1
5 JORNAL DA UNICAMP Campinas, 1º a 7 de setembro de 2008 LUIZ SUGIMOTO [email protected] s embalagens modernas de alimentos, mais do que formar uma mera bar- reira para protegê-los do ambiente externo, vão interagir com os próprios produtos para conservar suas qualidades nutricionais, sensoriais e microbiológicas. As embalagens ativas e as embalagens inteligentes são obje- tos de uma linha de pesquisa do Labo- ratório de Desenvolvimento de Mem- branas e de Filmes para Embalagem (Damfe), coordenado pela professora Leila Peres, da Faculdade de Engenha- ria Química (FEQ) da Unicamp. No mesmo laboratório se realizam estudos com membranas que atuam como fil- tros em nível molecular em processos industriais. Uma das embalagens ativas desen- volvidas pelo grupo de Leila Peres traz um filme contendo um aditivo absorvedor de oxigênio. “Um dos gran- des problemas em alimentos embala- dos é a presença do oxigênio, que interage com gorduras, vitaminas e pig- mentos, oxidando-os. O material de embalagem é constituído por várias camadas. O aditivo é incorporado ao polímero numa camada intermediária e absorve o oxigênio residual na em- balagem ou que nela consiga permear durante a estocagem”. Outro agente absorvedor de oxigê- nio desenvolvido com sucesso do Damfe tem a forma de sache. Um re- curso utilizado pela indústria para pre- venir contra os efeitos indesejados do oxigênio é a introdução na embalagem de uma atmosfera especial modifica- da, geralmente com nitrogênio e/ou dióxido de carbono. Outro recurso é a embalagem a vácuo. A professora observa que, ainda assim, resíduos de oxigênio podem es- tar presentes. “Ao contrário do que pensamos, quando nos deparamos com as carnes na prateleira, aquela de as- pecto mais escuro é a que foi embala- da a vácuo adequadamente; se a carne estiver muito vermelha, é porque teve contato com oxigênio”. Leila Peres vem desenvolvendo fil- mes com um outro aditivo, adsorvedor de etileno – gás que funciona como hormônio de amadurecimento. Segun- do a pesquisadora, frutas e hortaliças, mesmo depois de colhidas, mantêm reações de respiração. “Essas reações produzem o etileno, que acelera a maturação. A banana verde, quando embrulhada em jornal, amadurece ra- pidamente por que o etileno fica conti- do ao redor da fruta”. Esta ação do etileno, porém, pode ser um problema ao se considerar o período de transporte, armazenagem e venda do produto. “A função do aditivo é a captura das moléculas desse gás. Nossas pesquisas indicam que ele tam- bém tem o efeito de facilitar a saída do etileno por aumentar a permeação pela embalagem plástica, reduzindo sua concentração no interio. Com isso, au- menta-se a vida de prateleira do pro- duto, além de evitar a deterioração ou a devolução, que são computados no custo final”. Claire Sarantópoulos, pesquisado- ra do Instituto de Tecnologia de Ali- mentos (Ital), que coopera ativamente com estas pesquisas desenvolvidas na Unicamp, destaca a importância que as embalagens adsorvedoras podem ter para a exportação de frutas como o papaia e a manga, que têm valor agre- gado relativamente alto e cuja quali- dade é imperativa. “O prolongamento da vida útil destes produtos permite substituir parte do transporte aéreo – que tem custo elevado e volumes limi- tados – pelo marítimo”. Uma terceira linha de filmes ativos, diz Leila Peres, é a que incorpora agen- tes antimicrobianos, destinados a al- guns produtos específicos como os cárneos. “O aditivo interage diretamen- te com o produto e inibe o crescimen- to microbiano. Como a liberação se dá aos poucos, durante o tempo de vali- dade, quanto antes se der o consumo, menor a dosagem de aditivo. É uma vantagem em relação aos conservantes adicionados ao produto, cuja quantida- de consumida vai ser sempre a mes- ma”. Inteligentes A pesquisadora da Unicamp infor- ma que outra tendência moderna na área de alimentos é a embalagem in- teligente. “Ela permite obter informa- ções sobre o que está ocorrendo com o produto, como por exemplo, incor- porando ao filme ativo um indicador de presença de oxigênio. Pode ser um dispositivo que mude de cor quando a concentração de oxigênio atingir Embalagens inteligentes interagem com o produto uma concentração crítica”. Atualmente, o consumidor precisa confiar no fabricante ou comerciante quanto à validade estipulada para o produto. As embalagens inteligentes, acrescenta a professora da Unicamp, podem indicar não apenas a presença do oxigênio, mas denunciar o nível de concentração atingido. Da mesma for- ma, o dispositivo pode associar tempo e temperatura. “O produto pode ficar sob uma temperatura indevida por alguns minutos, mas não por horas. A embala- gem pode nos dar esta informação”. Também são consideradas inteli- gentes, as embalagens com filmes que reagem ao ambiente: uma possibilida- de é formular uma estrutura cuja taxa A segunda linha de pesquisa do Laboratório de Desenvolvimento de Membranas e de Filmes para Embala- gem envolve a preparação, caracteri- zação e aplicação de membranas poliméricas em processos industriais. A professora Leila Peres explica que a membrana é uma barreira seletiva, uma espécie de filtro em nível molecular, que pode ser também de material cerâmico, metálico ou mesmo de vidro. Na indústria alimentícia, as mem- branas têm aplicações na concentração de leite, de soro de queijo e na clarifi- cação de sucos. Na indústria química e farmacêutica, para a separação de gases, recuperação de lignosulfonatos, desidratação de etanol, purificação de enzimas e proteínas e produção de água ultrapura. Na medicina, para hemo- diálise(rim artificial) e oxigenação do sangue em cirurgias (pulmão artificial). Na indústria têxtil, para recupera- ção de insumos como gomas e co- rantes, que têm impacto ambiental. Servem para o próprio tratamento de água e de efluentes. Leila Peres esclarece que muitas destas aplicações têm sido estudadas no Damfe. “O que caracteriza a seletividade da membrana polimérica é a massa molar de corte, ou seja: es- pécies acima de determinado tamanho de corte são retidas, enquanto as espé- cies menores passam. Ela também per- mite a separação de gases: utilizando- se um diferencial de pressão como for- ça motriz, a membrana deixa passar o gás com o qual tem uma afinidade quí- mica preferencial, retendo o outro”. Segundo a professora da FEQ, o efluente que sai da tinturaria oferece um bom exemplo do nível de seleti- vidade das membranas. “Este efluente de permeação a gases varie conforme a temperatura. Leila Peres ressalva, contudo, que esta linha de embalagem inteligente está em fase inicial na FEQ. “Trata-se de uma novidade mesmo em nível mundial e o nosso objetivo é de- senvolver uma tecnologia própria. E já chegamos à conclusão de que temos condições de fazê-lo”. Filmes plásticos metalizados Claire Sarantópoulos realiza pes- quisa de doutorado na FEQ, também associada ao Damfe, que não está di- retamente relacionada com embalagens ativas ou inteligentes, mas visa uma versão mais moderna e de menor cus- to da embalagem plástica com barrei- ra. “A idéia é aumentar a propriedade de barreira ao oxigênio e à umidade do ar, dois fatores que aceleram a degra- dação de muitos produtos”, diz a pes- quisadora do ITAL. Segundo ela, uma maneira relativa- mente barata de obter esta barreira é apli- cando uma fina camada de alumínio so- bre filmes plásticos, que oferecem faci- lidade de conversão, além de muitas pro- priedades desejáveis para a comercia- lização de alimentos. “Não se trata mais de uma folha de alumínio, de 9 a 12 micras de espessura, que tem seu custo, mas de depositar o alumínio da forma de átomos sobre o plástico, com espes- sura muito mais fina que um micron, na faixa de 40 a 100 nanômetros”. contém microfibrilas e uma série de espécies maiores que o corante, tais como as gomas. Inicialmente se faz um pré-tratamento, podendo-se usar vários processos com membranas integrados, começando-se com uma microfiltração para reter as microfibrilas, seguida de ultrafiltração para reter a goma. Já o corante terá de ser processado por nanofiltração ou osmose inversa, atra- vés de uma membrana com massa mo- lar de corte muito baixa; a separação se dá em nível molecular”. Entre as principais propriedades avaliadas nas membranas poliméricas estão o fluxo permeado (a maior parte dos processos exige alta capacidade de vazão para torná-los econômicos) e a capacidade de retenção que caracteri- za a seletividade da membrana. “Na produção de sucos concentrados, a in- dústria está interessada em fazer pas- sar a água e em reter o sumo. Passam junto com a água moléculas menores responsáveis pelo sabor e odor, mas que podem ser recuperadas em um pro- cesso seguinte, com uma membrana de nanofiltração, sendo devolvidas sem degradação ao suco concentrado”. Leila Peres observa que seu grupo de pesquisadores prepara e caracteriza as membranas em nível de bancada e que a produção em escala dependeria de empresas parceiras. “Nosso esfor- ço é para divulgar a tecnologia, que ainda não é muito conhecida no país. Em muitos casos, ela pode ser uma al- ternativa até para competir com pro- cessos convencionais, como de desti- lação e evaporação, no qual o uso de energia é intensivo”. Voltando à produção de sucos, a professora da FEQ informa que nela se utiliza a evaporação, sob risco de degradar as moléculas de aroma e sa- bor, que não são resistentes a tempera- turas elevadas. “Os processos com membranas ocorrem à temperatura am- biente e, muitas vezes, em pressões bai- xas, como na microfiltração. Além de serem menos intensivos energeti- camente, protegem as espécies sensíveis da degradação térmica, tais como vita- minas, enzimas e microorganismos”. As membranas poliméricas e suas aplicações na indústria Linha de pesquisa coordenada por professora da FEQ desenvolve soluções originais A professora Leila Peres, da Faculdade de Engenharia Química: “Um dos grandes problemas em alimentos embalados é a presença do oxigênio” Claire Sarantópoulos, pesquisadora do Ital: “A idéia é aumentar a propriedade de barreira ao oxigênio e à umidade do ar” Foto: Antoninho Perri A

Embalagens inteligentes interagem com o produto

Embed Size (px)

Citation preview

5JORNAL DA UNICAMPCampinas, 1º a 7 de setembro de 2008

LUIZ SUGIMOTO

[email protected]

s embalagens modernas dealimentos, mais do que

formar uma mera bar-reira para protegê-los

do ambiente externo,vão interagir com os

próprios produtos para conservar suasqualidades nutricionais, sensoriais emicrobiológicas. As embalagens ativase as embalagens inteligentes são obje-tos de uma linha de pesquisa do Labo-ratório de Desenvolvimento de Mem-branas e de Filmes para Embalagem(Damfe), coordenado pela professoraLeila Peres, da Faculdade de Engenha-ria Química (FEQ) da Unicamp. Nomesmo laboratório se realizam estudoscom membranas que atuam como fil-tros em nível molecular em processosindustriais.

Uma das embalagens ativas desen-volvidas pelo grupo de Leila Peres trazum filme contendo um aditivoabsorvedor de oxigênio. “Um dos gran-des problemas em alimentos embala-dos é a presença do oxigênio, queinterage com gorduras, vitaminas e pig-mentos, oxidando-os. O material deembalagem é constituído por váriascamadas. O aditivo é incorporado aopolímero numa camada intermediáriae absorve o oxigênio residual na em-balagem ou que nela consiga permeardurante a estocagem”.

Outro agente absorvedor de oxigê-nio desenvolvido com sucesso doDamfe tem a forma de sache. Um re-curso utilizado pela indústria para pre-venir contra os efeitos indesejados dooxigênio é a introdução na embalagemde uma atmosfera especial modifica-da, geralmente com nitrogênio e/oudióxido de carbono. Outro recurso é aembalagem a vácuo.

A professora observa que, aindaassim, resíduos de oxigênio podem es-tar presentes. “Ao contrário do quepensamos, quando nos deparamos comas carnes na prateleira, aquela de as-pecto mais escuro é a que foi embala-da a vácuo adequadamente; se a carneestiver muito vermelha, é porque tevecontato com oxigênio”.

Leila Peres vem desenvolvendo fil-mes com um outro aditivo, adsorvedorde etileno – gás que funciona comohormônio de amadurecimento. Segun-do a pesquisadora, frutas e hortaliças,mesmo depois de colhidas, mantêmreações de respiração. “Essas reaçõesproduzem o etileno, que acelera amaturação. A banana verde, quandoembrulhada em jornal, amadurece ra-pidamente por que o etileno fica conti-do ao redor da fruta”.

Esta ação do etileno, porém, podeser um problema ao se considerar operíodo de transporte, armazenagem evenda do produto. “A função do aditivoé a captura das moléculas desse gás.Nossas pesquisas indicam que ele tam-bém tem o efeito de facilitar a saída doetileno por aumentar a permeação pelaembalagem plástica, reduzindo suaconcentração no interio. Com isso, au-menta-se a vida de prateleira do pro-duto, além de evitar a deterioração oua devolução, que são computados nocusto final”.

Claire Sarantópoulos, pesquisado-ra do Instituto de Tecnologia de Ali-mentos (Ital), que coopera ativamentecom estas pesquisas desenvolvidas naUnicamp, destaca a importância que asembalagens adsorvedoras podem terpara a exportação de frutas como opapaia e a manga, que têm valor agre-gado relativamente alto e cuja quali-dade é imperativa. “O prolongamentoda vida útil destes produtos permitesubstituir parte do transporte aéreo –que tem custo elevado e volumes limi-tados – pelo marítimo”.

Uma terceira linha de filmes ativos,diz Leila Peres, é a que incorpora agen-tes antimicrobianos, destinados a al-guns produtos específicos como oscárneos. “O aditivo interage diretamen-te com o produto e inibe o crescimen-to microbiano. Como a liberação se dáaos poucos, durante o tempo de vali-

dade, quanto antes se der o consumo,menor a dosagem de aditivo. É umavantagem em relação aos conservantesadicionados ao produto, cuja quantida-de consumida vai ser sempre a mes-ma”.

InteligentesA pesquisadora da Unicamp infor-

ma que outra tendência moderna naárea de alimentos é a embalagem in-teligente. “Ela permite obter informa-ções sobre o que está ocorrendo como produto, como por exemplo, incor-porando ao filme ativo um indicadorde presença de oxigênio. Pode ser umdispositivo que mude de cor quandoa concentração de oxigênio atingir

Embalagens inteligentesinteragem com o produto

uma concentração crítica”.Atualmente, o consumidor precisa

confiar no fabricante ou comerciantequanto à validade estipulada para oproduto. As embalagens inteligentes,acrescenta a professora da Unicamp,podem indicar não apenas a presençado oxigênio, mas denunciar o nível deconcentração atingido. Da mesma for-ma, o dispositivo pode associar tempo etemperatura. “O produto pode ficar sobuma temperatura indevida por algunsminutos, mas não por horas. A embala-gem pode nos dar esta informação”.

Também são consideradas inteli-gentes, as embalagens com filmes quereagem ao ambiente: uma possibilida-de é formular uma estrutura cuja taxa

A segunda linha de pesquisa doLaboratório de Desenvolvimento deMembranas e de Filmes para Embala-gem envolve a preparação, caracteri-zação e aplicação de membranaspoliméricas em processos industriais.A professora Leila Peres explica que amembrana é uma barreira seletiva, umaespécie de filtro em nível molecular, quepode ser também de material cerâmico,metálico ou mesmo de vidro.

Na indústria alimentícia, as mem-branas têm aplicações na concentraçãode leite, de soro de queijo e na clarifi-cação de sucos. Na indústria químicae farmacêutica, para a separação degases, recuperação de lignosulfonatos,desidratação de etanol, purificação deenzimas e proteínas e produção de águaultrapura. Na medicina, para hemo-diálise(rim artificial) e oxigenação dosangue em cirurgias (pulmão artificial).

Na indústria têxtil, para recupera-ção de insumos como gomas e co-rantes, que têm impacto ambiental.Servem para o próprio tratamento deágua e de efluentes.

Leila Peres esclarece que muitasdestas aplicações têm sido estudadasno Damfe. “O que caracteriza aseletividade da membrana poliméricaé a massa molar de corte, ou seja: es-pécies acima de determinado tamanhode corte são retidas, enquanto as espé-cies menores passam. Ela também per-mite a separação de gases: utilizando-se um diferencial de pressão como for-ça motriz, a membrana deixa passar ogás com o qual tem uma afinidade quí-mica preferencial, retendo o outro”.

Segundo a professora da FEQ, oefluente que sai da tinturaria ofereceum bom exemplo do nível de seleti-vidade das membranas. “Este efluente

de permeação a gases varie conformea temperatura. Leila Peres ressalva,contudo, que esta linha de embalageminteligente está em fase inicial na FEQ.“Trata-se de uma novidade mesmo emnível mundial e o nosso objetivo é de-senvolver uma tecnologia própria. E jáchegamos à conclusão de que temoscondições de fazê-lo”.

Filmes plásticos metalizados Claire Sarantópoulos realiza pes-

quisa de doutorado na FEQ, tambémassociada ao Damfe, que não está di-retamente relacionada com embalagensativas ou inteligentes, mas visa umaversão mais moderna e de menor cus-to da embalagem plástica com barrei-

ra. “A idéia é aumentar a propriedadede barreira ao oxigênio e à umidade doar, dois fatores que aceleram a degra-dação de muitos produtos”, diz a pes-quisadora do ITAL.

Segundo ela, uma maneira relativa-mente barata de obter esta barreira é apli-cando uma fina camada de alumínio so-bre filmes plásticos, que oferecem faci-lidade de conversão, além de muitas pro-priedades desejáveis para a comercia-lização de alimentos. “Não se trata maisde uma folha de alumínio, de 9 a 12micras de espessura, que tem seu custo,mas de depositar o alumínio da formade átomos sobre o plástico, com espes-sura muito mais fina que um micron,na faixa de 40 a 100 nanômetros”.

contém microfibrilas e uma série deespécies maiores que o corante, taiscomo as gomas. Inicialmente se faz umpré-tratamento, podendo-se usar váriosprocessos com membranas integrados,começando-se com uma microfiltraçãopara reter as microfibrilas, seguida deultrafiltração para reter a goma. Já ocorante terá de ser processado pornanofiltração ou osmose inversa, atra-vés de uma membrana com massa mo-lar de corte muito baixa; a separação sedá em nível molecular”.

Entre as principais propriedadesavaliadas nas membranas poliméricasestão o fluxo permeado (a maior partedos processos exige alta capacidade devazão para torná-los econômicos) e acapacidade de retenção que caracteri-za a seletividade da membrana. “Naprodução de sucos concentrados, a in-dústria está interessada em fazer pas-sar a água e em reter o sumo. Passamjunto com a água moléculas menoresresponsáveis pelo sabor e odor, masque podem ser recuperadas em um pro-cesso seguinte, com uma membrana denanofiltração, sendo devolvidas semdegradação ao suco concentrado”.

Leila Peres observa que seu grupode pesquisadores prepara e caracterizaas membranas em nível de bancada eque a produção em escala dependeriade empresas parceiras. “Nosso esfor-ço é para divulgar a tecnologia, queainda não é muito conhecida no país.Em muitos casos, ela pode ser uma al-ternativa até para competir com pro-cessos convencionais, como de desti-lação e evaporação, no qual o uso deenergia é intensivo”.

Voltando à produção de sucos, aprofessora da FEQ informa que nelase utiliza a evaporação, sob risco de

degradar as moléculas de aroma e sa-bor, que não são resistentes a tempera-turas elevadas. “Os processos commembranas ocorrem à temperatura am-biente e, muitas vezes, em pressões bai-

xas, como na microfiltração. Além deserem menos intensivos energeti-camente, protegem as espécies sensíveisda degradação térmica, tais como vita-minas, enzimas e microorganismos”.

As membranas poliméricas e suas aplicações na indústria

Linha depesquisacoordenadaporprofessorada FEQdesenvolvesoluçõesoriginais

A professoraLeila Peres, da

Faculdade deEngenharia

Química: “Umdos grandes

problemas emalimentos

embalados éa presença

do oxigênio”

Claire Sarantópoulos, pesquisadora do Ital: “A idéia é aumentara propriedade de barreira ao oxigênio e à umidade do ar”

Foto: Antoninho Perri

A