CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO 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. Faria assis@fea.unicamp.br

TÓPICOS A SEREM ABORDADOS Vida de prateleira: Definições Alterações de qualidade Interações com material Modelos e Estimativa Estudos de Caso

Estabilidade Vida de prateleira Vida útil Shelflife “Em função do fator proteção e da eficiência dos sistemas de embalagens”

Macro e Micro Ambiente H2O T (ºC) O2 CO2 Aromas Agentes Luz Biológicos UV Macro e Micro Ambiente Adaptado de Rizvi 1981

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 CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS I SIMPÓSIO INTERNACIONAL: PREBIÓTICOS E PROBIÓTICOS EM PRODUTOS LÁCTEOS ITAL- Campinas 25 3 26 de agosto de 2008 Embalagem para Produtos Contendo Probióticos Packaging for Products Containing Probiotics José de Assis F. Faria Prof. Titular Unicamp/FEA Sistemas de Embalagens assis@fea.unicamp.br

EMBALAGEM ? PRODUTOS PROBIÓTICOS COMERCIAIS PRODUTOS PREBIÓTICOS 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 Referencial para a adequação da embalagem 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)

Outros H2O Leis Interação Tempe- ratura. O2 Troca Aromas Ética Design Conservação H2O Leis Interação Tempe- ratura. O2 Troca Aromas Ética Design Luz Contami- nação Stress Economia Exposição Choque Danos Mecân. Vibração Distribuição Preço Manuseio Ecologia Adaptado de Rizvi 1981

Fundamentos: Curva de desenvolvimento microbiano Tempo Log UFC fase lag fase exponencial fase estacionária fase de declínio ou morte Microrganismos Probióticos Vida útil

O EFEITO DO OXIGÊNIO SOBRE A ESTABILIDADE DE 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: O potencial de oxido-redução original do alimento A resistência deste alimento às mudanças do potencial de óxido-redução A tensão de oxigênio da atmosfera em contato com o alimento 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: O potencial de oxido-redução original do alimento A resistência deste alimento a mudanças de potencial de óxido-redução A tensão de oxigênio da atmosfera em contato com o alimento 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 Microaerófilos Ligeiramente Positivo Lactobacillus Campylobacter Fungos e leveduras 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/picadas Eh = +200mV Queijos (variados) Eh = -20mV a -200mV

Atividade de Água vs. Umidade Relativa de Equilíbrio 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 de ligação da água Propriedades coligativas Depende do número de partículas do soluto presente na solução. Soluto interfere na movimentação cinética da água. gás água soluto líquido

Aa vs Umidade Aa Umidade Alta umidade > 0.90 > 50% (%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%

Crescimento microbiano aa limite para crescimento microbiano Bactéria ~0.91 Levedura ~0.88 Bolores ~0.70 Leveduras osmóticas ~0.60 Braseq.

Crescimento microbiano Efeito de aa na redução do crescimento da bactéria stationary phase growth phase lag phase 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.

Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 1 - Biscoito é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl

Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE Inicial Final Umidade 4% 20% Atividade de água 0.30 0.75

Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 2 – Queijo é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl

Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE Inicial Final Umidade 60% 30% Atividade de Água 0.90 0.75

Pergunta ? Para qual lado a água se move? Experimento 3 – Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado 20% Umidade 30% Umidade Para qual lado a água se move?

Condições de Equilíbrio Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo 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 Start Cheese and cracker experiment

Estabilidade de Alimentos Sistemas 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 )

ALTERAÇÕES MICROBIOLÓGICAS DOS ALIMENTOS Mudanças no crescimento microbiano com a variação de atividade da água. As áreas entrecruzadas indicam sobreposição.

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 PORCO EM AM A 4OC

EFEITO DA TEMPERATURA NO AUMENTO DA VIDA ÚTIL

OBSTÁCULOS AO DESENVOLVIMENTO MICROBIANO aW, pH, T e CO2 OBSTÁCULOS AO DESENVOLVIMENTO MICROBIANO EXISTEM OUTROS ?

Modelos para Estimativa de Vida de Prateleira 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 = VP (T) . Q10 = Taxa de reação na (T + 10) = kT .

Cálculo de Q10 Q10 = 2,8 = 3,7 0,75 Limite VP 30°C 40°C

Estabilidade de Outros Produtos Destilados Fermentados Carbonatados

Outros Problemas de Estabilidade Provenientes da Embalagem INTERAÇÃO PRODUTO VS. EMBALAGEM

MIGRAÇÃO Migração 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.