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Artículos para Profesionales

La determinación de la vida útil de los productos alimenticios

M.C. Hermila Reyes Morales
Ingeniería de Alimentos
Universidad Iberoamericana
Directora de Evasen

Los puntos básicos para la estimación de la vida útil o vida de anaquel en los productos alimenticios son:

  • Deterioro esperado
  • Criterios de inicio y término de vida de anaquel
  • Condiciones de estudio: almacenamiento de productos, mercado objetivo y envase
  • Método de preparación de los productos
  • Plan de muestreo
  • Tipo de pruebas a emplear
  • Cantidad de muestra
  • Análisis de la información

Tipo de deterioro: dependiendo del producto, de los ingredientes y del proceso al que son sometidos, los alimentos van cambiando con respecto al original. Los cambios se dan en términos de oxidación, rancidez, disminución de propiedades sensoriales, pérdida de vitaminas, etc.

Criterio de inicio y término de vida de anaquel: en ocasiones los productos sufren cambios que no se clasifican como deterioro sino como maduración, por lo tanto estos cambios no requieren contabilizarse dentro del tiempo de deterioro. Por otro lado, aun cuando el criterio de aceptación sensorial es el único que de forma inmediata es percibido por el consumidor y puede provocar el rechazo del producto, se deben considerar otros parámetros que en ocasiones pueden marcar el término del estudio, como una contaminación microbiológica o una disminución en la cantidad de vitaminas declaradas.

Metodología de Punto de Corte

“Punto de Corte” se refiere al valor de intensidad sensorial en el cual un consumidor comienza a percibir un cambio en el producto, en comparación con la muestra fresca.

Cálculo matemático del punto de corte: para determinar dónde sucede ese cambio en la percepción del producto, el primer paso es aplicar la siguiente ecuación:

S = F - Za √2CME/n

Donde:

S = Valor en que la aceptabilidad del producto almacenado comienza a disminuir significativamente.

F = Aceptabilidad de la muestra fresca (promedio de los n consumidores).

Z 5% = Coordenada de la curva normal para un ensayo de una cola con un nivel de significancia del 5% = 1.645. Para calcular Z se emplea un ensayo de 1 cola, debido a que se asume que el producto almacenado debería tener una aceptabilidad más baja que el producto fresco.

CME = Cuadrado medio del error obtenido del análisis de varianza de los consumidores, empleando como factores de variación la muestra y la ofrecida al consumidor. El CME es un indicador de la precisión del ensayo.

n = Número de consumidores.

Una vez obtenido el valor S, se representa gráficamente una recta de regresión entre los valores promedios de aceptabilidad, por el panel de consumidores en función de los valores promedio de intensidad del defecto; medidos por el panel de laboratorio y con dicho valor, se intercepta la recta para obtener el punto de corte (C). El punto de corte obtenido se emplea para determinar el tiempo de V.U. en las condiciones de almacenamiento de interés.

Graficar Preferencia (Consumidores) vs Panel Laboratorio

Condiciones de estudio: es necesario conocer el mercado al que se va a dirigir el producto para suponer las condiciones climáticas (temperatura, humedad y luz) y de distribución a las que se va a someter, así como el costo al que se va a vender y el empaque que tendrá, para poder simular las condiciones reales.

Por otra parte, hay que considerar factores externos a la producción, que llegan a afectar seriamente a los alimentos. Por ejemplo, aunque las carreteras del país en que se distribuye sean buenas, a menudo los transportistas suelen dejar sus camiones bajo el sol, o bien puede ser que quienes se encargan de los almacenes no hagan un buen manejo de los productos.

Para medir el deterioro del producto que ha sido sometido a alguna condición específica es necesario llevar un control estricto del mismo, que debe mantenerse con el menor cambio posible. Todos estos puntos son fundamentales para la óptima conservación de los alimentos; sin embargo, hay que considerar también que a mayor protección, mayor costo. Esto no significa que es recomendable prescindir de alguna de estas medidas de seguridad.

Método de preparación de productos: según el producto y el tipo de prueba al que será sometido, deberán ser preparadas las muestras. Si lo que se quiere es medir la aceptación del producto, deberá ser preparado de acuerdo a la forma de uso más común y más neutra.

Plan de muestreo: es importante tomar en cuenta la información previa sobre el producto para plantear un plan de evaluación en todos los parámetros posibles. Con ello en mente, se recomiendan los siguientes:

  • Diseño básico: consiste en almacenar un lote de muestra en las condiciones seleccionadas e ir haciendo un muestreo en los tiempos prefijados. En cada muestreo se realizan todos los análisis correspondientes.

  • Diseño escalonado: implica almacenar diferentes lotes de producción o del mismo lote (siempre y cuando el producto lo permita) en las condiciones seleccionadas a diferentes tiempos, de tal forma que se obtenga en un mismo día todas las muestras con diferentes grados de deterioro, para ser analizadas ese mismo día.

Para ambos tipos de diseño, hay que someter el producto a un mínimo de 3 condiciones diferentes de temperatura y humedad controlada, además de las condiciones normales de almacenamiento. La diferencia entre las temperaturas debe ser de 10° C

Conservar lo mejor posible una muestra que sirva como referencia que es con la que se va a comparar las muestras sometidas a diferentes condiciones aceleradas

Realizar mínimo 6 tiempos de muestreo. Se puede utilizar el método Gacula, MC 1975, donde se incrementan el número de muestras en el periodo en el cual se supone que el producto tenga mayores probabilidades de fallar. A mayor temperatura de almacenamiento, la frecuencia de muestreo debe ser mayor

Tipos de prueba a emplear: Las principales pruebas que se utilizan son:

1. Fisicoquímicas, ganancia de humedad, pérdida de propiedades físicas, nutrimentales, cambios de color, etc.

2. Microbiológicas

3. Sensoriales: discriminativas (jueces entrenados), escala (jueces entrenados), descriptivas (jueces entrenados) y

afectivas (consumidores objetivo)

 

El tipo de prueba dependerá del producto u objetivo del estudio. Por ejemplo:

  • Vida útil de una materia prima:

Definición: se refiere al tiempo que va desde la elaboración o cosecha de una materia prima hasta que es utilizada en el producto terminado. Tanto en las materias primas, como en el producto terminado, se debe garantizar que no presenten diferencias significativas respecto de una referencia fresca de los mismos.

Las materias primas se someten a pruebas discriminativas contra la muestra control, mantenida en refrigeración, y la muestra en estudio, mantenida en el empaque y simulando las condiciones reales a las que se sometería una vez lanzado el producto al mercado.

  • Vida útil de un nuevo producto terminado:

Es un estudio en el que se utilizan pruebas de escala que miden el grado de diferencia entre el control y la muestra sometida a estudio. Cuando el grado de diferencia pueda afectar la aceptación del consumidor, se lleva acabo una prueba afectiva, o de preferencia, entre el control y el producto en estudio. Si en ésta se encuentra una diferencia significativa a favor del producto fresco, el estudio se da por terminado.

Con los datos obtenidos de las pruebas de escala se pueden hacer proyecciones o cálculos para condiciones no estudiadas y determinar los factores que verdaderamente aceleran el deterioro o que afectan al producto, esto a través de análisis de regresión múltiple.

Al inicio y final del estudio se pueden realizar análisis descriptivos cuantitativos, para indicar los cambios que sufre el producto por el tiempo y condiciones del mismo. Al finalizar el estudio, se considera la respuesta de los consumidores ante el producto. Las percepciones que se reporten, ayudarán a visualizar cuáles cambios en el producto provocaron el rechazo o la no preferencia del consumidor.

  • Vida útil en una reformulación o cambio de empaque:

Si el producto actual y el reformulado no presentan diferencias significativas al hacerles una prueba discriminativa, ésta puede seguir siendo aplicada hasta el momento en que se presente una marcada diferencia entre los dos productos. A partir de ahí, será necesario implementar una prueba de escala para ambos contra su control, y ver la magnitud real de la diferencia y cuál de los dos presenta un mayor deterioro. Encontrar diferencias importantes entre dos formulaciones de un mismo producto, es equivalente a tener dos fórmulas independientes entre sí.

Cantidad de muestra: Es importante tomar en cuenta que todo producto que esté destinado para estudio respecto de las diferentes condiciones de almacenamiento y análisis, debe pertenecer al mismo código de producción. La cantidad de muestra requerida va a depender de:

  1. El tipo de estudio de vida útil para materias primas, nuevos productos, reformulaciones, cambios de empaque.
  2. El número y tipo de condiciones de almacenamiento que se quieran estudiar. En condiciones extremas se espera que el producto dure menos.
  3. El tiempo de vida útil esperado y los muestreos.
  4. El tipo de análisis que se quiera realizar (fisicoquímico, microbiológico, sensorial).
  5. El número de jueces entrenados y consumidores que participen en cada prueba sensorial.

Análisis de la información: Como resultado de estas múltiples evaluaciones se obtienen varios datos que deben ser observados para poder establecer las conclusiones del estudio y, en consecuencia, establecer el tiempo de vida de anaquel del producto.

En cuanto a los resultados sensoriales el que tiene mayor peso es el de las pruebas con consumidores. El resto de la información sirve como indicador de la magnitud o descripción de los cambios que sufre el alimento y el tiempo en el que se presentan. Al relacionar estos resultados con los de los consumidores se puede ver cuáles cambios son importantes para la decisión de quien adquirirá el producto. Por ejemplo, puede ser que una salsa de tomate en un periodo muy corto cambie en forma notoria de color y se obscurezca, y que este cambio no sea importante para el consumidor. Por lo tanto el producto no tendría que declararse como fuera de su vida útil.

Hay que considerar que se tendrán tantas fechas de caducidad como condiciones de estudio se hagan. Por ejemplo, si el producto es termosensible, en una zona de alta temperatura los cambios en el producto que afecten al consumidor se presentarán más rápido que en una zona de temperatura baja. Por esta razón es importante tomar en cuenta y estudiar las condiciones en las que se va a distribuir el producto para poder decidir qué tipo de vida útil es la más conveniente utilizar.

Vida útil acelerada

Se ha mencionado en repetidas ocasiones que existen pruebas de “vida útil acelerada" en las que se somete a los alimentos a condiciones extremas y a reacciones que no se presentarían en situaciones reales. Estas determinaciones tienen como limitante que solo se puede variar un factor climático, la temperatura, y se deja constante el factor humedad, cuando la interacción de ambos afecta simultáneamente a los productos.

Dichas estimaciones pueden utilizarse para medir velocidades de deterioro o dar idea de algunas equivalencias, como el tiempo de vida útil equivalente de un producto que se ha sometido a 30° C con respecto a ese mismo producto sometido a 20° C, con base en cinéticas de reacción.

Métodos cinéticos

Para poder tener resultados lógicos mediante los métodos cinéticos debemos hacer determinaciones de vida de anaquel en:

  • Productos que no se vean afectados por la humedad
  • Productos envasados en vidrio
  • Productos almacenados en condiciones con humedad constante variando solamente la temperatura
  • Tomar para la ecuación cinética el estimado de tiempo obtenido a través de las determinaciones de vida de anaquel ya explicadas, o medir la cinética de reacción en condiciones controladas

a ecuación básica de este método, que representa la pérdida de la calidad es:

En donde A = Calidad inicial, θ = tiempo, K = constante que depende de la humedad y la temperatura, en una ecuación de Arrhenius, y n = orden de reacción que define la posible dependencia de la velocidad de reacción con respecto a la cantidad de calidad.

Después de varias deducciones se puede determinar que el cálculo del deterioro de los alimentos sigue una línea recta, y en qué medida el deterioro de un producto a una temperatura dada es diferente que el de ese mismo a otra temperatura. La sensibilidad de los alimentos a la temperatura se puede visualizar en la siguiente gráfica, por la inclinación de la pendiente de la línea recta:

 

La medición de esta sensibilidad se llama Q10

Como la velocidad es inversamente proporcional al tiempo, el tiempo de vida útil se puede calcular como:

El resultado de esta ecuación nos da el factor de equivalencia, por ejemplo si las temperaturas de estudio fueran de 20 y 30°C, y como resultado obtuviéramos 1.5, querría decir que por cada mes de duración del producto a 30°C, se tendrá uno y medio meses a 20°C.

Sin embargo, los resultados de los estudios de vida útil bajo la metodología que se ha descrito, pueden utilizarse como base para futuros estudios de productos relacionados. Incluso mediante el análisis de regresión se pueden estimar los tiempos de vida útil que se obtendrían bajo condiciones no estudiadas.

Otra forma de “predecir" la vida útil de los alimentos, en la cual no ahondaremos en esta ocasión, es mediante modelaciones matemáticas y experimentaciones. En ese caso, al inicio del estudio se cuantifican en el producto algunos parámetros fisicoquímicos, como por ejemplo, la actividad de agua y la cantidad de oxigeno presente. Posteriormente los productos sin protección alguna se sometan a condiciones de almacenamiento reales pero controladas, y nuevamente con el uso de métodos sensoriales, se determina cuando el producto esté fuera de vida útil. En este punto es necesario volver a realizar las mediciones de humedad, oxigeno, etc. y comparar los resultados iniciales y finales para poder determinar las velocidades de absorción y/o los factores que realmente afectan al alimento. Este proceso permite seleccionar los envases adecuados de acuerdo con el tiempo de vida útil requerido y la protección que proporciona el material de envase.

Por último cabe mencionar que estos no son los únicos métodos para la determinación de vida útil, existen otro como los probabilísticos o el método de supervivencia.

CONCLUSIONES

La determinación de la vida de anaquel no solo se debe hacer por cumplir con la ley o para informar al consumidor. Existen otras razones para llevar acabo estos estudios, como que el propio productor conozca los cambios que ocurren en sus productos a través del tiempo, así como los factores que los provocan. Esta información les sirve como base en la toma de decisiones que van desde el tipo de empaque y la distribución, hasta el proceso que se debe tener de acuerdo con el mercado que se pretende alcanzar. Con estas herramientas es posible plantear desde la etapa del diseño el mínimo tiempo de vida de anaquel requerido, ya que los costos de reposición del producto en el punto de venta o el rechazo del consumidor por los cambios percibidos sensorialmente en el producto, son extremadamente altos. Estos cambios pueden incluso ser aprovechados por la competencia para mostrar las debilidades de determinado producto. En conclusión podemos afirmar que la determinación de la vida útil de un producto es relevante para la aceptación de un producto, su seguridad de consumo, lo que conlleva un beneficio para las empresas productoras y la tranquilidad para el consumidor.

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