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No hay empaque perfecto

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No hay empaque perfecto
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No hay empaque perfecto

Los consumidores de hoy se enfrentan a una serie de desafíos desde el momento en que entran a la tienda de comestibles

Los miles de paquetes están diseñados no solo para atraer y vender los productos, sino para mantener  la máxima calidad. El envasado de alimentos y bebidas hace hasta más de $ 70 mil millones del mercado de embalaje de los Estados Unidos y más de $ 200 mil millones en todo el mundo (Wilkinson 1998).

El empaquetado de papel y cartón es el material más común y generalmente considerado el más susceptible al ataque de insectos. El generalizado uso de estos materiales de empaque susceptibles para los productos alimenticios es importante porque las pérdidas por la infestación de insectos de los alimentos envasados es el costo total de cultivo, cosecha, transporte, procesamiento, y embalaje (Mullen y Mowery, 2000). Al desarrollar un paquete para un producto alimenticio, varios factores deben ser considerados. El tipo de paquete (rígido o flexible), la capacidad del paquete para mantener la comida, su calidad, costo y disponibilidad de materiales y la aceptación del consumidor son esenciales. A menudo un problema que se pasa por alto es la capacidad del paquete para volver a sellarse.

El empaquetado excesivo puede resultar en un gasto innecesario, mientras que los envases baratos pueden provocar infestación por insectos, microorganismos y reducir la calidad del producto. Los fabricantes de envases ahora están moviéndose hacia lo verde, o ambientalmente consciente, envasar al tiempo que se protege la comida desde el fabricante hasta el consumidor (Connolly 2011a).

Las preocupaciones de seguridad del producto incluyen la resistencia a la manipulación y problemas ambientales planteados en la fabricación y eliminación de los materiales. Reemplazar el papel – cartón con una bandeja envuelta en una película reducirá el uso de cartón en 150 toneladas (Connolly,2011a). La comodidad del cliente también es importante. Eso hace poco bien usar una lata que es difícil de abrir cuando una simple bolsa de plástico con un sello de cremallera lo puede hacer (Kindle 2001).

Cualquier estudio integral del control de insectos en la industria alimentaria debe considerar la eliminación o prevención de la infestación de insectos. La mayoría de los alimentos son presentados al consumidor en envases que están expuestos a la infestación desde el punto de fabricante hasta que es consumido. El empaque no solo debe proteger el producto, sino que también sea atractivo para el consumidor. El producto terminado tiene un valor agregado porque es la suma del cultivo, cosecha, procesamiento, almacenamiento y transporte hasta el consumidor.

En la década de 1950 y 1960 los pesticidas se usaron para protegerse contra la infestación. Luego vino el descubrimiento de que los pesticidas pueden migrar a través de papel y cartón. Entonces en las últimas décadas ha quedado claro que el uso de productos químicos tóxicos en los envases de consumo ya no es una opción viable.

Muchos consumidores han experimentado la apertura de una caja de galletas o una bolsa de harina para descubrir una próspera colonia de polillas, escarabajos de la harina u otros insectos. Aún peor es la sensación de comer un bol de cereal de desayuno y encontrar pequeños insectos que se retuercen flotando en la leche. Aunque el procesador de alimentos puede tomar todas las precauciones posibles para empaquetar un producto libre de insectos, a menudo no tiene control sobre el producto durante el envío y el almacenamiento. Los consumidores son especialmente sensibles a estos problemas, y los fabricantes están interesados en proporcionar al consumidor productos de alta calidad que cumplen sus necesidades. Los consumidores suelen responsabilizar al fabricante de la infestación de insectos, independientemente de dónde o cómo se infestó el paquete (Highland) 1984). Los fabricantes saben que si el consumidor encuentra un insecto en un paquete de cereal, puede hacer una impresión duradera y a menudo irreversible, y puede resultar en la pérdida de un cliente.

Un fabricante de alimentos para mascotas reportó recientemente $ 1 millón en pérdidas en un año en una línea de productos debido a la infestación de insectos. Muchas compañías han implementado programas de pruebas de paquetes para mejorar la resistencia de los paquetes al ataque de los insectos (Mullen y Mowery 2000). El empaquetado resistente a los insectos es la forma más común de prevenir la infestación de insectos sin usar insecticidas o repelentes (Mullen y Highland 1988). La infestación de insectos es a menudo el resultado de problemas relacionados con el transporte, o almacenamiento prolongado en condiciones inferiores a las óptimas en el almacén o en el estante de una tienda de comestibles.

Desde 1990 las pérdidas relacionadas con insectos en alimentos para mascotas han disminuido con el uso de empaques resistentes a insectos. Los paquetes están diseñados para proteger los productos alimenticios desde el fabricante hasta el consumidor, un proceso que puede abarcar varios años. Infortunadamente, no hay un paquete perfecto que proporcione la protección necesaria para todos los productos en todas las condiciones. Los paquetes son generalmente adaptados para adaptarse al producto que se protege. El valor del producto, el tiempo que debe ser protegido, la economía de entregar una alta calidad de producto al consumidor, y otros factores deben ser considerados al diseñar y desarrollar embalajes resistentes a insecticidas.

Biología de los insectos de producto almacenado

La mayoría de las plagas de insectos de productos almacenados son cosmopolitas. Se han establecido en todo el mundo a través del comercio internacional (Highland 1977). Para sobrevivir, muchas especies de insectos de productos almacenados infestan los alimentos envasados donde tienen un amplio suministro de alimento para la descendencia y donde están protegidos de los productos químicos que solían matarlos. Debido a las prácticas de distribución, los productos contaminados a menudo se pueden mover de una ubicación geográfica a otra. En almacenes locales y tiendas minoristas, las infestaciones pueden propagarse de paquete a paquete. Mientras que los productos alimenticios pueden infestarse en cualquier punto del canal de comercialización, es más probable que se infesten durante los periodos de almacenamiento. Algunos productos son más susceptibles a la infestación de insectos que otros. Estos productos pueden servir como reservorios de insectos, lo que lleva a la infestación de otros productos (Highland 1984). Los alimentos secos para mascotas y el alpiste son a menudo fuentes de infestación. La mayoría de alimentos para mascotas se empacan en bolsas de papel de varias capas que generalmente no son muy resistentes a los insectos porque les falta sellos y cierres adecuados. La comida también puede infestarse durante el envío en camiones, vagones de ferrocarril y buques, así como durante el almacenamiento al por menor, o incluso en la casa.

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Cómo entran los insectos en los paquetes

Para comenzar una discusión sobre los envases resistentes a los insectos, es importante entender las plagas de insectos que más comúnmente atacan a los alimentos envasados. Highland (1984, 1991) separó las plagas de los paquetes en dos categorías, penetradores e invasores (Tabla 1). Los invasores son insectos que típicamente tienen partes bucales débilmente desarrolladas en las etapas larval y adulta (Wohlgemuth) 1979). Los invasores representan más del 75% de las infestaciones (Collins 1963). Los invasores comúnmente ingresan a los paquetes a través de las aberturas resultantes por daños mecánicos, sellos defectuosos o agujeros hechos por otros insectos que penetran en el paquete (Mullen y Highland 1988). Las larvas recién nacidas de los invasores suelen causar el mayor daño porque pueden caber a través de agujeros tan pequeños como 0.1 mm de ancho (Wohlgemuth 1979). La penetración del insecto típico en los materiales de envasado de alimentos se muestra en Brickley et al. (1973) y se ilustra en la Figura 1. La mayoría de las infestaciones son el resultado de la invasión a través de costuras y cierres, y rara vez a través de penetraciones (Mullen 1997). Por ejemplo, se ha demostrado que el escarabajo del grano ingresa al empaque a través de aberturas de menos de 1 mm de diámetro, y el escarabajo adulto de la harina roja puede entrar en los agujeros del embalaje de menos de 1.35 mm de diámetro (Cline y Highland 1981). Muchos insectos prefieren poner huevos en espacios reducidos, como los formados cuando las bolsas de papel o cartones de cartón multi capas se pliegan para crear cierres Estos refugios proporcionan un lugar seguro para poner huevos y también dan a las larvas recién eclosionadas una ubicación ideal para invadir los paquetes.

Tabla 1. Clasificación de las plagas que infestan comúnmente los alimentos envasados

Penetradores
Los insectos clasificados como penetradores son aquellos que pueden masticar los agujeros directamente en los materiales de embalaje. Los penetradores son más peligrosos en la etapa larval, aunque algunas especies de escarabajos también pueden ser peligrosos como adultos (Wohlgemuth 1979). Insectos como el barrenador de grano menor, Rhyzopertha dominica (Fab.); el escarabajo cigarrillo, Lasioderma serricorne (Fab.); El escarabajo de bodega, Trogoderma variabile Ballion; el gorgojo del arroz, Sitophilus oryzae (L.); el cadelle, Tenebroides mauritanicus (Linnaeus); y las larvas de la polilla del arroz , Corcyra cephalonica (Stainton), son conocidos por ser buenos penetradores de paquetes y son capaces de pasar a través de una o más capas de envases de materiales flexibles. Las larvas de la polilla de la India, Plodia interpunctella (Hübner), en algunas condiciones son también buenos penetradores y puede ser la más seria de las plagas de alimentos envasados (Mullen y Highland 1988, Mueller 1998). El escarabajo de almacén, clasificado como penetrador, es más especializado en los productos alimenticios que éste infesta y a menudo se encuentra en paquetes de alimentos secos para mascotas y pastas secas. Puede crear un problema adicional para el consumidor porque las pieles fundidas de las larvas pueden causar reacciones alérgicas El escarabajo de farmacia, Stegobium paneceum (L.), es un fuerte penetrador e infesta una gran variedad de alimentos (Highland 1991).

Invasores
Otras especies se clasifican como invasoras y entran en paquetes a través de aperturas existentes. Algunos invasores comunes incluyen el escarabajo de grano serrado, Oryzaephilus surinamensis (Linnaeus); el escarabajo de harina roja, Tribolium castaneum (Herbst); el escarabajo de la harina, T. confusum Jacquelin du Val; y el escarabajo de grano plano, Cryptolestes pusillus (Schoenherr) (Mullen y Highland 1988). Los invasores más importantes son las larvas del género Tribolium (escarabajos de harina), el género Oryzaephilus (escarabajos del grano) y larvas de polilla recién eclosionadas (Wohlgemuth 1979).

Las clasificaciones anteriores de invasores y penetradores se usan regularmente para describir plagas de empaque, pero estas clasificaciones son realmente artificiales, porque algunos invasores pueden convertirse en penetradores en ciertas circunstancias, y viceversa. En algunas circunstancias, las larvas de la polilla de la harina de la India y la polilla de la almendra penetran paquetes. Las larvas son generalmente clasificadas como invasores, aunque en ciertas circunstancias, también pueden ser penetradores (Mullen y Mowery 2000). Tanto penetradores e invasores explotarán los defectos del paquete u otras aperturas existentes para llegar a un producto alimenticio, y algunos invasores pueden masticar directamente en materiales de embalaje débiles como papel y celofán.

Considerando que la infestación de insectos de productos alimenticios almacenados es de tal importancia para la industria, desproporcionadamente poco se ha hecho para describir el comportamiento y los mecanismos por los cuales los insectos invaden productos empaquetados. Aunque generalmente se piensa que los invasores ingresan en los paquetes a través de las aperturas existentes, hay poca información disponible para apoyar esta creencia.

Mecanismo de entrada

Aparte de las polillas adultas de productos almacenados, que no se alimentan, la mayoría de los adultos y larvas de insectos de producto almacenado se alimentan para sostenerse. Al enfrentarse con los paquetes de alimentos para el consumidor, tanto los invasores como los penetradores aprovecharán cualquier tipo de apertura en un material de embalaje para ganar entrada. Estas aberturas pueden formarse como resultado de la masticación de penetradores, como rasgaduras, o como punciones resultantes del desgaste normal durante el proceso de manipulación. Las aberturas en el empaque también se pueden ser hechas deliberadamente por el fabricante en forma de «Respiraderos» que permiten la igualación de presión. De esta manera, el fabricante puede evitar el estallido o el encogimiento de paquetes de alimentos durante el envío por cambios altitudes y temperaturas.
En la mayoría de los casos, las plagas de insectos ingresan en los paquetes a través de aperturas existentes que se crean a partir de sellos pobres, aberturas hechas por otros insectos, daños mecánicos. La mayoría de las infestaciones son el resultado de la invasión a través de costuras y cierres, y rara vez a través de penetraciones (Mullen 1997). Muchos insectos prefieren poner huevos en espacios reducidos, como los que se forman cuando las paredes múltiples de las bolsas de papel o los cartones de cartón están doblados para crear cierres Estos refugios proporcionan un lugar seguro poner huevos y también dar a las larvas recién eclosionadas una ubicación ideal para invadir los paquetes.

Escape de olor a través de aberturas

La olfacción es el medio por el cual los insectos de producto almacenado identifican productos alimenticios de consumo envasados, como un lugar en el que llevar a cabo funciones importantes de vida como encontrar comida, buscar pareja y oviposición. Cuando un insecto «huele» comida, intentará alcanzarlo. Los orificios de ventilación hechos para reducir el estallido también permiten que los olores escapen y a menudo proporcionan a las plagas de insectos un punto de acceso. Las larvas de insectos de producto almacenado son muy pequeñas y pueden ingresar paquetes a través de las aberturas más pequeñas (Barrer y Jay 1980) y pueden agrandar estas aperturas para obtener acceso.

Cuando las hembras de la Ephestia cautella no pueden obtener acceso directo al grano, se cree que ovipositarían en las inmediaciones de la abertura a través de la cual se encuentra el escape de olor a comida, posiblemente para permitir el acceso de algunas larvas al grano al nacer (Barrer y Jay 1980). Se han mostrado que hembras de escarabajo apareadas con dientes de sierra tienen una respuesta más rápida al olor de la algarroba destilada que las hembras vírgenes (White 1989). Se ha especulado que las hembras escarabajo apareadas responden más rápidamente al olor a comida debido al mayor esfuerzo invertido en la producción de huevos (White 1989).

La edad de los insectos también tiene un efecto en la respuesta al olor de los alimentos. White (1989) determinó que los escarabajos de grano serrado de dos días mostraron una significativa preferencia por el olor del destilado de algarroba, y la respuesta aumentó con los de edad adulta de hasta 16 a 20 días.

Diseño del paquete

La mayoría de los artículos alimenticios no perecederos se envían en paquetes de tamaño de consumidor y la mayoría de estos, con la excepción de los alimentos enlatados, son susceptibles al ataque de los insectos (Mullen 1994). Los sellos y cierres a menudo pueden mejorarse cambiando los patrones de pegamento o el tipo de pegamento utilizado. Generalmente un patrón de pegamento que forma un sello completo sin canales es la más resistente a los insectos. Se deben evitar pliegues y hebillas porque debilitan el material y proporcion un acceso más fácil a las plagas de insectos (Wohlgemuth 1979). La resistencia a los insectos también se puede mejorar envolviendo los paquetes con materiales tales como películas orientadas de polipropileno (Mullen y Mowery 2000). Al someter barras de snack a la infestación por larvas de polillas de harina de India, las barras con envolturas retráctiles perfectas permanecieron no infestadas durante 28 días en comparación con aquellos con defectos en la envoltura retráctil (Davis y Pettitt 2002).
Para maximizar la efectividad de las envolturas, deben ajustarse bien alrededor del paquete. Si las envolturas no están completamente selladas, los insectos a menudo pueden ganar entrada en las esquinas de aletas dobladas. Si la envoltura está sellada herméticamente, el movimiento de los insectos se restringe, reduciendo las posibilidades de infestación. Aunque es imposible evitar puntos vulnerables, es importante estar al tanto de los problemas que pueden causar. Otro medio para desalentar la infestación de insectos es a través del uso de barreras de olor (Mullen 1994). Se puede evitar que los olores de los alimentos se escapen del paquete mediante el uso de materiales de barrera, lo que resulta en un paquete que es «invisible» para la invasión de insectos. El embalaje flexible con acrílico, PVdC (cloruro de polivinilideno) o EVOH (vinilo de etileno) alcohol) pueden mejorar la retención del olor (Sacharow y Brody 1987). Estos materiales han sido utilizados con algo de éxito. Cualquier defecto en el paquete negará las cualidades a prueba de olor del paquete (Mullen y Highland 1988). Estudios informados por Mullen (1997) mostraron que cuando las barreras de olor se utilizan para proteger un producto básico, solo aquellos paquetes con defectos fueron infestados.

Materiales de embalaje

Los productos alimenticios se envasan en una amplia variedad de papel y materiales plásticos. Nuevos materiales son constantemente siendo agregados a la lista y son demasiado numerosos para discutirlos en detalle. El papel sigue siendo uno de los productos más ampliamente utilizados y sin duda es uno de los materiales más fácilmente penetrables. El papel se usa a menudo con papel de aluminio y polietileno para formar paquetes de múltiples paredes.

Este tipo de empaque se encuentra a menudo en bolsas de alimentos para mascotas. El papel ofrece poca resistencia a la penetración de insectos aunque proporciona una fuerza excelente, sirve como una barrera contra la humedad, y puede ser a prueba de grasa. Las bolsas con una capa interna sellable por calor se puede sellar, pero las capas externas deben doblarse y pegarse. El sellado con colgantes finales de estos paquetes proporcionan a los insectos un área protegida en la cual sus huevos pueden ser depositados.
Cuando las larvas jóvenes emergen, a menudo tienen pequeños problemas para ingresar al paquete a través de las aperturas existentes que ocurren en paquetes comercialmente sellados. Estas diminutas aperturas, que existen en la mayoría del embalaje flexible, permiten que los olores escapen y atraigan plagas. A menudo son lo suficientemente grandes como para permitir la entrada de las larvas del primer estadio de la mayoría de los insectos de productos almacenados. Un paquete hermético bien sellado puede crear problemas adicionales. Cambios en la presión del aire o la temperatura puede crear una hinchazón o una contracción del paquete (Wohlgemuth 1979). Esto es a menudo evitado insertando pequeños orificios de ventilación para permitir que la presión se estabilice. Estos orificios de ventilación se comportan como un sello imperfecto y a menudo puede proporcionar acceso a insectos invasores Este efecto se puede evitar creando un camino tortuoso para los insectos. Uno de los métodos más simples para crear un camino tortuoso es el uso de un sello térmico doble creado para que haya respiraderos en los extremos opuestos de cada sello. Este método ha sido demostrado para permitir la igualación de presión al tiempo que limita la infestación de insectos. El celofán es una de las películas plásticas comercializadas más antiguas. Las características físicas deseables del celofán incluyen transparencia, claridad, y sellabilidad térmica. Muchos de estos atributos faltaban hasta que la nitrocelulosa se desarrolló en 1927 (Sacharow y Brody 1987). Estudios sobre las envolturas de paquetes de celofán conducidos en el USDA Grain, Centro de Investigación de Marketing y Producción en Manhattan, Kan., Han demostrado que tanto la comida seca para gatos como las pasas empacadas en celofán eran muy susceptibles a la penetración de una variedad de insectos de productos almacenados incluyendo la polilla de la India, P. interpunctella, el escarabajo de almacén, T. variable, y el escarabajo cigarrillo, L. serricorne.

El papel y el celofán son probablemente los menos resistentes a la penetración de insectos en los materiales de embalaje flexible en uso hoy. Dependiendo de las condiciones del medio ambiente, algunas especies de insectos pueden penetrar papel kraft en menos de un día (Highland 1984). Añadir la construcción de capas múltiples agrega poco a la resistencia.

Un estudio reciente que compara el comercial estándar de bolsas de papel multipared, multipared impreso reverso, y bolsas de tejido polivinílicos invertidos para aumentar la resistencia a la infestación de la polilla de la harina de la India ilustra la necesidad de una investigación más extensa para desarrollar envases mejorados (Vardeman no publicado), como se ilustra en la Tabla 2.

Tabla 2. Porcentaje de bolsas infestadas con respecto a cada tipo y el número promedio de polillas de la India (IMM) encontrado dentro de cada bolsa.

El poliéster (PET), desarrollado por primera vez en 1941, tiene buena resistencia a la penetración de insectos, pero su uso en envases ha sido limitado debido a un costo más alto, menos cobertura por libra de material y propiedades de contracción limitada (Sacharow y Griffin 1973).

En años recientes ha habido un aumento dramático en el uso de PET y PET metalizado en envases flexibles (Highland 1978). El Cloruro de polivinilideno (PVDC), es una buena barrera contra los olores, cuando se usa solo, es una barrera pobre a los insectos; sin embargo, los laminados que contienen poliéster y Saran proporcionan una muy buena protección contra la penetración de insectos cuando el lado del poliéster estaba expuesto a insectos (Rao et al 1972). El uso de este material en el empaque hoy está en aplicaciones refrigeradas o congeladas. Las películas de polímero flexible usadas en los empaques pueden ser penetradas por una o más especies de insectos. Las MRE (comidas listas para comer) raciones militares, están envasadas en polietileno de 10 mil y generalmente son resistentes a penetración, pero bajo condiciones extremadamente concurridas de adultos del escarabajo rojo de la harina se sabe que penetran estos paquetes. Incluso los laminados pueden ser susceptibles al ataque de insectos. El plástico tiene varias ventajas sobre papel para embalaje.

Por ejemplo, puede garantizar que los materiales contenidos permanecerán en su condición original. Los paquetes de plástico pueden ser coloridos, atractivos, y hechos en diferentes tamaños y formas. Trabajo hecho en el USDA en Manhattan, Kan., ha demostrado que muchos materiales plásticos resisten la infestación por la mayoría plagas de productos almacenados. Recientemente, las bolsas de plástico de pie se han vuelto populares. Las bolsas han demostrado ser muy resistentes a la penetración de insectos. Las bolsas verticales con cremallera hechas de un poliéster / laminado de aluminio / nylon / polipropileno ofrecen un paquete extremadamente fuerte y liviano, (Connolly 2011b) y una excelente resistencia a los insectos. Estudios anteriores por Cline (1978) demostraron que la supervivencia de los insectos bolsas herméticas de plástico se redujo y que no hay insectos sobrevivientes en paquetes no penetrados después de 12 semanas. VanRyckeghem (2011) enumeró varios materiales de embalaje de uso común y su resistencia a la penetración por insectos (Tabla 3).

Repelentes

Los repelentes, como la palabra lo implica, tienen las características de repeler la entrada de insectos o el movimiento a través de una superficie tratada. El uso de recubrimientos repelentes en paquetes para prevenir la infestación de insectos es un área en la que investigación adicional debe llevarse a cabo. En 1978 Highland enumeró el desarrollo de tratamientos repelentes como prioridad. A través de los años, muchas formulaciones de repelentes tienen sido ensayadas con poco o ningún éxito. Estudios realizados por el autor principal incluyeron compuestos naturales y sintéticos. Estos compuestos incluían Aceite de neem, salicilato de metilo, derivados de DEET y reguladores del crecimiento de insectos. Muchos de estos compuestos fueron efectivos en pruebas de elección de laboratorio.

Los olores de comida de los paquetes ya sea muy reducidos o completamente, eliminó la efectividad del tratamiento repelente. Otro problema es la migración de compuestos del repelente a través del material de embalaje. Recientemente, el salicilato de metilo (Repellcoat ™) fue patentado (Radwan y Allin 1997) y recibió la aprobación por la EPA y la FDA como un tratamiento al paquete. Esto fue particularmente significativo porque representa la primera aprobación y debe hacer más fácil que otros materiales sean aprobados. En 2009 ProvisionGard ™ aprobado por la EPA, que usa el IGR methoprene y que ahora está siendo considerado para usarse en muchas aplicaciones de paquete. La ProvisionGardTM ha demostrado ser eficaz para reducir la entrada de la polilla de la India en envases de envío a granel en un 99.5%.

Resumen

Los alimentos envasados se enfrentan a muchos desafíos antes de que finalmente se consumen. Estos incluyen defectos del paquete durante la fabricación, manejo inadecuado durante el envío, condiciones de almacenamiento inadecuadas, falta de condiciones en la rotación del producto y sellado inadecuado en el hogar. Mayores restricciones en el uso de pesticidas y énfasis en el saneamiento pueden verse un tanto obstaculizados por exigentes horarios de producción, por lo que el desarrollo de envases resistentes a los insectos es cada vez de mayor importancia tanto para el consumidor como para el fabricante.

El consumidor tiene asegurada la comida libre de insectos, y el fabricante está protegido contra la pérdida de su buen nombre y las demandas derivadas de infestaciones de insectos en envases de tamaño de consumidor. Futuras investigaciones en esta área conducirán al desarrollo de una mayor eficacia de los métodos de envasado para garantizar que los alimentos envasados permanezcan libres de insectos hasta que se consuma.

 

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