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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE NUTRIÇÃO DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS E NUTRIÃO CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS EMBALAGEM ATIVA MARIA PAULA PEREIRA MARTINS WENDER LUIS DA SILVA MUZZI CUIABÁ 2019 2 MARIA PAULA PEREIRA MARTINS WENDER LUIS DA SILVA MUZZI EMBALAGEM ATIVA Trabalho apresentado ao Professor Dr. Danilo Florisvaldo Brugnera, da disciplina Embalagens para Alimentos, no período 2018/2, turno noturno, do curso de Ciência e Tecnologia de Alimentos. Universidade Federal de Mato Grosso Cuiabá – 2019 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 3 2. OBJETIVO ............................................................................................................ 4 3. EMBALAGEM ATIVA ........................................................................................... 5 3.1. SISTEMAS DE ATIMOSFERA MODIFICADA .............................................. 5 3.2. PRESERVAÇÃO DE COR ............................................................................. 6 3.3. ABSORÇÃO E RADIAÇÃO ........................................................................... 6 3.4. INCORPORAÇÃO DE ENZIMAS .................................................................. 7 3.5. LIBERAÇÃO DE ATIVOS .............................................................................. 7 3.6. REDIÇÃO DOS NÍVEIS DE UMIDADE .......................................................... 7 3.7. ABSORÇÃO DE ODORES E SABORES NÃO DESEJADOS ...................... 7 3.8. ABSORÇÃO DE O2 ....................................................................................... 8 3.8.1. Sistemas fotoquímicos ......................................................................... 9 3.8.2. Sistemas enzimáticos ........................................................................... 9 3.8.3. Sistemas químicos .............................................................................. 10 3.9. SISTEMAS MONITORADORES DE TEMPERATURA ............................... 10 3.10. LIBERAÇÃO DE ETANOL ....................................................................... 10 3.11. LIBERAÇÃO DE ETILENO ...................................................................... 10 4. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 12 5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ....................................................................... 13 3 1. INTRODUÇÃO As embalagens possuem papel importante nas atividades exercidas durante o dia a dia. Elas têm a função de contenção, proteção e viabilização do transporte de materiais, por isso seu uso e o desenvolvimentos de melhores embalagens tem aumentado ao passar dos anos. São indispensáveis pela abrangência ao qual são empregadas, como exemplos, nos setores alimentícios, têxtil, doméstico, farmacêutico, utilitário e tantos outros. Para o fim alimentício, as embalagens têm como principal função a conservação dos produtos. As primeiras embalagens surgiram com a função de facilitar o transporte e auxiliar na conservação dos alimentos para períodos de escassez. Assim foram utilizados diversos materiais, como madeira, escama de peixe, couro de animais, troncos ocos de árvores e folhas de plantas. Com o passar dos anos, novos materiais como, vidro, metais, papel e plásticos vem sendo melhorados e utilizados como matéria prima para fabricação de embalagens. Esses processos têm como objetivo o melhor aproveitamento tecnológico e a melhoria de armazenamentos e conservação dos alimentos. Tradicionalmente os principais objetivos da embalagem convencional são conter, proteger (de fatores químicos, físicos e biológicos), comunicar (informar através de símbolos, impressões, cor) e conveniência (atender as necessidades do consumidor como, por exemplo, quantidade adequada, facilidade de abertura, entre outros). Portanto, um dos principais requisitos deste tipo de embalagem é a mínima interação com o conteúdo do produto durante as etapas de processamento, armazenamento e distribuição até o consumidor (BRAGA, 2017). Com o avanço dos processos tecnológicos surgiram diversos tipos de embalagens, e as embalagens ativas vem sendo utilizadas para aumentar a vida de prateleira, melhorar as características sensoriais, evitar as deteriorações química e microbiológica e garantir a segurança dos alimentos, inibindo o crescimento de microrganismos patogênicos (SOARES, 2009). 4 2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo informar sobre o que são embalagens ativas, quais suas finalidades e vantagens de uso na indústria alimentícia. 5 3. EMBALAGEM ATIVA A embalagem ativa é uma embalagem melhorada no seu processo tecnológico, sendo planejada para que ocorra influência direta no produto dos aditivos presentes, alcançando um resultado já desejado. Esse tipo de embalagem tem como propósito proteger, prolongar a vida de prateleira, preservar as propriedades sensoriais (aparência, aroma, consistência, textura e flavor), além de manter a qualidade, a integridade do produto e garantir a segurança do alimento (BRAGA, 2017). O conceito de embalagem ativa engloba diversos sistemas, tais como, atmosfera modificada, absorvedores de oxigênio, dióxido de carbono, de umidade, de odor estranho, de etileno, embalagens antimicrobianas, emissores de dióxido de carbono, de etanol, de dióxido de enxofre, sistemas de alivio de pressão, entre tantos outros. Produtos que contenham prazo de vida útil curto, são os indicados para esse tipo de embalagem, como exemplo, frutas, carnes, legumes, verduras que podem ter até 5 dias de vida de prateleira quando não submetidos a processos de conservação, com o uso de embalagens ativas essa vida de prateleira tende a aumentar. As embalagens ativas possuem duas classificações, os sistemas absorvedores e os sistemas emissores. Os sistemas absorvedores visam a remoção de compostos indesejáveis dos espaços livres da embalagem, compostos que aceleram a degradação dos alimentos. Já os sistemas emissores incorporam substâncias à embalagem que são liberados gradativamente ao produto embalado. As embalagens ativas podem ser de atmosfera modificada, ação antimicrobiana, ação redutora de umidade, controle de oxigênio, absorventes de etileno, emissores de etanol e emissores de dióxido de enxofre. 3.1. SISTEMAS DE ATIMOSFERA MODIFICADA Atmosfera modificada consiste basicamente na estocagem de produtos ainda em processo de respiração, geralmente com níveis reduzidos de respiração de O² e elevado nível de CO², comparado ao ar atmosférico. A taxa de respiração e de produção de etileno são modificadas pela técnica da atmosfera modificada, o que vem a promover o retardamento da deterioração dos produtos (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 6 A atmosfera modificada pode ser criada por meio de embalagens ativas e passivas. Na modificação por embalagem passiva, a atmosfera é criada através da respiração inerente do produto contido na embalagem, até que o equilíbrio seja atingido. Para as modificações atmosféricas promovidas por embalagens ativas, cria-se através do preenchimento dos espaços livre da embalagem com uma mistura gasosa pré-determinada, podendo-se aindautilizar-se de material contido em sachê ou incorporado diretamente a embalagem, promovendo alterações gasosas. Em qualquer um dos casos, ocorre o equilíbrio dinâmico entre respiração e permeação (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). As características do produto determinarão os requisitos de permeabilidade da embalagem. Nesse sentido observa-se que produtos com altas taxas de respiração requerem altas permeabilidades. Existem sistemas capazes de controlar a permeabilidade das embalagens, podendo ser feitos com ceras bloqueadoras de poro, fundindo-se a certa temperatura, sendo absorvidas pelo material da embalagem, esse tipo de embalagem utiliza-se por exemplo a frutas e hortaliças in natura (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.2. PRESERVAÇÃO DE COR Filmes que liberam metais podem auxiliar na preservação da cor. Filmes que liberam zinco e magnésio são mencionados por LABUZA & BREENE na preservação da clorofila (cor verde nos alimentos), tratando-se de hortaliças enlatadas (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.3. ABSORÇÃO E RADIAÇÃO Considerando o sistema de embalagens, absorventes de radiação, especificamente UV (ultravioleta), demonstram-se benéficos uma vez que apresentam retardo no processo oxidativo. Produtos fotossintéticos são protegidos de ações pró-oxidantes da luz solar tal qual outras fontes de luz. Essa proteção é possível mediante a absorção da energia incidente do UV, promovendo a inativação de cromóforos fotoexcitados (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 7 3.4. INCORPORAÇÃO DE ENZIMAS Objetivamente pode-se incorporar ao material da embalagem. BRODY & BUDNY exemplificam tal uso: objetivando-se a redução de O² e de degradação microbiana, utilizou-se da adição de glicose oxidase mais catalase (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.5. LIBERAÇÃO DE ATIVOS Objetivando-se o aumento de vida de prateleira do produto, pode-se adicionar os mais diversos aditivos a embalagem. No entanto a maioria são adicionados a conservantes (sendo os mais comuns ácidos orgânicos ou os peróxidos). Através da difusão e evaporação é possível controlar a liberação de aditivos (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). A utilização de antioxidantes também pode ser utilizada, por exemplo, na preservação de cereais (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.6. REDIÇÃO DOS NÍVEIS DE UMIDADE A produção de água decorrente do metabolismo de gorduras e carboidratos, podem elevar o nível de água a um índice indesejável no interior da embalagem. Em decorrência disso podem haver: • Crescimento microbiano; • Prejuízo às propriedades de barreira a gases de filmes hidrofílicos; • Acúmulo de água condensada nas superfícies de hortaliças. A utilização de agentes umectantes, entre as duas camadas de um filme plástico de alta umidade. Tem se ainda como alternativa a utilização de sachês contendo dissecantes (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.7. ABSORÇÃO DE ODORES E SABORES NÃO DESEJADOS Alguns alimentos podem produzir, ao longo do seu armazenamento, sabores estranhos as características desejadas (off-flavor), o que leva a rejeição pelo shopper, antes mesmo que sua segurança seja comprometida. A autoxidação de óleos e gorduras são exemplo desse tipo de ocorrência. Pode-se utilizar a adição de certos ácidos orgânicos, tal como o ácido cítrico, ao 8 material da embalagem, para que assim possa interagir com aminas resultantes de degradação proteica em pescados, neutralizando seu efeito (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). 3.8. ABSORÇÃO DE O2 A redução da taxa de metabolismo oriunda da redução da pressão de O2, em um sistema de embalagem (no caso de frutas e hortaliças in natura), ou ainda, o crescimento de microrganismos aeróbios e oxidação, também em decorrência da redução da pressão de O2, promovem, em consequência, o aumento de vida-de-prateleira dos alimentos. No entanto, quando houver a possibilidade de deterioração do alimento por respiração anaeróbia ou o crescimento bacteriano anaeróbio, excetua-se esse método (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). O uso de absorventes de O2 é uma das formas de controlar o nível de O2. Normalmente são utilizados em forma de sachê, no entanto pode haver a incorporação interna da embalagem, ou ainda acoplados (em forma de disco) às tampas de garrafas. Para produtos líquidos não se recomenda a incorporação em forma de sachê, podendo ainda não proteger uniformemente o alimento, já os absorventes adicionados diretamente a embalagem, protege todo o produto da entrada de O2 por permeação. Recomenda-se o uso de absorventes em tampas de garrafa quando o resultado pretendido é a remoção de O2 do espaço livre (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). Quanto a utilização de sachês, deve-se considerar os seguintes riscos: • Risco de ingestão (especialmente por crianças); • Vazamento do conteúdo para o alimento. Entre as vantagens de absorventes de O2 temo: • São aprovados pelo FDA; • Previnem crescimento de microrganismos microbiano; • Retardam a oxidação de lipídios e de compostos de sabor; • Podem substituir pesticidas químicos na prevenção por danos causados por insetos; Desvantagens: • Possibilidade de colapsarem da embalagem; • Possível favorecimento de crescimento de microrganismos anaeróbios; • No uso de sachês é necessário o uso de fluxo de ar livre para melhor eficiência. Utiliza-se para absorção de O2 os seguintes sistemas: 9 3.8.1. Sistemas fotoquímicos A remoção fotoquímica de O2 do espaço livre de embalagens, no qual um pigmento fotossensibilizante e um aceptor de O2 singlete foram imobilizados em filmes de etilcelulose ou diacetato de celulose, conforme descrito por ROONEY et al. A formação de O2 no estado singlete (mais reativo), promovida por um fotossensibilizante a partir de O2 triplete (estado fundamental); o O2 é consumido a partir da reação com o aceptor (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). Em sua maioria os absorventes são programados para a absorção apenas do O2, no entanto podem haver absorventes com dupla função, o que determinará o uso de um desses será a especificidade do produto a ser armazenado. Existem sachês capazes de absorver tanto o O2 quanto o CO2, esses são constituídos de uma mistura de ferro e Ca(OH)2, utilizados, por exemplo, na conservação e no aumento de via útil do café torrado. Existem ainda sistemas capazes de absorver O2 e liberar CO2 na mesma proporção, esses são utilizados para evitar que a embalagem seja rompida pelo acúmulo de gases, sachês com essa função compostos por carbonato de ferro e ácido ascórbico (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). O tipo de absorvedor a ser utilizado deve ser definido observando-se as interrelações entre os fatores: • Estado físico do alimento; • Atividade de água; • Quantidade de O2 dissolvido; • Vida-de-prateleira definida para o produto; • Nível de O2 no interior da embalagem no estágio inicial; • Permeabilidade de O2 da embalagem. 3.8.2. Sistemas enzimáticos “Envolvem a incorporação, na superfície interna de filmes, de enzimas oxidantes, juntamente com o respectivo substrato a ser oxidado. Ex: glicose oxidase + glicose, álcool oxidase + etanol”. (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000) 10 3.8.3. Sistemas químicos a) Oxidação controlada de Fe+2, por meio do uso de sachês contendo Fe+2, que é oxidado, em presença de O2 e vapor de água, a hidróxido férrico. Como a água participa na reação, a efetividade desse tipo de filme é função da atividade de água. b) Oxidação catalítica de H2 por O2, com formação de vapor de água, por meio do uso de platina como catalisador. (AZEVEDO;FARIA; AZEREDO, 2000) 3.9. SISTEMAS MONITORADORES DE TEMPERATURA São poucos comercialmente utilizados os princípios físicos e químicos dos quais baseiam-se esses indicadores (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000). Isso devido as características requeridas, das quais listam-se: • Fácil ativação e utilização; • Resposta rápida, precisa, irreversível, e de boa correlação com taxas de deterioração; • Mecanismos de baseado em uma alteração facilmente mensurável, com boa produtividade e dependente de tempo e temperatura. Princípios utilizados: • Temperatura de fusão do gelo; • Taxa de difusão de um composto em géis; • Reações químicas dependentes de temperatura ou grau de exposição a tempo- temperatura; O indicador deve considerar a energia de deterioração do alimento a ser tratado, pois devem ser similares. 3.10. LIBERAÇÃO DE ETANOL Existem sistemas que liberam etanol, que se condensa na superfície do alimento e inibe o crescimento microbiano, podendo ser usados para produtos de panificação e queijos. Alguns sachês consistem de sílica gel e etanol, quando expostos ao vapor de água do espaço livre da embalagem, o etanol é liberado, já que a água se liga mais fortemente à sílica gel do que o etanol. (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000) 3.11. LIBERAÇÃO DE ETILENO O etileno é um composto liberado durante o metabolismo das frutas climatéricas, que estimula o amadurecimento e senescência. Já que, uma vez maduras, as frutas se deterioram rapidamente, o controle dos níveis de etileno pode prolongar sua vida-de- prateleira. Isso é feito geralmente por meio de remoção do etileno por algum agente 11 oxidante (ex: permanganato de potássio), geralmente incorporado ao sistema na forma de sachês com alta permeabilidade ao etileno, ou adicionado diretamente ao material de embalagem. (AZEVEDO; FARIA; AZEREDO, 2000) 12 4. CONCLUSÃO Conclui-se que com o aumento das exigências do consumidor em relação a qualidade e prazo de validade dos produtos, as embalagens ativas tornam-se uma ferramenta bastante útil, aumentando o tempo de vida de prateleira e conservando características importantes dos alimentos não deixando de lado fatores importantes para o consumidor, como qualidade e segurança. 13 5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA SCARDA. Página institucional. Disponível em: <https://www.scuadra.com.br/blog/entenda- agora-tudo-sobre-o-que-e-embalagem-ativa/> Acesso em: 10 mar. 2019. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMBALAGENS. Página institucional. Disponível em: http://www.abre.org.br/setor/apresentacao-do-setor/a-embalagem/funcoes-das-embalagens/ Acesso em: 10 mar. 2019. SOARES, Novos desenvolvimentos e aplicações em embalagens de alimentos. Revista Ceres, Universidade de Viçosa. Jul/Ago 2009. AZEREDO, Henriette Monteiro Cordeiro de; FARIA, José de Assis Fonseca; AZEREDO, Alberto Monteiro Cordeiro de. Embalagens ativas para alimentos. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, v. 20, n. 3, p. 337-341, dez. 2000. Disponível em <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101- 20612000000300010&lng=pt&nrm=iso>. Acessos em 03 MAR. 2019. http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612000000300010
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