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. Fariaassis@fea.unicamp.br

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 Embalagensassis@fea.unicamp.br

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.