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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
FUNDAÇÃO SALVADOR ARENA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO“GESTÃO DA QUALIDADE E SEGURANÇA DOS
ALIMENTOS”
FEA 215- O Sistema de Embalagens para o Segmento de Alimentos
14/03/09
José de Assis F. [email protected]
TÓPICOS A SEREM ABORDADOS
•Vida de prateleira:DefiniçõesAlterações de qualidadeInterações com materialModelos e Estimativa
•Estudos de Caso
Estabilidade Vida de prateleira
Vida útilShelflife
“Em função dofator proteção e da eficiência dos sistemas de embalagens”
O2
CO2
H2O T (ºC)
Aromas
Agentes Biológicos
LuzUV
Adaptado de Rizvi 1981
Macro e Micro
Ambiente
Estabilidade vs. Adequação dos Sistemas
Alterações na Qualidade/Consequências
• Fim da vida útil?
– Quando o produto perder suas principais funções ou chegar em níveis insatisfatórios de determinadas características de qualidade e segurança alimentar.
Ex.: Café – perda de aroma e sabor Biscoito – ganho de umidade (textura) Salsicha – contaminação microbiana Flocos de milho – ganho de umidade Enlatados – contaminação com metais
Fatores Que afetam a Estabilidade
• Fatores Intrínsicos:
• Composição• pH e acidez• Umidade e Aa• Potencial redox
• Fatores Extrínsicos:
• Temperatura• Composição gasosa (O2)• Umidade relativa (UR)• Radiações (uv e visível)
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
I SIMPÓSIO INTERNACIONAL: PREBIÓTICOS E PROBIÓTICOS
EM PRODUTOS LÁCTEOSITAL- Campinas 25 3 26 de agosto de 2008
Embalagem para Produtos Contendo Probióticos
Packaging for Products Containing Probiotics
José de Assis F. FariaProf. Titular Unicamp/FEA
Sistemas de [email protected]
PRODUTOS PROBIÓTICOS COMERCIAIS
Leites fermentados e iogurtes são os principais, no mundo, contendo culturas probióticas.
Outros produtos comerciais:
Sobremesas à base de leite; leite em pó para recém-nascidos; sorvetes de iogurte; buttermilk,
produtos encapsados; produtos em pó, etc.
Diversos tipos de queijos: Cheddar, Gouda, Crescenza, Queijos Frescos (Minas frescal).
PRODUTOS PREBIÓTICOS
Matérias-primas ou ingredientes
Carboidratos não-digeríveis:
Inulina, lactulose e diversos oligossacarídeos.
EMBALAGEM?
Microrganismos com Potencial Probióticos
Lactobacilus e Bifidubacterium
Desempenho e propriedades tecnológicas, com estabilidade e viabilidade durante a comercialização e
conseqüente efeito terapêutico
(106 a 108 UFC/g ou ml de bioproduto)
(IDL,1992; IDL,2001)
Referencial para a adequação da
embalagem
O2
H2OTempe-ratura.
Troca Aromas
Stress
DanosMecân.
Vibração
Choque
Contami-nação
Luz
Exposição
Ética
EcologiaManuseio
OutrosConservação
Design
Interação
Distribuição Preço
Economia
Leis
Adaptado de Rizvi 1981
Fundamentos: Curva de desenvolvimento microbiano
Tempo
Lo
g U
FC
fase lag
fase exponencial
fase estacionária
fase de declínio ou
morte
Microrganismos Probióticos
Vida útil
O EFEITO DO OXIGÊNIO SOBRE A ESTABILIDADEDE ALIMENTOS PROBIÓTICOS
Oxigênio no Micro-Ambiente
Oxigênio Total = Dissolvido + Espaço Livre
Probióticos: anaeróbicos e microaeróbios
Microrganismos e o Potencial de Óxido - Redução
• O potencial de óxido-redução de um alimento é determinado pelas seguintes condições:
1. O potencial de oxido-redução original do alimento
2. A resistência deste alimento às mudanças do potencial de óxido-redução
3. A tensão de oxigênio da atmosfera em contato com o alimento
4. Acesso que a atmosfera externa tem ao alimento
Microrganismos e o Potencial de Óxido - Redução
• O potencial de óxido-redução de um alimento é determinado pelas seguintes condições:
1. O potencial de oxido-redução original do alimento
2. A resistência deste alimento a mudanças de potencial de óxido-redução
3. A tensão de oxigênio da atmosfera em contato com o alimento
4. Acesso que a atmosfera externa tem ao alimento
Microrganismos e o Potencial de Óxido - Redução
Microorganismos Potencial O/R
Bactérias anaeróbias: Negativo
Clostridium botulinum
Clostridium perfringens
Bactérias aeróbicas Positivo
Bacillus sp
Pseudomonas
Enterobactérias
Bactérias anaeróbicas facultativas Positivo ou Negativo
Enterobactérias
Microaerófilos Ligeiramente Positivo
Lactobacillus
Campylobacter
Fungos e leveduras Positivo
Z. bailli
Penicillium sp
Potencial OR em Alimentos
O potencial OR pode variar bastante de acordo com o tipo de alimento analisado:
• Alimentos de origem vegetal (principalmente sucos):Eh = +300mV a +400mV
• Carnes sólidas:Eh = -200mV
• Carnes moídas/picadasEh = +200mV
• Queijos (variados)Eh = -20mV a -200mV
Atividade de Água vs. Umidade Relativa de Equilíbrio
e
Aplicações em Sistemas de Embalagem
Diagrama de Estabilidade
Ação do Vapor de Água
Ganho umidade• Empedramento /
aglomeração• Perda de crocância• Crescimento
microbiano
Perda umidade• Endurecimento• Perda de peso• Escurecimento• Murchamento• Queima pelo frio
(freezer burn)EMBALAGEM
Baixa Taxa de Permeabilidade a vapor de água
Propriedades coligativasDepende do número de partículas do soluto presente na solução. Soluto interfere na movimentação cinética da água.
líquido
gás
águasoluto
Propriedades de ligação da água
Aa vs Umidade
Aa Umidade (%p/p)
Alta umidade > 0.90 > 50%
Umidade 0.60 – 0.90 10 – 50%Intermediária
Baixa umidade < 0.60 < 10%
Isoterma de sorção
>50%
10 - 50%
<10%
Utilizando a isoterma de adsorção de umidade para estimar a condição de estocagem de café
solúvel.
30%
Efeito de aa na redução do crescimento da bactéria
adapted from Troller, J. A. (1987). Adaptation and growth of microorganisms in environments with reduced water activity. In: Water activity: Theory and applications to food Rockland, L. B. and Beuchat, L. R. eds. Marcel Dekker, Inc.New York p.101-117.
lag phase
growth phase
stationary phase
Crescimento microbiano
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Experimento 1 - Biscoito é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl
Inicial Final
Umidade 4% 20%
Atividade de água 0.30 0.75
Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE
Experimento 2 – Queijo é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Inicial Final
Umidade 60% 30%
Atividade de Água 0.90 0.75
Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE
Experimento 3 – Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado
Para qual lado a água se move?
Pergunta ?
20% Umidade 30% Umidade
Condições de Equilíbrio
aa biscoito = aa queijo = aa ar
No equilíbrio o potencial químico é o mesmo e então não há migração da água.
µbiscoito = µqueijo = µar
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Estabilidade de AlimentosSistemas de Embalagens e o Efeito da Temperatura
Temperatura“FATOR EXTRÍNSICO DE MAIOR EFEITO”
LIMITES CRÍTICOS PARA MICRORGANISMOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
OXIGÊNIO
LUZ
EVITE A REGIÃO DE PERIGO
LIMITE DE TEMPERATURA
SEGURA
( 4 a 60C )
Mudanças no crescimento
microbiano com a variação de
atividade da água.As áreas
entrecruzadas indicam
sobreposição.
ALTERAÇÕES MICROBIOLÓGICAS DOS ALIMENTOS
Classificação quanto à Perecibilidade:
Alimentos perecíveis : in natura, leite pasteurizado, carne fresca, iogurte, etc.
Alimentos semi-perecíveis: defumados, curados, salames, queijos, doces, etc.
Não perecíveis: desidratados, aditivados, enlatados, etc.
DESENVOLVIMENTO DE BACTÉRIAS EM CARNE DE DESENVOLVIMENTO DE BACTÉRIAS EM CARNE DE
PORCO EM PORCO EM AMAM A 4 A 4OOCC
EFEITO DA TEMPERATURA NO AUMENTO DA VIDA ÚTILEFEITO DA TEMPERATURA NO AUMENTO DA VIDA ÚTIL
aW, pH, T e aW, pH, T e COCO22
OBSTÁCULOOBSTÁCULOSS AO AO DESENVOLVIMENTO MICROBIANODESENVOLVIMENTO MICROBIANO
EXISTEM OUTROS ?
TRANSFORMACOES OU PERDA DE QUALIDADE
DOS ALIMENTOS EM FUNÇÃO DA
TEMPERATURA
•Cinética de reações
•Testes acelerados
•Modelos para Estimativa de Vida de Prateleira
Cálculo de Q10
Q10 = Taxa de reação na (T + 10) = kT .
Taxa de reação na T kT-10
Q10 = VP (T) .
VP (T + 10)
Cálculo de Q10
Limite VP
30°C
40°C
Q10 = 2,8 = 3,7 0,75
Estabilidade de Outros Produtos
Destilados
Fermentados
Carbonatados
Outros Problemas de Estabilidade
Provenientes da Embalagem
INTERAÇÃO PRODUTO VS. EMBALAGEM
MIGRAÇÃOMigração total (monômeros, oligômeros,
aditivos, solventes)
Migração específica (MCV, estireno)
Migração do PVC
Monômero VCM
Permitido: na embalagem < 1ppm; alimento <0,5ppm
Plastificantes: adipatos, fitalatos a quantidade migrada é função da temperatura e tempo de contato.
Outros problemas do PVC: anos 70 intoxicação dos trabalhadores; incineração (chuva ácida e dioxinas).
Pesquisas sobre PET
Mias de 19 migrantes identificados por CG/MS
Oligômeros cíclicos, acetalaldeidos, etc.
Boas notícias:
Liberado pela FDA, pois não apresentou
toxicidade, mutagecidade e
carcinogenicidade.
O POTENCIAL DE OUTROS MATERIAIS
•Solventes residuais (laminação, rotulagem)
•Papel, cartão, papelão: odores de clofenóis formado durante o branqueamento da polpa celulósica.
•Reciclagem de papel (DIPNs – diisopropylnaphthalines)
•Caixas de papelão, medeira e cortiças: cloroanisolo formado pela metilação fúngica.
Sistemas de embalagens:
Cook in, cook in the bag, sous vide, bag in box, in package sterilization
O PERIGO DO PET RECICLADO
Processo bottle to bottle (Anvisa)
Filmes plastificados (Aditivos)
Bandejas termoformadas (?)
Exercícios e Estudos de Casos
Permeabilidade ao vapor de água
Atividade de Água
Construção de Isotermas
Estimativa de vida de prateleira com base na umidade e temperatura.
