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Las proteínas de la leche pueden separarse fácilmente de los desechos lácteos y adaptarse a materiales para envasado de base biológica efectivos

Los desechos lácteos difieren en su composición y las características de los componentes individuales; por lo tanto, su reutilización implica que se desarrollen tecnologías específicas. Las fracciones de proteína de leche incluyen numerosas proteínas. Las caseínas son las más abundantes (alrededor del 75-78%), siendo una clase de proteínas fosforiladas; el 22-25% restante está representado por proteínas de suero, que se definen ampliamente como “proteínas solubles”, y componentes menores como peptonas de proteosa.

Debido a la presencia de muchas cadenas laterales y grupos cargados en los aminoácidos constitutivos, las proteínas son moléculas anfifílicas con una alta reactividad. En este sentido, las tienen propiedades únicas que las hacen muy adecuadas para aplicaciones no alimentarias, como la producción de biomateriales en forma de películas y recubrimientos. Para mejorar aún más estas propiedades, las proteínas de la leche se pueden modificar intencionalmente mediante diferentes enfoques, siendo los más comunes los tratamientos térmicos y la reticulación.

Películas y recubrimientos de proteínas de leche

Las notables características de las proteínas de la leche pueden explotarse consistentemente en la producción de materiales como alternativas al plástico. En particular, la recuperación de proteínas residuales de la leche a partir de subproductos o residuos de la cadena de la industria láctea puede contribuir a un sistema circular más sostenible. Los materiales de envasado de alimentos se basan en dos objetos diferentes, películas y recubrimientos, que, además del grosor, no difieren sustancialmente en su composición.

Películas de Caseína y Proteínas de Suero

Aunque preparadas en las mismas condiciones, las películas obtenidas a partir de caseinato o proteínas de suero pueden tener características, comportamientos y rendimientos significativamente diferentes. Se estudió las características de las películas simplemente obtenidas a partir de soluciones acuosas de caseinato de sodio y encontró que el 9,5 % es la concentración de caseinato que maximiza el rendimiento, el TS y el espesor.

Esencialmente, las películas de proteína se pueden producir usando dos metodologías diferentes: colada por solvente o extrusión. La fundición con disolventes se utiliza principalmente a escala de laboratorio, ya que se implementa fácilmente y no requiere equipos costosos. El proceso de extrusión se utiliza normalmente para la producción industrial a gran escala debido a las condiciones de funcionamiento continuo. La extrusión consiste en un proceso seco que utiliza una extrusora de doble husillo co-rotante.

Recubrimientos de Caseína y Proteína de Suero

Tanto los caseinatos como las proteínas de suero se pueden usar para producir recubrimientos, siendo este último el preferido con más frecuencia en el caso de los recubrimientos comestibles debido a su ausencia de sabor, valor nutricional superior y precio más bajo. Ambos tipos de proteínas se utilizarán en combinación con otros compuestos que mejoren el comportamiento mecánico y minimicen la sensibilidad a la humedad de la matriz proteica. Los recubrimientos a base de proteínas tienen las desventajas de la fragilidad y la escasa resistencia al agua

En comparación con la preparación de películas a través de una técnica de fundición, la tecnología de recubrimiento ofrece importantes ventajas. Los revestimientos normalmente se superponen sobre un soporte plástico o celulósico, por lo que su formulación puede ser más sencilla. Recientemente, se desarrollaron recubrimientos comestibles que se pueden aplicar directamente a la superficie de los alimentos perecederos. Dependiendo de su formulación, el recubrimiento crea una barrera capaz de prevenir la pérdida de humedad, los daños mecánicos, la oxidación o el deterioro microbiano.

Propiedades relevantes de películas y recubrimientos como materiales para envasado

Para las aplicaciones de envasado de alimentos, las barreras de gas y vapor son sin duda las propiedades más buscadas para la conservación de alimentos sensibles. Muchos biopolímeros tienen barreras de oxígeno interesantes, pero son más sensibles al vapor de agua. Por lo tanto, es necesario combinar las propiedades de diferentes materiales utilizando estructuras multicapa y de recubrimiento.

Las capas de proteína de suero con un contenido optimizado de plastificante presentan buenas propiedades de barrera contra el oxígeno y la humedad. La red de proteínas reticuladas proporciona una barrera de oxígeno en el mismo rango de alcohol etilenvinílico (EVOH) con contenidos medios de etileno, confirmando así su potencial aplicación en estructuras multicapa. De esta manera, los biopolímeros pueden contribuir al reemplazo de resinas de barrera a base de aceite más costoso, como el cloruro de polivinilideno (PVDC), el alcohol etilenvinílico (EVOH) y la poliamida aromática (MXD6), comúnmente utilizadas en películas multicapa.

Se ha logrado un nuevo hito en el desarrollo del uso de proteína de suero, demostrando la biodegradabilidad de los recubrimientos de suero utilizando detergentes enzimáticos. En este contexto, la aplicación de proteínas de suero y, más en general, de recubrimientos a base de proteínas de leche en estructuras multicapa abre la puerta a una nueva generación de materiales reciclables. Una capa a base de proteína de suero podría facilitar la separación de plásticos convencionales a base de petróleo.

En general, la idoneidad de las proteínas de la leche como materiales para envasado y producción de películas compuestas parece estar consolidada. La aplicación comercial de materiales a base de proteína de leche en el envasado de alimentos aún requiere estudios que evalúen aspectos cruciales como su sostenibilidad y comportamiento y la estabilidad a largo plazo de los aditivos incluidos en los alimentos envasados.