EMBALAGENS ATIVAS E INTELIGENTES
MARIANA AZEREDO DE ALMEIDA
PRISCILA LANG PODRATZ
ROBERTA NICCHIO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – CURSO DE FARMÁCIA
DISCIPLINA DE BROMATOLOGIA II
PROFESSORA: ANA CRISTINA N. CHIARADIA
VITÓRIA - 2012
INTRODUÇÃO• Funções Preservar ao máximo a qualidade do produto,
criando condições que minimizem as alterações químicas, bioquímicas e microbiológicas visando aumentar seu tempo de vida útil.
• Embalagens convencionais Conter, proteger, comunicar e conferir conveniência com mínima interação entre a embalagem e o conteúdo durante as etapas de armazenamento e distribuição.
• Embalagens “ativas” e “inteligentes” Interagem diretamente com o produto, assim, podem prolongar a vida de prateleira dos produtos, assegurar sua qualidade e proporcionar maiores informações aos consumidores sobre o estado final do produto quando comparadas às embalagens convencionais.
• Contribuir com as práticas modernas de venda e distribuição dos produtos como, por exemplo, vendas pela Internet e a internacionalização de mercados, que resultam num aumento das distâncias de distribuição e longos períodos de estocagem.
EMBALAGENS ATIVAS
• Tipo de embalagem que muda as condições do ambiente que cerca o alimento para prolongar a sua vida útil, manter as propriedades sensoriais e de segurança, enquanto conserva a qualidade do alimento.
• Classificação : sistemas absorvedores e sistemas emissores.• Sistemas absorvedores : removem compostos indesejáveis que aceleram a
degradação do produto alimentício como oxigênio, excesso de água, etileno, dióxido de carbono e outros compostos específicos.
• Sistemas emissores: adicionam ativamente compostos ao produto embalado ou ao espaço livre da embalagem como dióxido de carbono, etanol, antioxidantes ou conservantes, entre outros
EMBALAGENS INTELIGENTES
• Sistema que monitora as condições do alimento em tempo real, dando informações sobre sua qualidade durante o transporte e armazenagem.
• Exemplos: indicadores de temperatura, tempo-temperatura, frescor, microrganismos patogênicos, oxigênio, além de sensores e bio-sensores.
• Aumento significativo da quantidade de informações que o consumidor pode obter por meio da embalagem e também facilita a transmissão, pois a qualidade do produto pode ser informada apenas pela coloração da etiqueta presente na embalagem.
FUNÇÕES BÁSICAS DAS EMBALAGENS E INTERFACES DE ATUAÇÃO DAS EMBALAGENS ATIVAS E
INTELIGENTES
EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENS ATIVAS E APLICAÇÕES
EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENSINTELIGENTES E APLICAÇÕES
LEGISLAÇÃO VIGENTE
• FDA (FOOD AND DRUG ADMINISTRATION)- No código federal da FDA não existem regulamentações específicas no
que diz respeito a embalagens ativas ou inteligentes. Este órgão legal não faz distinção entre os aditivos utilizados em uma embalagem comum ou em uma embalagem inteligente. Ou seja, é aplicável a norma existente referente aos aditivos alimentícios, pois a mesma dá resultados lógicos e coerentes;
- Nesta ordem de idéias, será considerado como aditivo alimentício direto, qualquer componente que tenha por intenção migrar para o alimento e produza um efeito sobre o mesmo.
EMBALAGENS ATIVAS• Utilizadas em produtos cárneos, massas frescas e pães, nozes e similares,
queijos, frutas, hortaliças frescas e sucos, entre outros.• O controle da composição de gases e vapores que cercam o produto é
uma das principais maneiras de controle de degradação.• Requisitos a atender: ser segura em termos de saúde pública;
absorver/emitir o gás ou vapor de interesse em velocidade apropriada; apresentar alta capacidade de absorção do gás ou vapor de interesse; não acarretar reações paralelas desfavoráveis; não causar alterações organolépticas no produto; manter-se estável durante a estocagem; ser compacta; e apresentar custo compatível com a aplicação
EMBALAGENS ATIVAS - ABSORVEDOR DE OXIGÊNIO
• Uso do absorvedor de oxigênio que reduz significativamente o teor de oxigênio no interior da embalagem.
• Encontrados nas formas de sachês (90%), etiquetas ou rótulos (labels), filmes, cartão e vedantes para tampas (liners).
• Em geral, as tecnologias de absorção de oxigênio existentes envolvem um dos seguintes mecanismos: oxidação do ácido ascórbico, do ferro em pó, oxidação enzimática de ácidos graxos insaturados (ácido oléico e linoléico, por exemplo) e combinações desses processos.
EMBALAGENS ATIVAS - ABSORVEDOR DE OXIGÊNIO
Formulações menos econômicas, utilizando ácido ascórbico e seus sais, têm sido desenvolvidas com o intuito de solucionar problemas com a transferência de odor/sabor para os alimentos e de detectores de metais que representam problema com a fiscalização principalmente em exportações.
A escolha do tipo e tamanho mais adequado para cada produto sofre
influência de fatores, como:• propriedades do alimento (ex. tamanho, forma, massa);• atividade da água (aw) do alimento; • quantidade de oxigênio dissolvido no alimento; • estimativa da vida-de-prateleira do produto; • nível inicial de oxigênio residual na embalagem; • permeabilidade do oxigênio do material de embalagem.
EMBALAGENS ATIVAS - ABSORVEDOR DE OXIGÊNIO
• Vantagens: - Fácil utilização; - Previnem o crescimento de microrganismos aeróbios; - Retardam a oxidação de lipídios. • Desvantagens: - Possibilidade de colapso da embalagem; - Ingestão acidental do conteúdo pelos consumidores; - Possibilidade de ruptura do sachê e contaminação do alimento; - Disparo dos detectores de metais no caso do uso de sachê baseado em
reações envolvendo metais.
EMBALAGENS ATIVAS - ADSORVEDOR DE ETILENO
• São embalagens plásticas à base de poliolefinas e poliamidas com minerais incorporados na matriz do polímero, que atuam como adsorvedores de etileno.
• Controlam a taxa de respiração das frutas e hortaliças embaladas.
• Visam controlar o teor de etileno no espaço livre da embalagem ao redor do produto reduzindo seu metabolismo e aumentando sua vida útil.
• Pode ser usado em complementação às embalagens com atmosfera modificada.
• Exemplos de materiais usados como adsorvedores de etileno são: aluminossilicatos cristalinos, sílica gel, permanganato de potássio (mais barato), óxido de alumínio, argilas e zeólitos.
EMBALAGENS ATIVAS - SISTEMAS ANTIMICROBIANOS
• Métodos usados tradicionalmente: processo térmico, secagem, congelamento, refrigeração, irradiação, embalagem com atmosfera modificada e adição de agente antimicrobiano ou sal.
• Desenvolvimento de embalagens ativas antimicrobianas que são utilizadas para reduzir, inibir ou retardar o crescimento da microbiota presente principalmente na superfície do alimento embalado.
• Grande vantagem: redução no teor de conservantes do alimento.
EMBALAGENS ATIVAS - SISTEMAS ANTIMICROBIANOS
• Existem dois grupos de sistemas antimicrobianos: 1) o agente antimicrobiano migra da embalagem para a superfície do produto. 2) os agentes são efetivos contra o crescimento microbiano superficial sem a
necessidade de migração para o produto.
• Podem ser compostos naturais ou sintéticos e são incorporados aos mais diferentes tipos de materiais como o plástico, papel e fibras têxteis.
• O produto mais discutido e estudado é o Ag-zeólito.
EMBALAGENS ATIVAS - SISTEMA CONTROLADOR DE UMIDADE
• Alta umidade
• Os absorvedores de umidade podem ser encontrados comercialmente na forma de filmes com apropriada permeabilidade ao vapor d’água, filme dessecante ou sachê controlador de umidade.
• Exemplos: - Filme dessecante com propilenoglicol aderido ao filme que é colocado em
contato com a superfície da carne ou peixe. - Aplicação de sachês feita com terra diatomácea.
EMBALAGENS ATIVAS - EMISSOR E ABSORVEDOR DE CO2
• CO2
• Sachê absorvedor de CO2 pode ser obtido por meio de envelope poroso contendo óxido de cálcio (CaO) e agente hidratante, assim como sílica gel, na qual a água é absorvida. Nesse sistema, a água reage com o CaO e produz hidróxido de cálcio, o qual reage com CO2 para formar carbonato de cálcio (CaCO3).
• As embalagens aromáticas constituem um tipo de embalagem ativa para alimentos.
• Elas são produzidas pela incorporação de aromas voláteis na matriz polimérica. A característica de volatilidade de uma embalagem aromática é fundamental para a sua aplicação.
• “Scalping”
EMBALAGENS ATIVAS - AROMÁTICAS
EMBALAGENS INTELIGENTES
• Função: proteger o produto, interagir com o mesmo e responder a mudanças
específicas do alimento ou do ambiente que o cerca;
• Componentes: Indicadores e Sensores;
• Indicadores: substâncias que indicam a presença ou ausência de outra
substância (por exemplo: oxigênio), ou o grau de reação entre duas ou mais
substâncias por meio de mudanças das suas características, especialmente a
cor, assim as informações ocorrem mediante mudança visual direta;
• Sensores: dispositivos capazes de fornecer continuamente informação química
ou física do sistema, convertendo-a em sinal elétrico de saída contínua.
EMBALAGENS INTELIGENTES - INDICADOR DE TEMPO-TEMPERATURA (ITT)
• São colocados fora de cada embalagem individual ou em grandes recipientes;
• Exemplos: - “Vitsab TTI indicator”: baseado na reação enzimática que
causa mudança de pH na mistura reacional; - “Tag MonitorMark”: fundamentado no ponto de fusão de
compostos e na modificação de sua coloração; - “Fresh-Check e Fresh-ScanTM”: caracterizados pela reação
de polimerização e mudança de coloração do indicador, ativadas pela temperatura.
EMBALAGENS INTELIGENTES - INDICADOR DE FRESCOR
• Etiquetas, que ficam em contato com o espaço livre da embalagem, rótulos, detectores eletrônicos e detectores ópticos;
• Função: detectar a presença de metabólitos microbiológicos como dióxido de carbono, dióxido de enxofre, amônia, amina, ácidos orgânicos, etanol, toxinas ou enzimas.
• Exemplos: - Etiqueta “FreshTag®”: reage com aminas
voláteis de peixes e muda a cor da etiqueta indicando a falta de frescor do peixe.
EMBALAGENS INTELIGENTES - BIOSSENSOR
• Dispositivo analítico compacto colocado no interior da embalagem de alimentos
ou integrado ao material da embalagem;
• Função: detectar, registrar e transmitir informações referentes a reações
bioquímicas;
• Dois componentes: Biorreceptor e Transdutor;
• Especificidade, sensibilidade, confiabilidade e simplicidade;
• Exemplos:
- “ToxinGuardTM”: sistema de diagnóstico visual que incorpora anticorpos numa
embalagem plástica à base de polietileno que é capaz de detectar Salmonella
sp., Campylobacter sp., E. coli 0517 e Listeria sp.;
- “Food Sentinel SystemTM”: detectar contínuas contaminações mediante
reações imunológicas que ocorrem em parte no código de barras.
EMBALAGENS INTELIGENTES - ETIQUETA DE IDENTIFICAÇÃO POR RADIOFREQUÊNCIA (IRF)
• Sistema: microchip conectado a uma antena
fina. Um leitor emite ondas de rádio que
capturam os dados armazenados na etiqueta
e os transferem para um computador para análise;
• Função: obter, transportar e armazenar de informações, visando à
identificação automática de produtos e sua rastreabilidade;
• Vantagem (código de barras): não precisa ser diretamente orientada para o
leitor de dados, tem alcance entre 4 a 30 metros e capacidade de
armazenamento superior a 1MB (os quais podem ser usados para
armazenar informações como temperatura, umidade relativa, informação
nutricional e instruções de cozimento).
EMBALAGENS INTELIGENTES - ETIQUETA DE IDENTIFICAÇÃO POR RADIOFREQUÊNCIA (IRF)
• EUA: produtos alimentícios com IRF: alerta visual ou sonoro para informar que o alimento está fora do prazo de validade ou que está fora e deve retornar à geladeira (por exemplo, leite).
• Exemplo popular: Uso de nanocamadas de alumínio que recobrem interior de muitas embalagem para snacks alimentícios.
• Outros avanços:- Nanotubos de carbono: Cilindros com diâmetro em nanoescala → melhorar propriedades mecânicas e exibir efeito antimicrobiano poderoso (morte imediata de E. coli);- Nano-rodas: moléculas incorporadas em plásticos para melhorar propriedades mecânicas e de barreira;- Biochips de DNA: tubos de carbono (transmissores) recobertos com elementos de DNA (sensores) para detectar odor e gosto;- Nano-vesículas de lipossomos: ideais para detecção de proteínas alergênicas no amendoim;
NANOTECNOLOGIA NAS EMBALAGENS
- Filme para embalagens (Duretano KU2-260) - “sistema híbrido” (Bayer Polímeros e Kodak): enriquecido com grande quantidade de nanopartículas de silicatos que reduz a entrada de oxigênio e de outros gases, assim como a saída da umidade. - IMPERM: nanocompostos contendo nanopartículas de argila utilizados para revestir garrafas plásticas para acondicionar cerveja. A garrafa resultante é mais leve e forte do que a de vidro. A estrutura do nanocomposto minimiza a perda de dióxido de carbono da cerveja e o ingresso de oxigênio na garrafa, mantendo a cerveja mais fresca e dando-lhe uma validade de seis meses na prateleira.
NANOTECNOLOGIA NAS EMBALAGENS
EMBALAGENS INTELIGENTES LIMITAÇÕES E SUCESSO
• Limitações: - Custo adicional → baixo volume de produção;- Resistência do ponto de vista dos consumidores → indicação clara e mudança consistente;- Indicadores de patôgenos → específico para detecção de um tipo específico (não representativo do espectro).
• Sucesso:- Permite fornecedores de alimentos cumprir com novas normas de rastreabilidade;- Redução na quantidade total de desperdícios na cadeia de suprimento (1/3 atribuído a abusos de temperatura).
• Faculdade de Engenharia Química (FEQ) da Unicamp - Laboratório de Desenvolvimento de Membranas e de Filmes para Embalagem (Damfe), coordenado pela professora Leila Peres:- Embalagens com adsorvedor de oxigênio, etileno e antimicrobianos.
EMBALAGENS INTELIGENTES PESQUISA NO BRASIL
REFERÊNCIAS
• Braga, L.R. e Peres, L. 2010. Novas tendências em embalagens para alimentos: revisão. B.Ceppa, Curitiba, v. 28, n. 1, p. 69-84.• Embalagens inovadoras para alimentos. X Workshop em Alimentos, Lajeado,
2009. Prof. Carlos Prentice, FURG.• Embalagens inteligentes interagem com o produto. Jornal da Unicamp,
Campinas, 1º a 7 de setembro de 2010.• Martins, P.R., Dulley, R.D., Ramos, S.F., Nogueira, E.A., Barbosa, M.Z.,
Assumpção, R., Junior, S.N., Lacerda, A.L.S. Nanotecnologias na Indústria de Alimentos. • Soares, N.F.F., da Silva, W.A., Pires, A.C.S., Camilloto, G.P., Silva, P.S. 2009.
Novos desenvolvimentos e aplicações em embalagens de alimentos. Revista Ceres. 56(4):370-378.
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