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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]
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TÓPICOS A SEREM ABORDADOS
•Vida de prateleira:DefiniçõesAlterações de qualidadeInterações com materialModelos e Estimativa
•Estudos de Caso
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Estabilidade Vida de prateleira
Vida útilShelflife
“Em função dofator proteção e da eficiência dos sistemas de embalagens”
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O2
CO2
H2O T (ºC)
Aromas
Agentes Biológicos
LuzUV
Adaptado de Rizvi 1981
Macro e Micro
Ambiente
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Estabilidade vs. Adequação dos Sistemas
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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
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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)
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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]
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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?
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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
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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
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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
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O EFEITO DO OXIGÊNIO SOBRE A ESTABILIDADEDE ALIMENTOS PROBIÓTICOS
Oxigênio no Micro-Ambiente
Oxigênio Total = Dissolvido + Espaço Livre
Probióticos: anaeróbicos e microaeróbios
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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
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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
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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
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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
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Atividade de Água vs. Umidade Relativa de Equilíbrio
e
Aplicações em Sistemas de Embalagem
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Diagrama de Estabilidade
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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
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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
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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%
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Isoterma de sorção
>50%
10 - 50%
<10%
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Utilizando a isoterma de adsorção de umidade para estimar a condição de estocagem de café
solúvel.
30%
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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
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Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Experimento 1 - Biscoito é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl
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Inicial Final
Umidade 4% 20%
Atividade de água 0.30 0.75
Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE
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Experimento 2 – Queijo é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
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Inicial Final
Umidade 60% 30%
Atividade de Água 0.90 0.75
Sistema Biscoito Cream Cracker em 75%URE
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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
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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
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Estabilidade de AlimentosSistemas de Embalagens e o Efeito da Temperatura
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Temperatura“FATOR EXTRÍNSICO DE MAIOR EFEITO”
LIMITES CRÍTICOS PARA MICRORGANISMOS
ATIVIDADE DE ÁGUA
OXIGÊNIO
LUZ
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EVITE A REGIÃO DE PERIGO
LIMITE DE TEMPERATURA
SEGURA
( 4 a 60C )
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Mudanças no crescimento
microbiano com a variação de
atividade da água.As áreas
entrecruzadas indicam
sobreposição.
ALTERAÇÕES MICROBIOLÓGICAS DOS ALIMENTOS
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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.
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DESENVOLVIMENTO DE BACTÉRIAS EM CARNE DE DESENVOLVIMENTO DE BACTÉRIAS EM CARNE DE
PORCO EM PORCO EM AMAM A 4 A 4OOCC
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EFEITO DA TEMPERATURA NO AUMENTO DA VIDA ÚTILEFEITO DA TEMPERATURA NO AUMENTO DA VIDA ÚTIL
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aW, pH, T e aW, pH, T e COCO22
OBSTÁCULOOBSTÁCULOSS AO AO DESENVOLVIMENTO MICROBIANODESENVOLVIMENTO MICROBIANO
EXISTEM OUTROS ?
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TRANSFORMACOES OU PERDA DE QUALIDADE
DOS ALIMENTOS EM FUNÇÃO DA
TEMPERATURA
•Cinética de reações
•Testes acelerados
•Modelos para Estimativa de Vida de Prateleira
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Cálculo de Q10
Q10 = Taxa de reação na (T + 10) = kT .
Taxa de reação na T kT-10
Q10 = VP (T) .
VP (T + 10)
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Cálculo de Q10
Limite VP
30°C
40°C
Q10 = 2,8 = 3,7 0,75
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Estabilidade de Outros Produtos
Destilados
Fermentados
Carbonatados
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Outros Problemas de Estabilidade
Provenientes da Embalagem
INTERAÇÃO PRODUTO VS. EMBALAGEM
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MIGRAÇÃOMigração total (monômeros, oligômeros,
aditivos, solventes)
Migração específica (MCV, estireno)
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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).
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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.
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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
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O PERIGO DO PET RECICLADO
Processo bottle to bottle (Anvisa)
Filmes plastificados (Aditivos)
Bandejas termoformadas (?)
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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.