Novas Tendencias Para Embalagens de Alimentos

B.CEPPA, Curitiba, v. 28, n. 1, p. 69-84, jan./jun. 2010

* Mestre em Engenharia Qumica, Departamento de Tecnologia de Polmero, Universidade Estadual deCampinas (UNICAMP), Campinas, SP (e-mail: [email protected]).

** Doutora em Tecnologia de Alimentos, Departamento de Tecnologia de Polmero, UNICAMP, Campinas,SP (e-mail: [email protected]).

NOVAS TENDNCIAS EM EMBALAGENSPARA ALIMENTOS: REVISO

LILIAN RODRIGUES BRAGA*LEILA PERES**

O presente estudo teve como objetivo apresentaras mais recentes tendncias do setor deembalagens alimentcias no mercado nacional einternacional. Foram abordados os conceitos deembalagens ativas e inteligentes, assim como suasfunes, a composio, o formato, as reaesqumicas envolvidas, a forma de atuao de algunstipos de embalagens, aplicaes e os benefciosda sua utilizao pela indstria de alimentos. Essasembalagens so planejadas e permitem interaescom os alimentos a fim de manter a qualidade, aintegridade, o frescor e a segurana do produtoembalado. As inovaes tecnolgicas j soestabelecidas e bem aceitas em alguns pases econferem benefcios conservao de grandevariedade de alimentos. No Brasil, essasembalagens so tecnologias emergentes que estoem fase de adaptao no mercado nacional e dedesenvolvimento por meio da pesquisa de novosmecanismos que podem ser empregados nas maisdiversas aplicaes.

PALAVRAS-CHAVES: EMBALAGEM PARA ALIMENTOS; EMBALAGEM ATIVA; EMBALAGEM INTELIGENTE;VIDA-DE-PRATELEIRA.

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1 INTRODUO

sabido que uma das principais funes da embalagem preservar ao mximo a qualidadedo produto, criando condies que minimizem as alteraes qumicas, bioqumicas e microbiolgicasvisando aumentar seu tempo de vida til (OLIVEIRA e OLIVEIRA, 2004). As embalagens convencionaisexercem quatro funes bsicas (Figura 1): conter, proteger, comunicar e conferir convenincia (YAM,TAKHISTOV e MILTZ, 2005) com mnima interao entre a embalagem e o contedo durante as etapasde armazenamento e distribuio. Contudo, as embalagens convencionais lentamente esto perdendoespao para as embalagens ativas e inteligentes que interagem diretamente com o produto. Pormeio dessa interao, essas embalagens podem prolongar a vida-de-prateleira dos produtos, assegurarsua qualidade e proporcionar maiores informaes aos consumidores sobre o estado final do produtoquando comparadas s embalagens convencionais.

FIGURA 1 - FUNES BSICAS DAS EMBALAGENS E INTERFACES DE ATUAO DASEMBALAGENS ATIVAS E INTELIGENTES

Fonte: Adaptado de YAM, TAKHISTOV e MILTZ (2005).

Embalagem ativa, conceito inovador, pode ser definida como o tipo de embalagem que mudaas condies do ambiente que cerca o alimento para prolongar a sua vida til, manter as propriedadessensoriais e de segurana, enquanto conserva a qualidade do alimento (VERMEIREN et al., 1999).Podem ser classificadas em sistemas absorvedores e sistemas emissores (Tabela 1). Os sistemasabsorvedores removem compostos indesejveis que aceleram a degradao do produto alimentciocomo: oxignio, excesso de gua, etileno, dixido de carbono e outros compostos especficos. Ossistemas emissores adicionam ativamente compostos ao produto embalado ou ao espao livre daembalagem como: dixido de carbono, etanol, antioxidantes ou conservantes, entre outros (VERMEIRENet al., 1999; KRUIJF et al., 2002).

Embalagem inteligente constitui sistema que monitora as condies do alimento em temporeal, dando informaes sobre sua qualidade durante o transporte e armazenagem (KRUIJF et al.,2002). Exemplos so os indicadores de temperatura, tempo-temperatura, frescor, microrganismospatognicos, oxignio, alm de sensores e biossensores (Tabela 2) (AHVENAINEN, 2003). Aaplicao dessas embalagens em alimentos proporciona aumento significativo da quantidade deinformaes que o consumidor pode obter por meio da embalagem e tambm facilita a transmisso,

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pois a qualidade do produto pode ser informada apenas pela colorao da etiqueta presente naembalagem.

TABELA 1 - EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENS ATIVAS E APLICAES

Fonte: Adaptado de AHVENAINEN, 2003; ROBERTSON, 2006; OZDEMIR e FLOROS, 2004.

As novas propostas de embalagens tm como objetivo contribuir com as prticas modernasde venda e distribuio dos produtos como, por exemplo, vendas pela Internet e a internacionalizaode mercados, que resultam num aumento das distncias de distribuio e longos perodos deestocagem.

Este artigo teve por finalidade apresentar as novas tendncias em embalagens ativas eembalagens inteligentes, descrevendo conceitos, mecanismos de funcionamento, enfatizando suasprincipais funes e aplicaes no setor alimentcio.

Embalagens Ativas Principais Componentes Aplicaes

Absorvedor de oxignio

Ps de ferro, cido ascrbico, compostos

organometlicos, glicose-oxidase, etanol-

oxidase

Produtos de panificao,

caf, ch, leite em p,

queijos, produtos crneos

Absorvedor de etileno Permanganato de potssio, carvo ativado,

slica gel, zelito, argila Frutas e hortalias

Absorvedor de umidade Propilenoglicol, poli (lcool vinlico), slica

gel, terra diatomcea, argila

Frutas, vegetais, produtos

congelados e de panificao

Absorvedor de dixido de

carbono

Hidrxido de clcio + hidrxido de sdio ou

hidrxido de potssio, xido de clcio e

slica gel

Caf torrado, produtos

desidratados

Emissores de etanol Etanol Produtos de panificao,

peixe

Liberadores e conservantes

antimicrobianos

Sorbatos, benzoatos, propionatos, etanol,

oznio, perxido, dixido de enxofre,

antibiticos, zelito de prata, enzimas

Carne, peixe, queijo, frutas

secas e produtos de

panificao

Emissores de dixido de

carbono

cido ascrbico, carbonato de ferro +

haleto metlico

Frutas e hortalias, peixes,

carnes e aves


TABELA 2 - EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENSINTELIGENTES E APLICAES

Fonte: AHVENAINEN (2003).

2 EMBALAGENS ATIVAS

As embalagens ativas vm sendo utilizadas em produtos crneos, massas frescas e pes,nozes e similares, queijos, frutas, hortalias frescas e sucos, entre outros (SARANTPOULOS et al.,1996). Cada alimento tem seu prprio mecanismo de degradao, que varia em funo da suacomposio e processamento. Portanto, diversos processos podem ser observados no interior dasembalagens que vo depender das propriedades do alimento e da forma como ele interage com oambiente que o cerca. A fim de minimizar a degradao desses produtos, diversos mecanismospodem ser utilizados, sendo uma das principais maneiras o controle da composio de gases evapores que cercam o produto.

De acordo com SARANTPOULOS et al. (1996), a embalagem ativa deve atender aos seguintesrequisitos: (a) ser segura em termos de sade pblica; (b) absorver/emitir o gs ou vapor de interesse emvelocidade apropriada; (c) apresentar alta capacidade de absoro do gs ou vapor de interesse; (d) noacarretar reaes paralelas desfavorveis; (e) no causar alteraes organolpticas no produto; (f) manter-se estvel durante a estocagem; (g) ser compacta; e (h) apresentar custo compatvel com a aplicao.

Como apresentado na Tabela 1 existem diversos tipos de embalagens ativas que variam emsua composio e forma de fabricao.

2.1 ABSORVEDOR DE OXIGNIO

Muitos produtos alimentcios so sensveis ao oxignio (O2) e a presena de altos nveis podefacilitar o crescimento microbiano, desenvolvimento de sabores e odores indesejveis, mudanas nacor e perda nutricional, causando reduo significativa na vida-de-prateleira do alimento (OZDEMIR eFLOROS, 2004).

Para minimizar o contato do alimento com o oxignio, os mtodos de acondicionamento avcuo, inertizao e atmosfera modificada, entre outros, so aplicados na indstria de alimentos paraa excluso de O2 no espao livre da embalagem (SMITH, RAMASWAMY e SIMPSON, 1990). Porm,

Embalagens Inteligentes Principais Componentes Aplicaes

Indicadores de crescimento de microrganismos

Corantes de pH, todos os tipos de corantes que reagem com

metablitos (volteis e no volteis)

Alimentos perecveis (peixes, carnes e aves)

Indicadores de oxignio Tintas redox, enzimticos, corantes de pH

Alimentos estocados em baixas concentraes de

oxignio

Indicador de dixido de carbono Qumicos Embalagens de alimentos

com atmosfera modificada ou controlada

Indicadores de tempo-temperatura Mecnicos, qumicos e enzimticos Alimentos congelados e refrigerados

Indicadores patognicos

Vrios mtodos qumicos e imunoqumicos reagem com toxina

Alimentos perecveis como carnes, peixes e aves


esses mtodos fsicos de eliminao de O2 no tm demonstrado efeito satisfatrio para alguns produtosporque deixam traos de 2 a 3% de oxignio que permanecem no interior da embalagem, alm deimplicarem em custo consideravelmente alto. A deteriorao de sabor, odor, cor e a proliferao defungos e bactrias ocorrem mesmo em baixas concentraes de oxignio (ABE e KONDOH, 1989).

A tecnologia que substitui ou complementa os mtodos fsicos de eliminao de O2 o uso doabsorvedor de oxignio (do ingls, oxygen scavenger), que reduz significativamente o teor de oxigniono interior da embalagem para nveis inferiores a 0,01% (100 ppm) e, ainda, mantm esses nveisdurante a estocagem, o que conserva a qualidade original do produto embalado e prolonga sua vida-de-prateleira (ABE e KONDOH, 1989; VERMEIREN et al., 1999).

Os absorvedores de oxignio podem, estruturalmente, ser encontrados nas formas de sachs,etiquetas ou rtulos (labels), filmes, carto e vedantes para tampas (liners) (AHVENAINEN, 2003;BRODY, 2001; ROONEY, 1995). Em geral, as tecnologias de absoro de oxignio existentes envolvemum dos seguintes mecanismos: oxidao do cido ascrbico, do ferro em p, oxidao enzimtica decidos graxos insaturados (cido oleico e linoleico, por exemplo) e combinaes desses processos(KRUIJF et al., 2002).

Na Tabela 3 so apresentadas algumas empresas que produzem absorvedores de oxignio deuso comercial e em diferentes formatos. Nos casos em que o absorvedor de oxignio se encontra naforma de carto, etiqueta ou sach, o absorvedor constitui componente individual que colocado como alimento dentro da embalagem. Nos casos em que o princpio ativo incorporado ao material deembalagem, o absorvedor de oxignio faz parte da embalagem ou da barreira que separa o produto doambiente externo (propriamente dito).

TABELA 3 - EXEMPLOS DE ABSORVEDORES DE OXIGNIO DE USO COMERCIAL EM DIFERENTES FORMATOS

Fonte: SUPPAKUL et al. (2003).

Forma Nome Comercial Companhia

Carto Ageless Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japo)

Darex Grace Performance Chemical (EUA)

PureSeal Advanced Oxygen Technologies Inc. (EUA) Liners (vedantes) para tampas

Smartcap Advanced Oxygen Technologies Inc. (EUA)

Bioka Bioka Ltd (Finlndia)

OS2000 Sealed Air Corporation (EUA) Filmes

ZERO2TM CSIRO and VisyPak (Austrlia)

Ageless Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japo)

FreshMax Multisorb Technologies Inc. (EUA) Etiquetas

ATCO Standa industrie (Frana)

Ageless Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japo)

Bioka Bioka Ltd (Finlndia)

Freshilizer Toppan Printing Co. (Japo)

Oxysorb Pillsbury Co. (EUA)

Sachs

Vitalon2 Toagosei Chemical Co. (Japo)


Cerca de 90% dos absorvedores de oxignio disponveis comercialmente tm a forma desachs, que contm agentes redutores como xido de ferro, carbonato ou outros compostos ferrosose de platina. Formulaes menos econmicas, utilizando cido ascrbico e seus sais, tm sidodesenvolvidas com o intuito de solucionar problemas com a transferncia de odor/sabor para os alimentose de detectores de metais que representam problema com a fiscalizao principalmente em exportaes(SMITH, 1993; SARANTPOULOS et al., 1996).

O absorvedor de oxignio base de ferro foi patenteado em 1943, sendo desenvolvido ecomercializado pela Mitsubishi Gas Chemical Inc. na forma de sach em 1977 (YOSHIKAWA et al.,1978). O material do sach, altamente permevel ao oxignio e ao vapor de gua, consome emcondies apropriadas de umidade o oxignio residual totalmente para formar xido de ferro estvel.As principais reaes envolvidas no mecanismo de oxidao podem ser visualizadas nas equaesqumicas de 1 a 6 (ROBERTSON, 2006):

Fe JJJJJ Fe+2 + 2e (1)1/2 O2 + 2H2O + 2e JJJJJ 2OH (2)Fe+2 + 2OH JJJJJ Fe(OH)2 (3)Fe+2 (OH)2 + 1/4O2 + 1/2 H2O J Fe(OH)3 (4)Fe + 3/4O2 + 3/2H2O JJJJJ Fe(OH)3 (5)2Fe(OH)3 JJJJJ Fe2O3.3H2O (6)

importante observar que apesar das equaes qumicas de 1 a 6 serem simples, o processode absoro pode ser considerado complexo. Ele envolve a absoro de umidade pelos componentesdo sach, ao de eletrlitos que no so explcitos nessas equaes, reaes envolvendo as fasesslidas, lquidas e gasosas na superfcie dos componentes do sach, alm dos processos de difusodo oxignio atravs da membrana que constitui o sach.

A velocidade da reao do oxignio pode ser classificada como de efeito imediato, geral ou lento,conforme o tempo mdio de absoro de 0,5 - 1 dia, 1 - 4 dias e 4 - 6 dias, respectivamente. Exemplos detipos de absorvedores de oxignio e sua velocidade de absoro so apresentados na Tabela 4. O tempode reao depende da temperatura de armazenagem, da atividade de gua (aw) do alimento (SMITH,HOSHINO e ABE, 1995), da concentrao de oxignio presente no espao livre da embalagem (HERNANDEZe GIACIN, 1998) e, tambm, do posicionamento adequado do sach no interior da embalagem.

Quando a concentrao inicial de oxignio no momento do acondicionamento e apermeabilidade do material da embalagem ao oxignio so conhecidas, o absorvedor adequadopode ser escolhido (sempre com capacidade maior do que a capacidade necessria estimada).Dessa maneira, a ausncia de oxignio garantida durante a estocagem do produto (VERMEIRENet al., 1999). Os absorvedores de O2 esto disponveis no mercado em vrios tamanhos ecapacidades nominais de absoro que podem variar de 20 a 2000 mL (ROBERTSON, 2006). Aescolha do tipo e tamanho mais adequado para cada produto sofre influncia de fatores, como: (a)propriedades do alimento (ex. tamanho, forma, massa); (b) atividade da gua (aw) do alimento; (c)quantidade de oxignio dissolvido no alimento; (d) estimativa da vida-de-prateleira do produto; (e)nvel inicial de oxignio residual na embalagem; (f) permeabilidade do oxignio do material deembalagem (SMITH, HOSHINO e ABE, 1995).

Em relao s vantagens de aplicao dos absorvedores de O2 pode-se destacar: (a) fcilutilizao; (b) aprovados pelo Food and Drug Administration (FDA) (rgo norte-americano responsvelpela regulamentao de produtos alimentcios, como aditivos, embalagens, conservantes e outros);(c) previnem o crescimento de microrganismos aerbios; e (d) retardam a oxidao de lipdios. Entreas desvantagens, podem ser mencionadas: (a) possibilidade de colapso da embalagem (que pode serevitada pelo uso de sistema absorvedor de O2 e gerador de CO2); (b) ingesto acidental do contedopelos consumidores; (c) possibilidade de ruptura do sach e contaminao do alimento; e (d) disparodos detectores de metais no caso do uso de sach baseado em reaes envolvendo metais(SARANTPOULOS et al., 1996; SMITH, HOSHINO e ABE, 1995).


2.2 ADSORVEDOR DE ETILENO

O etileno (C2H4), composto qumico, age como hormnio de maturao para as plantas eapresenta diferentes efeitos fisiolgicos em frutas e vegetais frescos. Ele acelera a respirao dessesalimentos levando maturao, envelhecimento e amolecimento de vrios tipos de frutos. Alm disso,o acmulo de etileno causa o amarelamento de vegetais verdes e pode ser responsvel por numerosasdesordens ps-colheita em frutas e hortalias frescas, tais como: a formao de compostos amargosem cenoura, brotamento em batata e perda da qualidade das flores. Portanto, para manter o aspectovisual aceitvel e a qualidade organolptica desses produtos, deve-se evitar o acmulo de etileno naembalagem (ZAGORY, 1995; FERNANDES, 2001).

TABELA 4 - CLASSIFICAO DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ABSORVEDORES DE OXIGNIODISPONVEIS COMERCIALMENTE NO JAPO

aw = atividade de gua.Fonte: SMITH, HOSHINO e ABE (1995).

A remoo do etileno, gradativamente produzido pelo produto, pode ser efetuada por embalagensplsticas base de poliolefinas e poliamidas com minerais incorporados na matriz do polmero, queatuam como adsorvedores de etileno. O bom desempenho dessas embalagens, quando aplicadas aoacondicionamento de frutas e hortalias deve-se, provavelmente, sua capacidade de adsoro deetileno e ao aumento das taxas de permeabilidade ao prprio etileno, ao oxignio, ao gs carbnico eao vapor dgua, comparativamente aos filmes convencionais. Portanto, alm de controlar a taxa derespirao das frutas e hortalias embaladas, as embalagens ativas com incorporao de mineraisadsorvedores de etileno visam controlar o teor de etileno no espao livre da embalagem ao redor doproduto para reduzir seu metabolismo e aumentar sua vida til. Esse tipo de embalagem ativa pode serusado em complementao s embalagens com atmosfera modificada (ITAL, 2001).

Por ser muito reativo e apresentar dupla ligao em sua estrutura, o etileno pode ser degradadoe alterado de vrias maneiras. Isso possibilita a criao de diversas metodologias a serem aplicadas

Funo Reagente Aplicao Velocidade de absoro Nome comercial

Produtos: aw < 0,03 (Ex.: chs, castanhas) 4 7 dias Ageless Z-PK,

Produtos: aw 0,65 (Ex: produtos de panificao) 0,5 dias

Ageless S Sequl CA

O2 P de ferro

Produtos: aw > 0,85 (Ex.: massas) 0,5 dias Ageless FX

O2 e CO2 P de ferro + clcio Caf torrado 3 8 dias Ageless E cido

ascrbico Produtos: 0,3 < aW < 0,5

(Ex.: castanhas) Toppan C

O2 e CO2 cido ascrbico + p

de ferro

Produtos: aW > 0,85 (Ex.: bolos)

1 4 dias Vitatlon GMA


para a remoo do etileno. Exemplos de materiais usados como adsorvedores de etileno so:aluminossilicatos cristalinos, slica gel, permanganato de potssio, xido de alumnio, argilas e zelitos.Outros exemplos so os absorvedores recuperveis (propileno glicol, hexileno glicol, esqualeno, fenil-metil-silicone, polietileno e poliestireno) que tm mostrado capacidade de absoro de etileno eapresentam o benefcio de serem recuperados aps remoo (VERMEIREN et al., 2003).

O sistema mais barato e extensamente usado na absoro de etileno baseado empermanganato de potssio (KMnO4). Tipicamente, tais produtos contm de 4 a 6% de KMnO4 e nopodem ser colocados em contato direto com o alimento devido sua toxicidade e, portanto, estodisponveis somente na forma de sach (OZDEMIR e FLOROS, 2004). A oxidao do etileno compermanganato de potssio pode ser analisada como processo de duas etapas (VERMEIREN et al.,2003), mostrado pelas equaes qumicas de 7 a 10:

3CH2CH2 + 2KMnO4 + H2O J 2MnO2 + 3CH3CHO + 2KOH (7)3CH3CHO + 2KMnO4 + H2O J 3CH3COOH + MnO2 + 2KOH (8)3CH3COOH + 8KMnO4 J 6CO2 + 8MnO2 + 2H2O (9)

Combinando as equaes 7 a 9 tem-se a equao qumica 10:

3CH2CH2 + 8KMnO4 J 12MnO2 + 12KOH + 6CO2 (10)

De acordo com VERMEIREN et al. (2003), os absorvedores base de permanganato depotssio alteram a sua colorao de roxo para marrom quando h reduo do MnO4

- a MnO2, indicandoa capacidade de adsoro restante.

Alguns exemplos de absorvedores de etileno comercialmente disponveis so: Evert-Fresh(Evert-Fresh Co., EUA), Ethylene Control (Ethylene Control Incorpoated, EUA) e Peakfresh (PeakFresh Products, Austrlia) (AHVENAINEN, 2003; SMITH, RAMASWAMY e SIMPSON, 1990).

2.3 SISTEMAS ANTIMICROBIANOS

Os mtodos usados, tradicionalmente, para preservar os alimentos contra o crescimentomicrobiano incluem o processo trmico, secagem, congelamento, refrigerao, irradiao, embalagemcom atmosfera modificada e adio de agente antimicrobiano ou sal (QUINTAVALLA e VICINI, 2002).Pesquisadores brasileiros esto buscando o desenvolvimento de embalagens ativas antimicrobianasque se baseiam na incorporao de conservantes na estrutura do polmero que compe filmes, rtulos/etiquetas ou sachs para reduzir, inibir ou retardar o crescimento da microbiota presente principalmentena superfcie do alimento embalado (em que ocorre a maior parte das reaes de deteriorao). Umadas grandes vantagens na utilizao dos agentes antimicrobianos incorporados permitir a reduono teor de conservantes do alimento, atendendo tendncia do consumidor que busca alimentosminimamente processados e com teores mnimos de aditivos (OLIVEIRA e OLIVEIRA, 2004; SUPPAKULet al., 2003).

SILVEIRA (2006) desenvolveu filme antimicrobiano incorporado com cido srbico na conservaoda massa de pastel. Os resultados mostraram que essa tecnologia alternativa preserva e garante asegurana microbiolgica das massas de pastel e evita o consumo de aditivos acima do permitidopela legislao.

O requisito necessrio para o funcionamento da embalagem antimicrobiana o intenso contatocom o alimento, o que restringe o nmero de compostos a serem utilizados para a sua fabricao, jque o contato no pode causar nenhuma contaminao ou deixar resduos no alimento. As embalagensantimicrobianas podem ser divididas em dois grupos, sendo que no primeiro o agente antimicrobiano


migra da embalagem para a superfcie do produto. No segundo, os agentes so efetivos contra ocrescimento microbiano superficial sem a necessidade de migrao para o produto (OLIVEIRA eOLIVEIRA, 2004; VERMEIREN, DEVLIEGHERE e DEBEVERE, 2002).

Deve-se considerar na seleo do agente antimicrobiano: seu mecanismo de inibio,caractersticas fsico-qumicas, cinticas de migrao e difuso do agente no alimento, tipo e populaode microrganismos, fisiologia do microrganismo-alvo, processo de fabricao do material de embalagem,processabilidade do material de embalagem e aspectos relacionados legislao (OLIVEIRA eOLIVEIRA, 2004).

Os agentes antimicrobianos podem ser compostos naturais ou sintticos e so incorporadosaos mais diferentes tipos de materiais como o plstico, papel e fibras txteis. Os agentesantimicrobianos com maior potencial parecem ser os sais de prata, usados como aditivos depolmeros para aplicaes em alimentos, especialmente no Japo (APPENDINI e HOTCHKISS,2002). O produto mais discutido e estudado o Ag-zelito, constitudo de cristais de alumino-silicatos com elementos da primeira e da segunda famlia de metais da tabela peridica. NaFigura 2, apresenta-se o esquema do mecanismo de troca de ons do antimicrobiano prata, podendoser observado que os ons prata esto carregados inicialmente no zelito (Ag-zelito) e umaporo de ons sdio no ambiente/umidade provoca a liberao controlada da prata ao produto. Omecanismo de funcionamento desse tipo de embalagem envolve a incorporao do Ag-zelito emmaterial plstico como polietileno, polipropileno, nylon e copolmero de estireno butadieno emnveis entre 1 a 3%. Trata-se de antimicrobiano contra ampla faixa de bactrias e mofos, contudono mostrou efetividade sobre esporos de bactrias resistentes ao calor. Foi observado que quantomaior a concentrao do complexo Ag-zelito maior a atividade antimicrobiana. No entanto, oaumento da espessura do filme pode diminuir a atividade antimicrobiana pela dificuldade de migraodo on prata para a superfcie, j que sua efetividade depende de contato direto com osmicrorganismos (APPENDINI e HOTCHKISS, 2002; OLIVEIRA e OLIVEIRA, 2004; PACKAGING,2004).

FIGURA 2 - ESQUEMA QUE ILUSTRA O MECANISMO DE TROCA DE ONS DOANTIMICROBIANO PRATA (AG-ZELITO)

Fonte: Adaptado de PACKAGING (2004).


2.4 SISTEMA CONTROLADOR DE UMIDADE

Vrios produtos alimentcios requerem controle da quantidade de gua, seja na forma lquidaou vapor. A alta umidade ambiente em contato com o produto suscetvel a flutuaes da temperaturadurante o transporte, resultando na formao de condensado. A presena de nveis inadequados degua no alimento embalado frequentemente favorece o crescimento de bactrias, microrganismos e oaparecimento de manchas na embalagem plstica. Isso tambm causa o amolecimento de produtossecos e crocantes, tais como: biscoitos e bolachas, leite em p, caf instantneo e produtoshigroscpicos como doces e balas (KRUIJF et al., 2002). A utilizao de absorvedores de umidadecomo: slica gel, peneira molecular, argila natural (por exemplo, montmorillonita), xido de clcio,cloreto de clcio e amido modificado ou outras substncias que absorvem a umidade a forma efetivapara o controle do excesso de gua dentro de embalagens com alta barreira ao vapor de gua (OZDEMIRe FLOROS, 2004).

Os absorvedores de umidade podem ser encontrados comercialmente na forma de filmes comapropriada permeabilidade ao vapor dgua, filme dessecante ou sach controlador de umidade(VERMEIREN et al., 1999). Como exemplo da utilizao de filme dessecante pode-se citar aquelecom propilenoglicol aderido ao filme que colocado em contato com a superfcie da carne ou peixe.Nesses casos, observa-se por vrias horas a absoro da gua e a destruio de bactrias aumentandoa vida-de-prateleira do produto em diversos dias. A aplicao de sachs feita com terra diatomceapode ser usada com objetivo similar (LABUZA, 1996). Alguns exemplos de sistemas comerciais usadospara absorver e/ou controlar a umidade so: Desi Pak (United Desiccants, EUA), StripPax (MultisorbTechnologies, EUA), Dri-Loc (Cryovac Sealed Air, EUA ) e Peaksorb (Peaksorb Products, Austrlia),entre outros (OZDEMIR e FLOROS, 2004).

2.5 EMISSOR E ABSORVEDOR DE CO2

O dixido de carbono (CO2) forma-se em alguns alimentos devido deteriorao e reao derespirao. O CO2 produzido na embalagem deve ser removido para se evitar a deteriorao do alimentoe o estufamento e rompimento da embalagem (VERMEIREN et al., 1999). Contudo, altos nveis deCO2 (10 - 80%) so desejveis para outros tipos de alimentos como carnes e aves por inibirem ocrescimento microbiano na superfcie do alimento e prolongarem a sua vida-de-prateleira. Altos nveisde CO2 em frutas podem causar alteraes indesejveis no sabor e glicose anaerbica (LABUZA,1996).

Caf torrado em gro ou torrado e modo constitui bom exemplo de produto que gera o gsCO2. Aps o processo de torrefao, grande quantidade de CO2 fica retida no interior do gro de caf,sendo liberada ao longo da estocagem, podendo estufar ou mesmo romper as embalagens se o caffor imediatamente acondicionado aps a torra. Para evitar tais problemas, deve-se obedecer ao tempode espera de 2 a 48 horas sob atmosfera isenta de oxignio, dependendo do grau de torrefao egranulometria do caf (ITAL, 2004). De acordo com VERMEIREN et al. (2003), sachs absorvedores deO2 e CO2 tm sido empregados em embalagens de caf para minimizar a oxidao, mudanas nosabor e absorver o CO2 residual para evitar o rompimento da embalagem.

Segundo a patente descrita por CULLEN e VAYLEN (1994), desenvolvida pela MultiformDesiccants Inc., sach absorvedor de CO2 pode ser obtido por meio de envelope poroso contendoxido de clcio (CaO) e agente hidratante, assim como slica gel, na qual a gua absorvida. Nessesistema, a gua reage com o CaO e produz hidrxido de clcio, o qual reage com CO2 para formarcarbonato de clcio (CaCO3), como mostrado nas equaes 11 e 12:

CaO + H2O JJJJJ Ca(OH)2 (11)Ca(OH)2 + CO2 JJJJJ CaCO3 + H2O (12)


Em algumas aplicaes, a remoo de oxignio da embalagem pelo uso de absorvedor de O2cria vcuo parcial que pode resultar no colapso da embalagem flexvel. Esse colapso tambm podeocorrer quando a embalagem preenchida com mistura de gases incluindo CO2, que se dissolveparcialmente no produto criando vcuo parcial. Nesses casos, a liberao simultnea de CO2 a partirdo sach que consome O2 desejvel. Esses sistemas podem ser baseados em carbonato ferroso ouna mistura de cido ascrbico e bicarbonato de sdio (ROONEY, 1995). Os absorvedores de O2/emissores de CO2 so principalmente usados em produtos cujo volume da embalagem e sua aparnciaso crticos (ex: amendoim ou batata frita) (SMITH, HOSHINO e ABE, 1995). Na Tabela 5 so descritosalguns exemplos de emissores de CO2 e absorvedores de O2/emissores de CO2 comerciais.

TABELA 5 LISTA DE EMISSORES E ABSORVEDORES DE CO2 COMERCIAIS

* Agentes ativos no especificados.Fonte: VERMEIREN et al., 1999.

3 EMBALAGENS INTELIGENTES

A embalagem inteligente tem como funo proteger o produto, interagir com o mesmo eresponder a mudanas especficas do alimento ou do ambiente que o cerca (ROONEY, 1995), tendocomo componentes os sensores e indicadores que sinalizam o resultado dessa medio.

Os sensores so dispositivos capazes de fornecer continuamente informao qumica ou fsicado sistema, convertendo-a em sinal eltrico de sada contnua (TREVISAN e POPPI, 2006). A maioriados sensores desempenha as funes de receptor e transdutor. No receptor, informaes fsicas equmicas so transformadas em energia, que pode ser medida pelo transdutor. Esse dispositivo capaz de transformar a energia que contm a informao fsica ou qumica de uma amostra em sinalanaltico til, ou que pode ser interpretado mais facilmente.

O indicador pode ser definido como a substncia que indica a presena ou ausncia de outrasubstncia (por exemplo: oxignio), ou o grau de reao entre duas ou mais substncias por meio demudanas das suas caractersticas, especialmente a cor. Em contraste com os sensores, no incluemcomponentes como receptores e transdutores, as informaes ocorrem mediante mudana visualdireta (KERRY, OGRADY e HOGAN, 2006).

Nome comercial

Companhia Ao (agente ativo)

Ageless G Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japo) Emissor de CO2 (cido ascrbico) e

absorvedor de O2 (p de ferro)

Freshlock ou

Ageless E Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japo)

Absorvedor de CO2 (Ca(OH)2) e

absorvedor de O2 (p de ferro)

Freshilizer CV Toppan Printing Co (Japo) Absorvedor de CO2 e O2 (metais

diferentes do ferro)

FreshPax M Multisorb Technologies Inc. (EUA) Emissor de CO2 (*) e absorvedor de

O2 (*)

Vitalon G Toagosei Chem. Ind. Co. (Japo) Emissor de CO2 (*) e absorvedor de

O2 (*)

Verifrais

S.A.R.L. Codimer (Frana)

Emissor de CO2 (*)


3.1 INDICADOR DE TEMPO-TEMPERATURA

A ideia de que os alimentos se deterioram mais rapidamente em temperaturas mais altas queas recomendadas servem de base para os indicadores de qualidade de alimentos relacionados com atemperatura. Os indicadores de tempo-temperatura (ITT) so colocados fora de cada embalagemindividual ou em grandes recipientes ou bandejas (DE JONG et al., 2005). Esses ITT fornecem ohistrico do produto, mediante indicao visual da vida-de-prateleira (por exemplo: mudana de cor) ouse o tempo-temperatura total excedeu o valor predeterminado (FORNARI, 2006; LABUZA, 1996). Essesindicadores devem ser de fcil uso e ativao, responder temperatura ou ao efeito acumulado dotempo e da temperatura de forma precisa, rpida e irreversvel. Sua resposta deve correlacionar adeteriorao do produto com o tempo-temperatura da cadeia de distribuio (DE JONG et al., 2005).

Muitos princpios fsico-qumicos podem ser usados como indicadores, incluindo ponto defuso, reao enzimtica, polimerizao e corroso (SELMAN, 1995). Alguns exemplos de indicadoresde tempo-temperatura disponveis comercialmente so: Vitsab TTI indicator (Vitsab Sweden AB, Sucia),baseado na reao enzimtica que causa mudana de pH na mistura reacional; Tag MonitorMark (3MPackaging Systems Division, EUA) fundamentado no ponto de fuso de compostos e na modificaode sua colorao; Fresh-Check e Fresh-ScanTM (LifeLines Technology, EUA) caracterizados pelareao de polimerizao e mudana de colorao do indicador, ativadas pela temperatura (FORNARI,2006; KRUIJF et al., 2002).

3.2 INDICADOR DE FRESCOR

O indicador de frescor difere do indicador de tempo-temperatura, j que seu sinal dependediretamente da qualidade do produto e no do histrico da temperatura. Esses indicadores incluem asetiquetas, que ficam em contato com o espao livre da embalagem, rtulos, detectores eletrnicos edetectores pticos. Geralmente, o indicador de frescor tem como funo detectar a presena demetablitos microbiolgicos como dixido de carbono, dixido de enxofre, amnia, amina, cidosorgnicos, etanol, toxinas ou enzimas. Dessa forma, os indicadores de frescor podem detectarcompostos volteis ou no volteis quando ocorrem alteraes no produto. Exemplo de indicador defrescor comercial a etiqueta FreshTag (Cox Recorders, EUA), que reage com aminas volteis depeixes e muda a cor da etiqueta indicando a falta de frescor do peixe (KRUIJF et al., 2002). Contudo,o nmero de publicaes e produtos disponveis comercialmente abordando indicadores de frescorainda pode ser considerado pequeno.

3.3 BIOSSENSOR

O biossensor, dispositivo analtico compacto, detecta, registra e transmite informaes referentesa reaes bioqumicas e podem ser considerados como subgrupo dos sensores qumicos (KERRY,OGRADY e HOGAN, 2006; TREVISAN e POPPI, 2006). Esse dispositivo consiste em doiscomponentes: o biorreceptor que identifica a espcie de interesse e o transdutor que converte o sinalbioqumico numa resposta eltrica quantitativa. Os biorreceptores so materiais orgnicos, tais comoenzimas, antgenos, micrbios, hormnios e cidos nucleicos. Os transdutores podem assumir vriasformas (eletroqumicos, pticos e calorimtricos, entre outros), dependendo dos parmetros a seremmedidos. Algumas caractersticas importantes dos biossensores so especificidade, sensibilidade,confiabilidade e simplicidade (YAM, TAKHISTOV e MILTZ, 2005).

Os biossensores podem ser colocados no interior da embalagem de alimentos ou integradosdentro do material da embalagem. Dois exemplos de sistemas biossensores tecnolgicos disponveisno mercado so: a) ToxinGuardTM desenvolvido pela Toxin Alert (Ontrio, Canad), sistema de diagnsticovisual que incorpora anticorpos numa embalagem plstica base de polietileno que capaz de detectarSalmonella sp., Campylobacter sp., E. coli 0517 e Listeria sp.; e b) Food Sentinel SystemTM (SIRA


Technologies, Califrnia, EUA), sistema biossensor capaz de detectar contnuas contaminaesmediante reaes imunolgicas que ocorrem em parte no cdigo de barras (BODENHAMMER, 2002;KERRY, OGRADY e HOGAN, 2006).

3.4 ETIQUETA DE IDENTIFICAO POR RADIOFREQUNCIA

Etiqueta de identificao por radiofrequncia (IRF) pode ser considerada como sensor avanadopara obteno, transporte e armazenamento de informaes, visando identificao automtica deprodutos e sua rastreabilidade. Embora a etiqueta IRF j esteja disponvel h muitos anos para rastrearitens com alto valor agregado, sua primeira aplicao comercial ocorreu no fim da dcada de 60 eincio da dcada de 70 em sistema simples para evitar furtos. O setor de eletrnicos vem apresentandocrescimento acelerado nos avanos tecnolgicos como, por exemplo, a miniaturizao de chipsno sentido de permitir custo mais acessvel da produo das etiquetas de IRF e com isso tornaressa ferramenta mais atraente para diferentes aplicaes nas indstrias. As etiquetas de IRFutilizadas apresentam tamanho reduzido e capacidade de leitura de apenas alguns milmetros dedistncia, no oferecem problemas de compatibilidade com os alimentos e permitem fcil aplicaoem embalagens alimentcias (REGATTIERI, GAMBERI e MANZINI, 2007; OZTAYSI, BAYSAN eAKPINAR, 2009). Nos Estados Unidos so comercializados produtos alimentcios que contmsensor IRF em sua embalagem que faz alerta visual ou sonoro para informar ao consumidor que oalimento ou o medicamento est fora do prazo de validade. Como exemplo desse tipo de aplicaopode-se citar embalagens cartonadas de leite com sensor de temperatura que emite aviso sonoroao consumidor alertando que o leite est fora da geladeira e que o produto deve retornar para ageladeira (REXAM, 2005).

O tpico sistema de IRF consiste de leitor que emite ondas de rdio para capturar dados apartir da etiqueta (de IRF). Esses dados so passados para o computador para anlise e tomadade decises. Comparando com os sensores baseados em cdigo de barra, as etiquetas por IRFapresentam vantagens como: no precisar ser diretamente orientada para o leitor de dados, teralcance que pode variar de aproximadamente 4 a 30 metros e capacidade de armazenamentosuperior a 1MB (os quais podem ser usados para armazenar informaes como temperatura,umidade relativa, informao nutricional e instrues de cozimento) (YAM, TAKHISTOV e MILTZ,2005). No Brasil, a aplicao desse tipo de sensor tem sido focada em tarefas simples como aidentificao de produtos e rastreamento. Contudo, com os avanos tecnolgicos e realizao depesquisas nessa rea, espera-se que produtos utilizando IRF em sistemas mais complexos e queenvolvam caractersticas alimentares sejam desenvolvidos para brevemente estarem disponveiscomercialmente.

4 CONCLUSO

As embalagens ativas e inteligentes constituem novas tendncias no setor de embalagensalimentcias. Essas inovaes tecnolgicas j so bem estabelecidas e aceitas pelos consumidoresem pases como Estados Unidos da Amrica, Japo e Austrlia. Porm, na Europa, apenas pequenaparcela desses sistemas est em desenvolvimento e aplicao devido s restries deregulamentaes europeias para materiais de embalagem em contato direto com alimentos. NoBrasil, essas tecnologias emergentes esto em fase de estudo e desenvolvimento, sendo quepoucos trabalhos vm sendo realizados nessa rea. Os assuntos abordados representam pequenaparcela do conhecimento adquirido com as pesquisas e aplicaes j realizadas. No entanto, hmuitos estudos ainda a serem desenvolvidos, tanto na pesquisa de novos compostos e aditivosque podem ser utilizados nessas embalagens, quanto na elucidao dos mecanismos que podemser empregados para diversas aplicaes. Com o desenvolvimento dessas pesquisas, espera-se


que os conceitos de embalagens ativas e inteligentes possam ser aceitos comercialmente e quenormas regulamentando seu uso sejam estabelecidas, conferindo benefcios conservao degrande variedade de alimentos.

ABSTRACT

NEW TRENDS IN PACKAGING FOR FOODS: A REVIEW

The aim of this study was to describe a literature review on the latest trends in food packaging industry in thenational and international market. It was shown the concepts of active and intelligent packages, as well astheir functions, composition and the design of packaging, the chemical reactions involved, the particularbehavior of some types of packages, applications and benefits of their use in the food industry. Thesepackages are planned and allow interactions with food in a desirable way in order to maintain the quality,integrity, freshness and safety of the packaged product. These technological innovations are already wellestablished and accepted in some countries, providing benefits to the conservation of a great variety offoods. In Brazil they are emerging technologies that are being adapted to the national market and developedthrough the research of new mechanisms that can be used for many applications.

KEY-WORDS: FOOD PACKAGING; ACTIVE PACKAGING; INTELLIGENT PACKAGING; SHELF-LIFE.

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AGRADECIMENTO

Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa de estudo concedida ao primeiro autor.

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