Empaque para alimentos, otro uso para la pepa del aguacate Hass

 La semilla del aguacate sirve para mucho más que ponerla en el fondo del guacamole para que no se negree. Aunque suele verse como un residuo, la pepa contiene proteínas, grasas, fibra y carbohidratos benéficos para la salud, entre otros atributos. En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales se encontró que también sirve como material para elaborar un empaque plástico para alimentos, gracias a su alto contenido de almidón.

El ingeniero físico Duván Camilo Fuquen Espinel, estudiante de la Maestría en Ciencias - Física, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNAL Sede Manizales, elaboró una biopelícula similar al plástico, pero menos contaminante, que evitaría el deterioro de los alimentos.

Para obtener este material natural se mezclan tres sustancias: el polvo o almidón de la pepa del aguacate Hass, las nanopartículas provenientes de ese mismo compuesto, y el xiloglucano, una molécula presente en la semilla del tamarindo, que hace las veces de látex.

“El 20 % de cada semilla del aguacate Hass contiene el material aprovechable para el proceso, lo que es más que suficiente para crear las biopelículas”, menciona el investigador.

Como si se tratara de una receta de cocina, la pepa del aguacate se pela por completo y luego se sumerge en agua por un día para que suelte más fácilmente la cáscara que la protege. Cuando se ablanda es más fácil molerla con un molino de bolas, o para mayor practicidad en una molienda húmeda (licuadora). Después se seca y se obtiene el polvo.

Como el polvo queda con residuos y grasa natural del aguacate, debe pasar por un proceso de limpieza. “Para ello se utilizó bisulfito de sodio disuelto en agua –en un proceso similar al empleado para purificar el agua de las piscinas–, que se decanta (caer al fondo) y luego se seca para obtener un polvo similar a la maicena”.

“Cuando el almidón está en contacto con el agua forma grumos y se decanta, deja de estar disuelto, así que la limpieza siempre se debe hacer en movimiento con agitación constante y luego ponerse en una máquina de ultrasonido, la cual emite ondas para que los gránulos vibren y no se aglomeren”, explica el magíster.

Para el segundo material, el de las nanopartículas del almidón, el polvo seco pasó por un proceso químico llamado hidrolisis ácida, en este caso con ácido sulfúrico mezclado en agua, para que rompa los gránulos en fragmentos más pequeños y lograr el tamaño deseado, que es de 100 nanómetros, es decir unas 1.000 veces menos grueso que un cabello humano.

“Con el 100 % del almidón usado se obtuvo el 70 % de nanopartículas”, anota el investigador.

Posteriormente las nanopartículas se extrajeron en un proceso de centrifugado (como el de las lavadoras), en una máquina giratoria que separa el líquido del sólido, y luego la parte sólida se secó para obtener el almidón puro.

Para el tercer material, que haría las veces de plástico (elaborado generalmente con látex, o propileno industrial), se utilizó xiloglucano.

Siguiendo el mismo proceso de la semilla de aguacate, se limpió y desintegró hasta volverla polvo. La diferencia es que, en este caso, por una mezcla de alcohol etílico para que convierta el material en una textura gelatinosa y trasparenté que se debe secar en un horno durante un día.

Por último, para construir la película o capa compuesta por estos materiales, el almidón disperso se calentó en agua a 80 °C, y a los 5 minutos se le agregaron las nanopartículas y el gel, se agitó constantemente, y al minuto 10 la temperatura se empezó a bajar progresivamente.

“Lo llevamos a pequeños moldes de vidrio y se expuso a horno durante 15 horas para que tomara una tonalidad amarilla sin olor, adquiriendo así resistencia y flexibilidad”, anota el investigador.

Mediante distintos análisis técnicos especializados se determinó que el material cumple con las propiedades de flexibilidad, es moldeable y resistente a la temperatura e impermeabilización moderada con el impacto del agua y el vapor, por lo que cumple con los criterios básicos de firmeza de un material para cubrir elementos.

Empaques de vegetales se harían individualizados con modelo matemático

 Configurar empaques específicos para cada fruta o verdura según el metabolismo del vegetal, su actividad microbiana, las condiciones de almacenamiento o las expectativas del mercado, permitiría que los alimentos duren frescos por mucho más tiempo, favoreciendo su comercio y propiedades nutricionales.

Para ello el modelamiento matemático resulta una buena alternativa, pues evita probar una y otra vez los empaques hasta llegar al correcto, ya que dichos modelos permiten tener datos puntuales, de tal forma que si su punto óptimo de conservación es al 5 % de oxígeno, se puede configurar para ese nivel.

Así lo recomienda el profesor Diego Castellanos, del grupo en Empaques y Vida útil de Alimentos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien explica que se necesitan ecuaciones y modelados para establecer el balance de cada uno de los gases que se concentran alrededor de la fruta o la verdura, y así obtener empaques específicos para cada producto.

Incluso se puede predecir cuánto peso perderá el vegetal en determinado empaque, porque en buena medida la pérdida es consecuencia de la evaporación de agua, y habrá más pérdida si la diferencia entre la humedad relativa del ambiente y el alimento es grande.

“Si el empaque tiene mucha o muy poca permeabilidad da como resultado que los gases ideales se pierdan, se pierda más peso, o que el agua se condense al no poder salir y genere un ambiente propicio para los microorganismos”, indica el investigador.

Según su experiencia, hoy en día la mayoría de empaques para preservar vegetales o frutas en fresco no ofrecen soluciones frente a los aspectos que conducen al deterioro ni tienen en cuenta procesos metabólicos como respiración y traspiración, que los hacen “vivos”.

Para conservar estos productos normalmente se usan empaques con materiales y diseños genéricos que no están hechos para los requerimientos de cada fruta o verdura.

“En cada producto se encuentran procesos específicos del deterioro, que depende de condiciones ambientales como la temperatura, la concentración de oxígeno, el CO₂ y el vapor de agua en la atmosfera; cada producto tiene unas condiciones ambientales que favorecen su conservación según las condiciones bioquímicas particulares”, indica el profesor Castellanos.

Las atmósferas modificadas se usan desde hace unos 40 años para conservar productos frescos por más tiempo; funcionan cambiando la concentración de gases que rodean a los alimentos y disminuyendo la temperatura para obtener concentraciones de gas adecuadas. Para eso es necesario conocer el equilibro entre la respiración y traspiración del producto, es decir el propio metabolismo, y los gases trasferidos en el empaque.

Las frutas o vegetales en una bolsa cerrada consumirán oxígeno y emitirán CO₂ y vapor de agua. Esos gases también se intercambian por las paredes del envase, en este caso la bolsa, y lo que se busca es que esos componentes encuentren un equilibrio y cada producto tenga unos niveles deseados, dato al que se llega con experimentación en laboratorio y matemática.

“Para varios vegetales esos niveles son: oxígeno 2-5 %, CO₂ 2-10 % y vapor de agua 80-90 % de humedad relativa, y eso se logra encontrando los materiales con la transferencia de gases ideal de forma constante”, indica el profesor.

En la práctica lograr eso es muy difícil solo eligiendo los materiales del empaque y ahí se usan otras herramientas como perforaciones de menos de 1 mm, o componentes activos.

Empaques activos

Se incorporan elementos que contribuyen a extender la vida útil, reducir la humedad y mejorar su calidad. Si se sabe que el vegetal consume mucho oxígeno y produce mucho vapor de agua y CO₂, como por ejemplo un aguacate, se necesita un empaque con una permeabilidad alta; si es al contrario, como las manzanas, entonces se usa uno con más barrera.

Pero no se limita a eso, sino que también se deben tener en cuenta las cantidades, la logística, la exhibición en las tiendas, el costo de los materiales y su disponibilidad, si tiene cáscara o es delicado, etc.

Una limitante a la hora de hacer la modelación matemática es que solo se puede elegir una concentración de gas; si se elige el oxígeno, el CO₂ o el vapor de agua quedaran fijados a esa ecuación. En ese sentido, el profesor recomienda fijar el oxígeno, porque los procesos de respiración son los que más impactan la vida útil de un producto.

El vapor de agua se puede controlar por componentes activos que cumplan dos propiedades: que tenga mucha capacidad para vapor de agua, pero que su velocidad de absorción sea lenta, de lo contrario deshidrata el producto.

Otro material activo son los absorbedores de oxígeno, que aunque no remueven mucho sí lo hacen muy rápido, lo que permite que el empaque llegue al nivel ideal.