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EMBALAGENS ATIVAS E INTELIGENTES UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – CURSO DE FARMÁCIA DISCIPLINA DE BROMATOLOGIA II PROFESSORA: ANA CRISTINA N. CHIARADIA VITÓRIA - 2012

Embalagens ativas e inteligentes - BROMATO (1).pptx

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EMBALAGENS ATIVAS E INTELIGENTES

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE – CURSO DE FARMÁCIA

DISCIPLINA DE BROMATOLOGIA II

PROFESSORA: ANA CRISTINA N. CHIARADIA

VITÓRIA - 2012

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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.

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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

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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.

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FUNÇÕES BÁSICAS DAS EMBALAGENS E INTERFACES DE ATUAÇÃO DAS EMBALAGENS ATIVAS E

INTELIGENTES

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EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENS ATIVAS E APLICAÇÕES

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EXEMPLOS DE SISTEMAS DE EMBALAGENSINTELIGENTES E APLICAÇÕES

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).

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• 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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).

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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).

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• 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

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- 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

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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).

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• 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

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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.