ATMOSFERA MODICADA EM ALIMENTOS

Florianópolis, 2018 Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos ATMOSFERA MODICADA EM ALIMENTOS Acondicionamento e Embalagens para Alimentos Doutoranda: Fabíola Diniz da Silva Professor: Germán Ayala Valencia

Aulas Anteriores? Definição polímeros Nomenclatura Polimerização Principais polímeros Métodos de processamento

Conteúdo Definição e objetivos da Embalagem de Atmosfera Modificada (EAM) Tipos de atmosfera modificada Materiais e equipamentos utilizados Revisão Exercício

Atmosfera Modificada A atmosfera modificada é um método que altera a composição da fase gasosa de uma embalagem, container ou câmara É uma técnica aplicada para embalar alimentos refrigerados, frescos ou processados, com limitada vida de prateleira (DEVLIEGHERE et al. 1998)

Histórico O uso da atmosfera modificada teve início com os egípcios, que já armazenavam alimentos em recipientes hermeticamente fechados. 1821 na França foram realizados os primeiros estudos por Jacquet Beard com frutas. O grande avanço tecnológico da atmosfera modificada deve-se a Kidd e West, que iniciaram seus estudos em 1918, na Inglaterra. A primeira aplicação comercial de preservação de carne fresca por atmosfera modificada foi na década de 30, sendo empregadas no transporte marítimo de carne resfriada da Austrália, Nova Zelândia e América do Sul para a Grã-Bretanha. Essa técnica tem sido aplicada com considerado sucesso na Europa e nos Estados Unidos vem ganhando espaço desde 1980.

Atmosfera Modificada A embalagem em atmosfera modificada é um método de conservação de alimentos, que proporciona: aumento da sua validade comercial diminui perdas com sua deterioração facilita a comercialização dos diferentes produtos

Atmosfera Modificada A embalagem em ATM é um sistema dinâmico, no qual devem ser considerados alguns parâmetros: Características físico-químicas do produto Condições de armazenamento Transpiração do produto Permeabilidade aos gases através da embalagem 7

Potencial de Aplicação Armazenamento Exigência e magnitude de resposta favorável Disponibilidade na estação de produção Disponibilidade do produto CARNES AVES PESCADOS QUEIJOS MASSAS FRESCAS PRODUTOS DE PANIFICAÇÃO FRUTAS HORTALIÇAS CASTANHAS/NOZES/AMENDOIM ALIMENTOS PROCESSADOS 8

Tipos de Métodos Embalagem do produto em sacos confeccionados com filmes poliméricos sintéticos Controle das aberturas de ventilação dos contêineres durante o transporte Aplicação de filmes, coberturas comestíveis e ceras na superfície do produto Uso de câmaras de armazenamento impermeáveis ao ar e com controle rigoroso de concentração de gases no seu interior (AC) 10

Tabela 1: Extensão da vida de prateleira de alguns alimentos embalados em AM (Fellows, 2006). PRODUTO VIDA DE PRATELEIRA (DIAS) CARNE a 4 12 PEIXE a 7 28 FRANGO a 6 18 MASSA FRESCA a 2 10 PÃO b 4 12 AR AM BOLO b 14 180 CAFÉ b 3 548 a- armazenagem refrigerada b- armazenagem na temperatura ambiente 11

Gases Os fatores que influenciam na escolha da mistura de gases são: A microbiota capaz de crescer no produto (CHURCH, 1995) Sensibilidade do produto ao O 2 e ao CO 2 Estabilidade da cor desejada

Dióxido de Carbono (CO 2 ) Solúvel em água e gordura Efeito bacteriostático devido à: Inibição direta das enzimas ou diminuição das velocidades das reações enzimáticas Penetração na membrana bacteriana e consequente alteração do ph intracelular Alteração das propriedades físico-químicas (CHURCH, 1994; CHURCH, 1995) Fatores que influenciam o efeito bacteriostático: carga bacteriana inicial temperatura de estocagem tipo de produto embalado

Dióxido de Carbono (CO 2 ) A concentração de CO 2 pode causar alterações na cor e sabor dos produtos e favorecer a exsudação de carnes frescas e pescado. Alimentos com muita umidade como carnes vermelhas e de aves, pescados, a excessiva absorção de CO 2 pode causar o colapso da embalagem, fazendo com que o produto fique com uma leve aparência de embalagem a vácuo. (CHURCH, 1994; CHURCH, 1995)

Efeito CO 2 Controle Vácuo 20/80 % (CO 2 / N 2 ) 40/60 % (CO 2 /N 2 ) 50/50 % (CO 2 /N 2 ) 100 % (CO 2 ) 16

Nitrogênio (N 2 ) Gás quimicamente inerte, insípido Gás de enchimento para evitar colapso Substitui O 2 (alternativa para embalagem a vácuo) Evita crescimento de microrganismos aeróbios Baixa solubilidade (água e gordura) Menor permeabilidade do que CO 2 / O 2 Retarda a oxidação (BLAKISTONE, 1999; CHURCH, 1995) 17

Oxigênio (O 2 ) Acarreta oxidação gorduras, pigmentos, vitaminas Acelera o amadurecimento e senescência de frutas e vegetais Ocasiona o crescimento de bactérias aeróbias (CHURCH, 1995; FLOROS; MATSOS, 2005) 18

Oxigênio (O 2 ) A presença em pequenas quantidades é necessária para alguns produtos Permiti processos básicos de respiração aeróbia Manter a cor vermelha das carnes frescas Manter o pigmento da carne, a oximioglobina, que fornece à carne fresca a cor vermelha característica Inibe o crescimento de anaeróbias estritas, embora exista uma grande variação da sensibilidade de anaeróbios ao O 2 (CHURCH, 1995; FLOROS; MATSOS, 2005) 19

Tabela 2: Misturas de gases para alguns alimentos EAM Produto %CO2 %O2 %N2 Produtos assados 60 0 40 Queijo duro 60 0 40 Queijo maturado 0 0 100 Creme 0 0 100 Crustáceos 40-60 20-30 0-30 Salgadinhos secos 40-60 0 70-80 Peixe (gorduroso) 30-60 0 40-70 Peixe (branco) 40-60 20-30 0-30 Frutas/hortaliças 3-10 2-10 80-95 Carne (cozida) 25-35 - 70-75 Carne (curada) 20-35 - 65-80 Carne (vermelha) 15-40 60-85 0-10 Massa (fresca) 50-80 - 20-50 Pizza 40-60 0-10 40-60 Adaptada de Day (1992) e Smith et al. (1990) Frango 20-50 - 50-80 21

Atmosfera modificada Passiva Produto é colocado dentro de uma embalagem selada, permeável a gases Não há controle estrito sobre a atmosfera interna obtida Atmosfera é criada por meio da própria respiração do produto dentro da embalagem, até que se atinja um equilíbrio 22

Atmosfera modificada Ativa Modificação da atmosfera do interior da embalagem por misturas gasosas com concentrações pré-estabelecidas Essa atmosfera pode ser alterada durante o armazenamento Podem utilizar sistemas com baixas ou elevadas concentrações de O2 em misturas com outros gases, como CO2, CO, N2 Podem ser utilizadas em uma variedade de produtos como pães, bolos, biscoitos, pizzas, massa fresca, queijo, carnes, frutas entre outros 23

Concentração O2/CO2 (%) Passiva x Ativa Tempo de armazenamento (horas) A diferença entre os 2 métodos está no grau de controle das concentrações de gases. 24

(Phillips, 1996) Embalagem a vácuo É o acondicionamento do produto em embalagens com barreira aos gases nas quais o ar é removido para prevenir o crescimento de organismos deteriorantes, a oxidação e a descoloração do produto. Geralmente são utilizados filmes com baixa permeabilidade a gases.

Atmosfera Controlada Consiste na modificação e controle dos gases no meio de armazenamento durante todo período de estocagem Envolve o uso de câmaras herméticas a gases e implica a adição ou remoção de gases, exigindo um controle instrumental rigoroso da composição atmosférica (Phillips, 1996) 26

Material de embalagem para EAM Barreira baixa (>300 cc.m -2 ) para envolver carne fresca ou outras aplicações nas quais a transmissão de oxigênio é desejada Barreira média (50 a cc.m -2 ) Barreira alta (10 a 50 cc.m -2 ) Barreira ultra-alta (<10 cc.m -2 ) que protege o produto do oxigênio até o final de sua vida de prateleira 27

Material de embalagem para EAM As seguintes propriedades físicas são essenciais nos materiais escolhidos: baixa transmissão de vapor de água elevada capacidade de barreira ante os gases resistência mecânica aos esforços sofridos durante o manejo da máquina alta capacidade de proporcionar a integridade da vedação assegure a retenção do gás desde o envase até que seja aberto pelo consumidor (HASTINGS, 1993)

Material de embalagem para EAM Os materiais mais utilizados são: Policloreto de vinila (PVC) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) nylon Polietileno (PE) Suas propriedades de barreiras dependem da espessura

Material de embalagem para EAM Versátil PEBD PP quimicamente similar PE A permeabilidade é moderadamente baixa para o vapor de água alta para o O2 reduzido efeito de barreira contra os odores pode ser extrusado ou coextrusado para proporcionar características de vedação pelo calor proporciona maior barreira aos gases e ao vapor de água do que o PE (GREENGRAS, 1993)

Material de embalagem para EAM PVC filme termo formável mais utilizado ATM boa capacidade de barreira diante dos gases e moderada ante o vapor de água PS polímero termoplástico claro elevada resistência à extensão propriedades de barreira reduzidas excelente resistência a gorduras (GREENGRAS, 1993)

Material de embalagem para EAM Nylons filmes resistentes com elevada resistência à extensão higroscópicos e suas propriedades mecânicas se alteram graças à absorção de água É recomendado para uso em produtos cárneos (conter ossos afiados) (GREENGRAS, 1993)

Máquinas Embaladoras para Utilização em AM 34

Máquinas Embaladoras para Utilização em AM Vídeo 37

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Quadro de vantagens e desvantagens da atmosfera modificada Vantagem Limitações Aumento da vida de prateleira Aumento da armazenagem resulta em diminuição das perdas econômicas e aumento do raio de distribuição Menos entregas de distribuição levando a custos mais baixos Pouca ou nenhuma necessidade de conservantes químicos Separação mais fácil de alimentos fatiados (com exceção de embalagem a vácuo) Boa apresentação dos produtos Custo adicional Necessidade de controle da temperatura Necessidade de equipamentos especiais e treinamento de operadores Aumento do tamanho das embalagens tem impacto sobre o custo de transporte e exibição no varejo Os benefícios são perdidos na abertura ou vazamento da embalagem Segurança dos alimentos a ser estabelecida para alguns alimentos 40

Parâmetros Críticos Qualidade inicial do produto Especificação da mistura gasosa Controle de temperatura Propriedades de mecânicas da embalagem Eficiência do equipamentos de acondicionamento 41

Garantia de qualidade de EAM Apesar da Embalagem com Atmosfera Modificada ser um processo bem estabelecido, é uma boa prática manter rígidos controles de qualidade através do teste da embalagem. Níveis incorretos de O2, tanques de gás vazios e barras de soldagem ruins podem causar misturas imprecisas de gases e solda de má qualidade resultando na deterioração do produto. Testes de rotina da embalagem com analisadores de gases asseguram qualidade da embalagem, uniformidade e consistência da marca. 42

Algumas Pesquisas EFEITO DA ATMOSFERA MODIFICADA ATIVA NA PÓS-COLHEITA MANUTENÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO TOMATE DE CEREJA T de armazenamento dos tomates: 5 C Materiais poliméricos: polipropileno biorientado / polietileno de baixa densidade (BOPP / LDPE) Atmosferas testadas: ar sintético (controle), 5% O2 + 95% N2 (MAP 1), 5% O2 + 5% CO2 + 90% N2 (MAP 2) e 5% O2 + 10% CO2 + 85% N2 (MAP 3). A combinação de tratamento com MAP 2 e baixa temperatura foi eficaz no que diz respeito a retardar a maturidade e a qualidade do fruto durante o armazenamento de tomates cereja. Os resultados mostraram que a MAP ativa pode prolongar a vida de prateleira dos tomatescereja por 25 dias e a concentração de gases pode influenciar as características físicoquímicas do tomate-cereja. FAGUNDES, et al. 2013 43

Algumas Pesquisas PRÉ-SOLUBILIZAÇÃO DO CO 2 PARA INIBIÇÃO DO CRESCIMENTO MICROBIANO E PROLONGAMENTO DA VIDA ÚTIL DE ALIMENTOS Uma maneira de aumentar a eficiência bacteriostática do CO 2 e a eficiência volumétrica das embalagens é pela dissolução do CO 2 no produto antes de ser embalado. Esse método de pré-solubilização do CO 2 no produto é chamado de SGS (Soluble Gas Stabilization), com potencial de prevenir o colapso da embalagem causado pela solubilização do CO 2, reduzir o volume livre das embalagens e aumentar a vida útil do produto em comparação à atmosfera modificada tradicional. 44

Pré-solubilização CO 2 Vídeo 45

Resumindo A embalagem em atmosfera modificada consiste na substituição dos gases no interior da embalagem por uma mistura predeterminada. A técnica pode ser feita ativa ou passivamente. A escolha do material de envase, da mistura de gases e de suas proporções vai depender, principalmente, do tipo de alimento e dos mecanismos de deterioração. Se o alimento não respira e sua deterioração ocorre pelo crescimento de microrganismos deteriorantes, como nas carnes e derivados, a mistura ideal deve possuir altas concentrações de CO 2 e o filme de embalagem deve ter pouca permeabilidade aos gases. As frutas e vegetais, que são alimentos que continuam respirando após a colheita, a técnica de embalagem mais utilizada é a passiva, que permite o equilíbrio entre os gases CO 2 e O 2 no interior da embalagem, e o filme deve possuir permeabilidade intermediária aos gases para possibilitar a troca gasosa. 46

Exercício Qual a diferença quanto à resposta do processo para os alimentos de origem vegetal e animal submetidos a atmosfera modificada? 47

Referências BLAKISTONE, B. A. Principles and applications of modified atmosphere packaging of Foods. New York: Chapman & Hall, 1999. CHITARRA, M. I. F.; CHITARRA, A. B. Pós-colheita de frutos e hortaliças: fisiologia e manuseio. 2. ed. rev. e ampl. Lavras: UFLA, 2005. CHURCH, N. Developments in modified-atmosphere packaging and related technologies. Trends in Food Science e Technology, v. 5, p. 345-352, 1994. CHURCH, I. J.; PARSONS, A. L. Modified atmosphere packaging tecnology: a review. Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 67, p. 143-152, 1995. FLOROS, J. D.; MATSOS, K. I. Introduction on modified atmosphere packaging. In: HAN, J. H. Innovations in food packaging. 2005. GREENGRASS, J. Films para envasado en atmósfera modifi cada. In: PARRY, R.T. Envasado de los alimentos em atmosfera modificada. Madrid: A. Madrid Vicente, 1993. p. 79-118. HASTINGS, M. J. Maquinaria de empaquetado. In: PARRY, R.T. Envasado de los alimentos em atmosfera modificada. Madrid: A. Madrid Vicente, 1993. p. 56-78. 48