ES2907639T3 - Envase alimentario para el control o la eliminación de aminas - Google Patents

Envase alimentario para el control o la eliminación de aminas Download PDF

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Abstract

Envase alimentario fabricado como un sistema de envasado cerrado para el control o la eliminación de aminas, comprendiendo dicho envase un alimento fresco que libera aminas y conteniendo un elemento absorbente de aminas que comprende zeolitas de tipo mordenita (MOR) de intercambio de amonio con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 5 y 20, caracterizado por que dichas zeolitas MOR están presentes en una cantidad comprendida entre 2 μg y 50 μg por gramo de peso de dicho alimento fresco que libera aminas.

Description

DESCRIPCIÓN
Envase alimentario para el control o la eliminación de aminas
La presente invención se refiere a un envase alimentario para el control o la eliminación de aminas que contiene un elemento absorbente de aminas que comprende zeolitas de tipo mordenita (MOR) de intercambio de amonio.
Las aminas son derivados orgánicos del amoniaco en los que uno, dos o tres de los hidrógenos del amoniaco están sustituidos por grupos orgánicos, tales como grupos alquilo o arilo. Esta clase de compuestos tienen un comportamiento nucleófilo típico y, por este motivo, normalmente reaccionan mediante una cinética muy rápida con los compuestos de acilo derivados de los ácidos carboxílicos.
El resto de amina es ubicuo en biología y, teniendo en cuenta el sector de aplicación de la presente invención, uno de los procesos biológicos más interesantes es la liberación de amina derivada de la degradación de los aminoácidos. Específicamente, los procesos como este están implicados en la putrefacción del pescado y, habitualmente, algunos compuestos, tales como la trimetilamina (TMA), la dimetilamina (DMA) y el amoniaco, con frecuencia están asociados a la descomposición de los peces marinos almacenados en hielo. La TMA, en particular, es uno de los metabolitos más característicos de la descomposición de los peces marinos y, debido a su olor intenso y desagradable a pescado descompuesto, similar al amoniaco, habitualmente puede prevalecer sobre otros olores, incluso a concentraciones bajas. El impacto de la TMA sobre la descomposición de los alimentos depende de la especie animal, de la atmósfera aplicada y de la temperatura de almacenamiento.
Aunque la detección de las aminas se puede controlar fácilmente, es importante destacar que no puede representar un marcador eficaz para determinar el deterioro de la calidad de los productos. Al mismo tiempo, estas moléculas huelen mal y su acumulación en los envases alimentarios cerrados puede conducir al rechazo por parte del consumidor de alimentos frescos. A este respecto, se han hecho muchos esfuerzos para eliminar las aminas producidas con el fin de permitir una reducción del número de rechazos, pero, hasta ahora, no se ha identificado ninguna solución eficaz.
Una posibilidad para solucionar el problema, tal como se informa en la Patente WO 2014/052055, consiste en la eliminación de las aminas biogénicas mediante la utilización de un reactivo ácido, generalmente un ácido carboxílico, absorbido sobre un portador: las aminas reaccionan con los ácidos para formar sales de amonio, reduciendo por consiguiente el olor de los alimentos. Otra estrategia posible, dada a conocer por el mismo solicitante en la Patente WO 2014/052053, describe un envase para alimentos que contienen proteínas que comprende un oxidante, habitualmente peróxido de hidrógeno o clorito de sodio, absorbido sobre un portador. Asimismo, en esta solicitud, se consigue el objetivo del control del olor mediante la reacción de las especies activas con aminas.
Por lo tanto, es evidente que ambos procedimientos descritos en el estado de la técnica anterior mencionado no utilizan una estrategia de absorción para solucionar el problema del olor relacionado con los alimentos ricos en proteínas, sino una estrategia de conversión, es decir, que da como resultado la formación de algunos productos de reacción. Las zeolitas se mencionan junto al carbón activo, el gel de sílice, el papel de celulosa y los “polímeros absorbentes” genéricos simplemente como posibles portadores para las especies activas, pero es importante señalar que los procedimientos reivindicados pueden ser demasiado fuertes para la utilización de zeolitas que, tanto en ambientes ácidos como en ambientes oxidantes, se destruirían.
Además, la Patente WO 2014/052053 da a conocer realizaciones relacionadas con un sistema liberable, tal como el carbón activo y el gel de sílice; específicamente, la amina biogénica absorbida es liberada al envase cerrado y el sistema oxidante reacciona con la amina liberada para retenerla de manera irreversible. Por lo tanto, es evidente que el mecanismo de absorción requiere el acoplamiento con otros sistemas de retención, es decir, sistemas que pueden bloquear los productos de reacción.
En el estado de la técnica anterior, diferentes documentos describen la utilización de zeolitas como materiales adsorbentes para el control del olor en diversos sectores, tales como composiciones de detergentes y composiciones de limpiador en barra. Las Patentes US 4795482 y US 4826497 dan a conocer zeolitas que tienen relaciones de silicato/aluminato “altas”, con una relación de Si/Al en el intervalo de 100-250; de manera similar, la Patente US 5211870 informa de zeolitas caracterizadas por una relación de Si/Al entre 100 y 250.
Otros documentos describen la utilización de zeolitas como agentes antimicrobianos inorgánicos para artículos que entran en contacto con los alimentos, tales como una bandeja para alimentos en la Patente US 2002/012760 o un cierre de un envase para líquidos en la Patente WO 00/26100. Otra aplicación de las zeolitas dada a conocer en el estado de la técnica anterior es como componentes para composiciones que se pueden utilizar como un material para materiales de envasado de alimentos, tal como en un procedimiento para producir 2,6-dialquilnaftaleno en la Patente JP H06/40958 o una composición de copolímero de bloques de propileno-a-olefina en la Patente JP H10/7875.
La Patente JP H04/255767 da a conocer una composición que comprende una emulsión de resina, zeolitas de tipo mordenita (MOR) con una relación molar de SiO2/Al2O3 de 14 o menos, iones coloidales antibacterianos y agua. Dicha composición se puede utilizar como una composición de revestimiento o para obtener una película, y es aplicable a envases alimentarios para proporcionar una esterilización constante y mantener la frescura gracias a su capacidad para eliminar la TMA.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un envase alimentario según la reivindicación 1.
Por lo tanto, la composición descrita está caracterizada por una relación de Si/Al inferior, en comparación con las relaciones conocidas de las que se ha informado anteriormente, que lleva a un aumento de la acidez total, que mejora tanto la actividad como la selectividad de las zeolitas, y a una afinidad fuerte por las aminas.
En una realización preferente, dicha relación de Si/Al está comprendida entre 8 y 20.
En algunas realizaciones alternativas de la presente invención, las zeolitas MOR mencionadas anteriormente se pueden utilizar en combinación con otra clase de zeolitas adecuadas para eliminar las aminas.
Por ejemplo, con el fin de aumentar la capacidad de sorción del sistema, manteniendo a su vez la reversibilidad alta a temperatura baja (es decir, una temperatura inferior a 100 °C), es posible añadir, además, zeolitas de tipo faujasita (FAU), dopadas con ZnO, con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 2 y 30. De hecho, según los ensayos de TMA realizados con la técnica de desorción a temperatura programada (TPD, Temperature-Programmed Desorpíion) en las zeolitas dopadas con ZnO, la presencia de este óxido metálico conduce a un aumento de la intensidad del primer pico de liberación a una temperatura inferior y a una disminución de la temperatura del segundo pico de liberación que se produce a una temperatura superior, que corresponde a un aumento total del rendimiento de sorción en el intervalo de 25-100 °C.
Dichas zeolitas FAU están presentes, preferentemente, en una cantidad comprendida entre 1 |xg y 40 |xg por gramo de peso de un alimento fresco que libera aminas.
Además, las zeolitas ZSM-5, dopadas con CuO, presentan un componente relevante relacionado con sitios ácidos de energía alta. Por tanto, con el fin de obtener la capacidad de sorción máxima en el intervalo comprendido entre 150-270 °C, el elemento absorbente de aminas del envase alimentario dado a conocer en la presente memoria puede comprender, además, zeolitas de tipo ZSM-5, dopadas con CuO, con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 10 y 50 en una cantidad comprendida entre 1,5 |xg y 40 |xg por gramo de peso de un alimento fresco que libera aminas.
En algunas realizaciones, las zeolitas están en forma de polvos, con un tamaño promedio caracterizado por un X90 entre 0,2 |jm y 10 |jm, donde X90 indica el diámetro esférico al que el 90 % en volumen de las partículas de la muestra están comprendidas en el intervalo dado. En algunas realizaciones, los polvos de zeolita descritos anteriormente están contenidos en una bolsa fabricada con un material seleccionado del grupo que consiste en polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP), etileno-acetato de vinilo (EVA), poliestireno (PS), estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), ácido poliláctico (PLA), poliésteres y biopoliésteres.
Esas bolsas se pueden colocar en el volumen interno del envase, preferentemente en la cámara de aire.
En otras realizaciones posibles, dichos polvos de zeolita están dispersados en una matriz polimérica seleccionada entre acrílicos, siloxanos y polisiloxanos, acrílicos-estireno, copolímero de vinilo y alquilo, uretano-acrílicos, uretanos alifáticos, uretanos, poliésteres, biopoliésteres, epoxis, poliuretanos, poliestireno, resina fenólica, etileno-alcohol vinílico (EVOH), alcohol polivinílico (PVA) y látex de base agua o reducible con agua.
Dicha matriz polimérica se puede fabricar en forma de una capa caracterizada por un espesor comprendido entre 0,5 y 50 |om y por la posibilidad de ser revestida sobre un sustrato de polímero o de papel de celulosa, o sustratos de papel derivados de residuos agrícolas o alimentarios.
El sistema de envasado según la presente invención se puede utilizar para sellar herméticamente alimentos que habitualmente liberan aminas durante su descomposición. Por tanto, en una realización preferente, dicho sistema de envasado es una bolsa sellada o, alternativamente, una película adecuada para envolver y cerrar un envase alimentario. En lo sucesivo, la presente invención se explicará con más detalle con referencia a los ejemplos siguientes.
Ejemplo
Se selecciona MOR (NH4) como muestra S1, según la presente invención, y tiene un tamaño promedio comprendido entre 2 |jm y 10 |jm y una relación de Si/Al de 10, tal como se resume en la tabla 1.
De manera similar, las muestras S2-S5 se prepararon mezclando zeolitas MOR con zeolitas FAU y ZSM-5 de intercambio iónico, tal como se informa en la tabla 1.
Las zeolitas MOR (H) de la muestra comparativa 1 (C1) se prepararon mediante tratamiento térmico, a 500 °C durante 5 horas en aire, a partir de muestras idénticas a la S1 anterior. Este tratamiento térmico permite eliminar los iones de amonio de la estructura de zeolita, lo que da como resultado zeolitas MOR (H) sin intercambio que tienen un tamaño promedio comprendido entre 2 pm y 10 pm y una relación de Si/Al de 10.
Las zeolitas MOR (H) dopadas con ZnO de la muestra comparativa 2 (C2) se prepararon, primero, mediante tratamiento térmico, a 500 °C durante 5 horas en aire, de la muestra MOR (NH4) y, a continuación, mediante un procedimiento de intercambio iónico. Las zeolitas MOR (H) tienen un X90 comprendido entre 0,2 pm y 10 pm. Se dispersaron 10 g de zeolitas en una solución de sal de zinc (por ejemplo, sal nitrato o sal acetato) y, a continuación, se filtraron sobre un papel de filtro y se trataron térmicamente para fomentar la evaporación del disolvente.
La cantidad de intercambio de zinc resultante es de aproximadamente el 2,4 % en peso sobre el peso de las zeolitas MOR, tal como se evalúa mediante espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP, Inductively Coupled Plasma).
Tabla 1 - Descripción de las muestras
Figure imgf000004_0001
Las zeolitas de las que se informa en la tabla 1 están ensayadas con la técnica de desorción a temperatura programada (TPD) para determinar los parámetros cinéticos y termodinámicos del procedimiento de desorción. Cada muestra se calienta con un programa de temperatura y se detectan las presiones parciales de los átomos y las moléculas que se producen a partir de la muestra.
El reactor se satura en condiciones estáticas inyectando 10 cm3 de TMA gaseosa mantenida durante 10 min a 30 °C. Después de la saturación, el reactor se conecta en línea con el flujo de portador, registrando la liberación de TMA a la temperatura de saturación (volumen muerto). Por último, se lleva a cabo la desorción a temperatura programada hasta 500 °C.
Los resultados se presentan en la tabla 2 siguiente con el fin de proporcionar una visión general de las zeolitas ensayadas. Las características de las zeolitas y la correlación entre los resultados y las características de las zeolitas se exponen a continuación.
Tabla 2 - Resultados de las muestras
Figure imgf000004_0002
Figure imgf000005_0001
Teniendo en cuenta los resultados de la caracterización, todas las zeolitas MOR presentan sitios ácidos más grandes (es decir, una cantidad total de sorción de aminas superior) que otras zeolitas disponibles en el mercado, pero la muestra S1, con zeolitas MOR de intercambio de amonio, garantiza una cantidad superior de TMA sorbida en comparación con la muestra comparativa C1, con MOR sin intercambio. La muestra C2, es decir, las zeolitas MOR dopadas con óxido de zinc, confirmó una capacidad total de sorción de TMA inferior.
Además, las muestras S2-S5 se prepararon como una mezcla de zeolitas MOR con zeolitas FAU y ZSM-5 de intercambio iónico, con el objetivo de proporcionar el mantenimiento de niveles altos de absorción de TMA, mejorando a su vez las posibles aplicaciones como envases. De hecho, la adición de zeolitas de tipo faujasita (FAU) dopadas con ZnO aumenta la capacidad de sorción del sistema, manteniendo a su vez la reversibilidad alta a temperaturas inferiores a 100 °C, o la utilización de zeolitas de tipo ZSM-5 dopadas con CuO mejora la capacidad de sorción en el intervalo comprendido entre 150-270 °C.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Envase alimentario fabricado como un sistema de envasado cerrado para el control o la eliminación de aminas, comprendiendo dicho envase un alimento fresco que libera aminas y conteniendo un elemento absorbente de aminas que comprende zeolitas de tipo mordenita (MOR) de intercambio de amonio con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 5 y 20, caracterizado por que dichas zeolitas MOR están presentes en una cantidad comprendida entre 2 |xg y 50 |xg por gramo de peso de dicho alimento fresco que libera aminas.
2. Envase alimentario, según la reivindicación 1, en el que dicha relación atómica de Si/Al está comprendida entre 8 y 20.
3. Envase alimentario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento absorbente de aminas comprende, además, zeolitas de tipo faujasita (FAU), dopadas con ZnO, con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 2 y 30.
4. Envase alimentario, según la reivindicación 3, en el que dichas zeolitas FAU están presentes en una cantidad comprendida entre 1 |xg y 40 |xg por gramo de peso del alimento fresco que libera aminas.
5. Envase alimentario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento absorbente de aminas comprende, además, zeolitas de tipo ZSM-5, dopadas con CuO, con una relación atómica de Si/Al comprendida entre 10 y 50.
6. Envase alimentario, según la reivindicación 5, en el que dichas zeolitas ZSM-5 dopadas con CuO están presentes en una cantidad comprendida entre 1,5 |xg y 40 |xg por gramo de peso del alimento fresco que libera aminas.
7. Envase alimentario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las zeolitas están en forma de polvos con un X90 comprendido entre 0,2 y 10 pm.
8. Envase alimentario, según la reivindicación 7, en el que dichos polvos están contenidos en una bolsa.
9. Envase alimentario, según la reivindicación 8, en el que la bolsa está compuesta por un material seleccionado de un grupo que consiste en polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP), etileno-acetato de vinilo (EVA), poliestireno (PS), estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), ácido poliláctico (plA), poliésteres y biopoliésteres.
10. Envase alimentario, según la reivindicación 9, en el que la bolsa está colocada en el volumen interno del envase.
11. Envase alimentario, según la reivindicación 10, en el que la bolsa está colocada en la cámara de aire del envase.
12. Envase alimentario, según la reivindicación 7, en el que dichos polvos están dispersados en una matriz polimérica.
13. Envase alimentario, según la reivindicación 12, en el que la matriz polimérica se selecciona de un grupo que consiste en acrílicos, acrílicos-estireno, copolímero de vinilo y alquilo, uretano-acrílicos, uretanos alifáticos, uretanos, poliésteres, biopoliésteres, epoxis, siloxanos y polisiloxanos, poliuretanos, poliestireno, resina fenólica, etilenoalcohol vinílico (EVOH), alcohol polivinílico (PVA) y látex de base agua o reducible con agua.
14. Envase alimentario, según la reivindicación 12 o 13, en el que dicha matriz polimérica está en forma de una capa con un espesor comprendido entre 0,5 y 50 pm.
15. Envase alimentario, según la reivindicación 14, en el que dicha capa está revestida sobre un sustrato de polímero o de papel de celulosa, o sustratos derivados de residuos agrícolas o alimentarios.
REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION
Esta lista de referencias citada por el solicitante es únicamente para mayor comodidad del lector. No forman parte del documento de la Patente Europea. Incluso teniendo en cuenta que la compilación de las referencias se ha efectuado con gran cuidado, los errores u omisiones no pueden descartarse; la EPO se exime de toda responsabilidad al respecto.
Documentos de patentes citados en la descripción
• WO 2014052055 A • US 2002012760 A
• WO 2014052053 A • WO 0026100 A
• US 4795482 A • JP H0640958B
• US 4826497 A • JP H107875 B
• US 5211870 A • JP H04255767 B
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