Embalagens ativas e inteligentes

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Embalagens Ativas e Inteligentes
Roteiro
1. Definição de embalagem
2. Histórico
3. Dados do setor
4. Embalagens Tradicionais x Embalagens Ativas e Inteligentes
5. Sistemas ativos de embalagens
6. Definição: Embalagens inteligentes
7. “Função inteligente da embalagem”: indicadores, sensores, 
identificador por radiofrequência.
8. Principais indicadores utilizados em embalagens de alimentos
Mas o que é 
embalagem?
? A etimologia da palavra embalagem 
está associada ao verbo EMBALAR
Definição I: balançar o berço, ninar
Definição II: acondicionar – mercadorias e
objetos – em pacotes, fardos, caixas, a fim
de proteger o produto de riscos e/ou
facilitar o transporte.
Histórico
• Embalagens datam de 2200 a.C. → eram 
utilizados materiais naturais disponíveis 
na época – couro, entranhas de animais, 
folhas, etc.
Objetivo: prolongar a vida de caças.
Histórico
• O vidro foi descoberto pelos fenícios em
2000 a.C.
• O metal foi descoberto por Nicolas Appert
no século XIX.
Objetivo: Conservar os alimentos por um período
mais longo por meio desses recipientes →
produzidos inicialmente um a um.
Histórico
• 1930-1950 → os plásticos, em sua estrutura
termofixa, foram desenvolvidos.
Branquelite: produção de discos musicais,
interruptores, tomadas, cabos de panela,
telefone, câmara frigorífica e revestimento
para móveis (fórmica).
• 1950 → os termoplásticos se tornaram largamente
disponíveis → receberam o nome de polímeros.
Principal prioridade da indústria de alimentos 
Desenvolver embalagens que prolonguem o shelf-life dos produtos 
alimentícios
Características Físicas Características Químicas
• Esforços mecânicos
• Luz
• Oxigênio
• Calor
• Água 
• Ácidos
• Álcalis
• Solventes
O mercado de embalagens
Materiais
Papel e Papelão 
(materiais celulósicos)
Plástico 
(polímeros)
Metal 
(aço e alumínio)
Vidro
Dados do Setor
ABRE (2021); FGV (2020)
Plásticos 
39,6%
Papel e Papelão
32%
Metal
19,9%
Vidro
4,5% Valor bruto de produção
↑ 22,3%
2020: 92,9 bilhões
2019: 75,6 bilhões
Tradicionalmente, as embalagens para alimentos tem sido planejadas para 
proteger o produto* funcionando como uma barreira inerte entre o alimento e 
o ambiente.
* Principal requisito das embalagens tradicionais: NÃO ITERAGIR COM O
ALIMENTO ACONDICIONADO
Embalagens Tradicionais x Embalagens Ativas e Inteligentes
Fonte: YAM, TAKHISTOV e MILTZ (2005).
Definição: Embalagens Ativas
“São embalagens que interagem com o produto acondicionado objetivando 
melhorá-lo sensorialmente e/ou estender a vida de prateleira dos alimentos 
embalados, pois retarda ou previne reações específicas que provocam 
deterioração do alimento”.
Soares et al. (2009)
Como 
retardar ou 
prevenir 
essas reações
?
Pela incorporação de aditivos no próprio 
material de embalagem – ao invés de serem 
adicionados no próprio alimento.
Os aditivos irão atuar com o objetivo de preservar
e melhorar a qualidade e segurança do alimento
embalado.
AMBIENTE EMBALAGEM ALIMENTO 
CO2; O2, 
Umidade, 
Radiações, 
Aromas.
Permeação
Absorção/Adsorção
Lipídios, 
Umidade, 
Aromas, 
CO2; O2.
Migração
Migração
Transferência de substâncias da embalagem para o alimento
Estrutura molecular do migrante
Concentração do migrante
Afinidade do migrante pelo alimento
Temperatura de contato
Tempo de contato entre o alimento/embalagem.
Do que 
depende a 
MIGRAÇÃO
?
Sistemas ativos de embalagens
Classificação
Sistemas absorvedores 
Sistemas de liberação 
controlada
Outros sistemas
Sistemas ativos de embalagens
Sistemas absorvedores
❑ Esses sistemas absorvem compostos indesejáveis que aceleram a degradação do
alimento: O2, CO2, etileno, excesso de agua, tintas e outros compostos específicos.
❑ Este sistema adiciona ativamente compostos ao alimento embalado ou ao espaço
livre da embalagem como: dióxido de carbono, etanol, antioxidantes ou
conservantes, etc.
Sistemas ativos de embalagens
Sistemas de liberação controlada
❑ Esses sistemas podem incorporar ou emitir compostos: antioxidantes, conservantes, 
CO2, etc., sobre o produto embalado ou na atmosfera gasosa ao redor do alimento.
Outros sistemas
❑ Sistemas que apresentam diferentes objetivos, tais como autoaquecimento (self-
heating), autorresfriamento (self-cooling) e autopreservação (self-preservation).
Sistemas Absorvedores
Absorvedores de etileno
❑ Podem ser incorporados em filmes de embalagem ou
em sachês, visando retardar o amadurecimento de
frutas ou vegetais.
❑ A remoção pode ser feita por via química -
permanganato de potássio (KMnO4), ou por absorção
física - utilizando-se sílica gel, carbono ativado, zeólita.
Pequenas quantidades de absorvedores são capazes de 
remover as concentrações de etileno que são produzidas. 
Sistemas Absorvedores
Absorvedores de oxigênio
❑ São utilizados para evitar o desenvolvimento de off-
flavour, alteração de cor, perda de nutrientes, oxidação e
ataque de microrganismos.
❑ Exemplos: Butil-hidroanisol (BHA), Butil-hidroxitolueno
(BHT), sistemas poliméricos, alecrim, erva-mate, chá-
verde.
A oxidação resulta na formação de compostos reativos e 
tóxicos → perigo para os consumidores.
Sistemas Absorvedores
Absorvedores de umidade
❑ São utilizados em produtos – como frutas e vegetais
embalados – para os quais a condensação é um
problema na vida de prateleira.
❑ Os compostos mais utilizados são sílica gel, óxido de
cálcio, cloreto de cálcio e polpa de celulose, óxido de
silício, óxido de alumínio.
Sistemas de Liberação Controlada
Sistemas de liberação de CO2
❑ São aplicados em carnes, frangos, peixes, queijos e
morangos.
❑ A alta concentração de CO2 pode inibir o
desenvolvimento microbiano na superfície do
alimento.
❑ Os compostos mais utilizados são sorbatos, benzoatos,
proprionatos, etanol, ozônio, peróxido, dióxido de
enxofre, antibióticos, zeólito de prata, enzimas.
Sistemas de Liberação Controlada
❑ São compostos que, quando aplicados em sistemas
ativos de embalagem, inibem, reduzem, interrompem,
inativam o desenvolvimento de MOs no alimentos.
❑ A ação desses compostos ocorre pela migração na
superfície do produto.
❑ Exemplos: íons metálicos, bacteriocinas (nisina),
enzimas, fungicidas (ácidos orgânicos, benzoatos,
sorbatos), quitosana e etanol.
Sistemas de liberação para inibição microbiana
Sistemas de Liberação Controlada
❑ Válvulas são incorporadas no material de embalagem
visando à manutenção de aromas do produto
alimentício→ por ela sai CO2 e não entra O2.
❑ As válvulas - acionadas por pressão - podem aumentar
a vida de prateleira de um produto de 4 meses para
até 2 anos.
❑ Exemplo de aplicação: em café.
Sistemas de desgaseificação
Sistemas de Liberação Controlada
❑ Sistemas que contêm compostos que ao reagir
promovem uma reação exotérmica, por exemplo, água
e óxido de cálcio.
❑ Nessa reação, pode-se promover um aquecimento em
um produto líquido a temperaturas de 30-40ºC em 3 a
8 minutos.
❑ Uma grande aplicação desse sistema é em alimentos
militares.
Sistemas de autoaquecimento
Sistemas de Liberação Controlada
❑ Sistemas contendo uma serpentina com gás
refrigerante, através da qual ocorre a evaporação da
água que retira calor do produto, resfriando-o.
Sistemas de autorefrigeração
Função Aditivo Produtos
Absorvedor de oxigênio
Ácido ascórbico, pós de ferro, sais de boro, glicose-
oxidase, etanol-oxidase, sistemas poliméricos.
Produtos de panificação, café,
chá, leite em pó, queijos, 
produtos cárneos.
Absorvedor de etileno
Permanganato de potássio, carvão ativado, sílica gel, 
zeólito, argila.
Frutas e hortaliças
Absorvedor de umidade Propilenoglicol, poli (álcool vinílico), sílica gel, argila
Frutas, vegetais, produtos 
congelados e de panificação
Absorvedor de dióxido de 
carbono
Hidróxido de cálcio + hidróxido de sódio ou
hidróxido de potássio, óxido de cálcio, sílica gel. 
Café torrado, produtos 
desidratados
Emissoresde etanol Etanol Produtos de panificação
Liberadores e conservantes
antimicrobianos
Sorbatos, benzoatos, proprionatos, etanol, ozônio, 
peróxido, dióxido de enxofre, antibióticos, zeólito de 
prata, enzimas.
Carne, peixe, queijo, frutas secas, 
e produtos de panificação.
Emissores de dióxido de 
carbono
Ácido ascórbico, carbonato de ferro + haleto
metálico
Frutas, hortaliças, peixes, carnes 
e aves
Resumindo...
Fonte: Adaptado de AHVENAINEN, 2003; ROBERTSON, 2006; OZDEMIR e FLOROS, 2004.
Para aplicar esse tipo de sistema é preciso conhecer o produto 
alimentício que será embalado. 
❑ Processos fisiológicos.
Ex.: Respiração de frutas e vegetais frescos.
❑ Processos químicos.
Ex.: Oxidação lipídica.
❑ Processos biológicos
Ex.: Desenvolvimento microbiano.
❑ Processos Infestação.
Ex.: Insetos.
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Mas e as embalagens inteligentes o 
que são?
Definição: Embalagens Inteligentes
Sistemas que monitoram a condição dos alimentos embalados em tempo real 
fornecendo informações fornecendo informações sobre sua qualidade durante 
todos os estágios da cadeia de produção, transporte, estocagem.
A aplicação de embalagem inteligente em alimentos proporciona 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.
Embalagens Inteligentes
Mas qual a vantagem de 
substituir a embalagem PET, por 
exemplo, pela embalagem 
inteligente?
❑ Garantia de qualidade e segurança dos produtos.
❑ Exigência de alguns países sobre a informação da rastreabilidade do produto alimentício.
❑ Informação ao consumidor das reais condições em que se encontra o alimento.
❑ Evita violação de embalagem.
“Função Inteligente” da embalagem 
A função inteligente pode ser obtida por meio de:
a. Indicadores
b. Sensores 
c. Identificador por radiofrequência. 
“Função Inteligente” da embalagem 
Sistema de 
embalagem 
inteligente
Tipo de aplicação Eficácia
Indicadores
• Indicadores de integridade 
• Indicadores de frescor
• Indicadores Tempo-temperatura
• Fornecer informações sobre qualidade do 
produto 
• Rastreamento e controle 
• Indicações visuais do histórico de temperatura 
• Exigir qualidade e segurança alimentar 
Sensores 
• Sensores de gás 
• Sensores de oxigênio baseado na 
fluorescência
• Biosensor
• Quantificar e monitorar estados de gás 
• Detectar deterioração ou contaminação 
microbiana 
• Detectar e transmitir informações
Identificador por 
radiofrequência 
• Etiquetas identificadas por rádio 
frequência 
• Identificação e rastreabilidade
Fonte: Lee, Lee, Choib e Hur (2015)
Classificação: Sistemas de Embalagens
Sistemas
Indicadores Externos
Indicadores Internos
Classificação: Sistemas de Embalagens
Os indicadores são definidos como compostos que indicam a 
presença ou ausência de uma substancia. São geralmente compostos 
colorimétricos (qualquer variação em uma característica, o indicador 
muda de cor e o consumidor é informado).
Classificação: Sistemas de Embalagens
Indicadores externos
❑ São colocados fora das embalagens, através dos quais se monitoram as condições de
armazenamento, as condições de estocagem e transporte a que o produto foi submetido.
Ex.: indicadores de tempo-temperatura.
Indicadores internos
❑ São colocados dentro das embalagens
Ex.: indicadores da atmosfera que informam sobre a concentração de oxigênio, gases,
desenvolvimento de microrganismos, patógenos, etc.
Indicadores Informações dadas Aplicação
Tempo-
Temperatura
• Condições de armazenamento
• Alimentos armazenados em condições 
refrigerados e congelados
Oxigênio
• Condições de 
armazenamento/ruptura da 
embalagem
• Alimentos armazenados em embalagens com 
concentração de oxigênio reduzida
Dióxido de 
carbono
• Condições de 
armazenamento/ruptura da 
embalagem
• Alimentos armazenados em atmosfera 
modificada ou atmosfera controlada
Frescor
• Qualidade microbiológica de 
alimentos 
• Alimentos perecíveis, como carne, peixes e 
aves 
Patógenos
• Bactérias patogénicas específicas, 
tais como a Escherichia coli O157
• Alimentos perecíveis, como carne, peixe e aves 
Principais indicadores utilizados em embalagens de alimentos
Fonte: Han, Ho e Rodrigues (2005)
Indicador de Tempo-Temperatura
A temperatura influencia na cinética de deterioração física e química,
bem como no crescimento microbiológico em alimentos. Um pequeno
incremento na temperatura é capaz de reduzir drasticamente a vida de
prateleira de produtos perecíveis.
Os indicadores de tempo-temperatura (ITT) são utilizados como ferramenta para 
monitorar o efeito da temperatura na qualidade de alimentos refrigerados. 
É importante 
estar ciente
O princípio de funcionamento ITT
Pode ser químico, físico, biológico ou enzimático
1Químico
Indicador Fresh‐Check - TEMPTIME Corporation
❑ Design similar a um olho → À medida que a temperatura de armazenamento aumenta e o
tempo de prateleira diminui, a cor da circunferência interna da etiqueta escurece
gradualmente na mesma velocidade em que o produto perde sua qualidade. No momento
em que a cor interna estiver mais escura que a cor da circunferência externa, o produto
não estará adequado para o consumo.
O princípio de funcionamento ITT
1Químico
Indicador Fresh‐Check - TEMPTIME Corporation
O princípio de funcionamento ITT
Pode ser químico, físico, biológico ou enzimático
2Físico
Tempix
❑ A substância que sofre difusão tem formato de uma das barras do código de barras do
produto. A última barra do código permanece estável até que determinada temperatura
externa seja atingida, quando, então, ela muda de estado físico, inviabilizando a leitura do
código de barras e, consequentemente, a comercialização do produto.
O princípio de funcionamento ITT
2Físico
Tempix
O princípio de funcionamento ITT
Pode ser químico, físico, biológico ou enzimático
3Enzimático
Etiquetas CheckPoint→ Vitsab
❑ Nessas etiquetas lipases provocam a hidrólise de um substrato lipídico e reduzem o pH do
meio. A acidificação provoca a mudança de cor do centro da etiqueta inteligente, indicando
uma alteração na qualidade do alimento. Quanto maior a temperatura maior a velocidade
da hidrolise lipídica e, consequentemente, mais rápida a alteração de cor da etiqueta.
O princípio de funcionamento ITT
3Enzimático
Etiquetas CheckPoint
O princípio de funcionamento ITT
Pode ser químico, físico, biológico ou enzimático
4Biológico
Desenvolvido e patenteado por pesquisadores da Donnguk University Industry‐
Academic Cooperation Foundation
❑ Informa o consumidor sobre a história térmica do produto por meio de um código
bidimensional, que pode ser escaneado pelo smartphone do consumidor no ponto de venda.
❑ A alteração de cor altera o resultado do escaneamento, que está diretamente relacionado à
qualidade do alimento.
O princípio de funcionamento ITT
Pode ser químico, físico, biológico ou enzimático
4Biológico
Tecnologia de identificação por radio frequência
Vc já ouviu 
em rádio 
frequência?
❑ A tecnologia é composta por um leitor de rádio frequência
ligado a um computador.
❑ O tag é a parte que coleta de dados em tempo real que, em
seguida, os transmite via ondas de rádio.
❑ Na embalagem tem uma etiqueta composta por duas partes:
um pequeno chip e uma antena.
O chip é utilizado para armazenar e processar os dados.
A antena serve para receber e transmitir a informação
Funcionamento do sistema de identificação pela rádio frequência
Fonte: Haddad, Rizzotto e Uriona (2015)
Nas próximas aulas...
1. Embalagens indicadoras de tempo- temperatura
2. Embalagens indicadoras de oxigênio
3. Embalagens indicadoras de dióxido de carbono
4. Embalagens indicadoras de frescor
5. Embalagens indicadoras de patógenos
6. Sensores e biossensores
7. Atmosfera controlada e modificada