan su contenido durante su uso. Algunos ejemplos son los cartuchos adhesivos de dos componentes, los inhaladores, los envases en aerosol y los envases que combinan los ingredientes justo antes de su dispensación.
También se han estudiado recubrimientos impregnados de lubricante y de baja energía superficial como métodos para mejorar el vaciado de productos viscosos de los envases. [ 14 ]
Diseño de materiales y sistemas
Los componentes activos e inteligentes pueden incorporarse en:
- Bolsitas, botes, almohadillas, tarjetas y emisores
- Etiquetas e indicadores impresos
- Tapones y cierres de botellas
- Películas de polímero y laminados multicapa
- Recubrimientos de papel, cartón, plástico, vidrio y metal.
- Bandejas y componentes de embalaje moldeados
- Adhesivos y estructuras absorbentes
- Etiquetas electrónicas, sensores y registradores de datos
El componente activo puede colocarse dentro del envase sin que entre en contacto directo con el producto. También puede inmovilizarse sobre una superficie en contacto con los alimentos o incorporarse al material de embalaje.
El diseño del sistema debe tener en cuenta la cantidad de material activo, la tasa de liberación o absorción, el volumen del envase, el rendimiento de la barrera, la composición del producto, la temperatura de almacenamiento, la vida útil prevista, los límites de migración, la seguridad del consumidor, las condiciones de fabricación, el reciclaje y la eliminación.
Las películas comestibles, los polímeros de origen biológico, los materiales biodegradables, las nanopartículas, los antimicrobianos naturales y los indicadores de color sensibles son áreas de investigación en constante desarrollo.
Se han estudiado las nanopartículas de plata y otros nanomateriales antimicrobianos para aplicaciones de envasado, pero su migración, toxicidad, estatus regulatorio, impacto en el reciclaje y efectos ambientales requieren evaluación. [ 15 ]
Aplicaciones
Las aplicaciones en el envasado de alimentos incluyen la eliminación de oxígeno, el control de la humedad, la eliminación de etileno, la actividad antimicrobiana, el mantenimiento de atmósferas modificadas, la indicación de frescura y el control de la temperatura.
Entre las aplicaciones farmacéuticas y médicas se incluyen cierres para el control de la humedad, absorbentes de oxígeno, indicadores de temperatura, funciones de autenticación, control de la adherencia y sistemas de seguimiento y localización.
Entre las aplicaciones industriales se incluyen los embalajes anticorrosivos para maquinaria, electrónica, herramientas, componentes de automoción y equipos militares. La monitorización de golpes y vibraciones se utiliza con productos calibrados o frágiles.
Entre las aplicaciones agrícolas se incluyen materiales para el control del etileno, la gestión de la humedad, almohadillas antimicrobianas, indicadores de frescura y sustancias de liberación controlada utilizadas durante el almacenamiento y la distribución de productos agrícolas.
El embalaje activo también puede utilizarse en sistemas de transporte de materiales biológicos y órganos, si bien estas aplicaciones requieren un control de temperatura especializado, esterilidad y supervisión normativa.
Seguridad y regulación
El embalaje activo está diseñado para interactuar con el producto envasado o el entorno circundante. Esta función activa no exime al embalaje de la obligación de cumplir con las normas aplicables en materia de contacto con alimentos, productos farmacéuticos, transporte, medio ambiente y seguridad del producto.
En la Unión Europea, el Reglamento (CE) n.º 450/2009 de la Comisión establece requisitos específicos para los materiales activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con los alimentos. Define los materiales activos como aquellos diseñados para liberar o absorber sustancias deliberadamente con el fin de prolongar la vida útil o mantener o mejorar el estado de los alimentos. [ 1 ]
Las sustancias destinadas a migrar a los alimentos también pueden estar sujetas a requisitos de etiquetado y aditivos alimentarios. Los componentes ubicados detrás de una barrera funcional deben mantenerse dentro de los límites de migración aplicables.
El empaque inteligente no debe proporcionar información engañosa sobre el estado o la seguridad del producto. Un indicador que haga parecer aceptable un alimento en mal estado podría generar un riesgo para la seguridad.
La evaluación de seguridad puede incluir:
- Evaluación toxicológica de sustancias activas
- Pruebas de migración generales y específicas
- Evaluación de los productos de reacción y las impurezas
- Evaluación del uso previsto y previsible
- Control de riesgos microbianos
- Etiquetado de componentes no comestibles
- Protección contra la ingestión accidental
- Estabilidad durante la fabricación, el transporte y el almacenamiento.
- Eliminación, reciclaje y consideraciones medioambientales
Los sistemas de reducción de oxígeno y antimicrobianos no deben sustituir la higiene, el procesamiento, la refrigeración, los controles de vida útil ni las pruebas microbiológicas necesarias.
Véase también
- Identificación automática y captura de datos
- Desecante
- Vigilancia electrónica de artículos
- Materiales en contacto con alimentos
- atmósfera modificada
- captador de oxígeno
- tasa de transmisión de oxígeno
- Agente depurador (química)
- Impresión de seguridad
- Envases de alimentos autocalentables
- Etiqueta inteligente
- Material inteligente
- Indicador de tiempo y temperatura
Referencias
- 1 2 «Reglamento (CE) n.º 450/2009 de la Comisión relativo a los materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con alimentos» . Unión Europea. 29 de mayo de 2009. Consultado el 26 de julio de 2026 .
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Lecturas adicionales
- Brody, Aaron L.; Strupinsky, EP; Kline, Lauri R. Envases activos para aplicaciones alimentarias . CRC Press, 2001.
- Kerry, Joseph; Butler, Paul. Tecnologías de embalaje inteligentes para bienes de consumo de alta rotación . Wiley, 2008.
- Soroka, Walter. Glosario ilustrado de términos de embalaje . Instituto de Profesionales del Embalaje, 2008. ISBN 978-1-930268-27-2.
- Yam, Kit L. La enciclopedia Wiley de tecnología de embalaje . Wiley, 2009.
- Janjarasskul, Theeranun; Suppakul, Panuwat. "Envases activos e inteligentes: la indicación de calidad y seguridad." Critical Reviews in Food Science and Nutrition , 2018. doi : 10.1080/10408398.2016.1225278 .
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