introduÇÃo vantagens x...
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Acondicionamento de Produtos Alimentícios em Acondicionamento de Produtos Alimentícios em Atmosfera Modificada e ControladaAtmosfera Modificada e Controlada
UNIPAMPA
Tecnologia de Frutas e Hortaliças
Atmosfera Modificada e ControladaAtmosfera Modificada e Controlada
Eduardo Henrique M. WalterEngenheiro de Alimentos
Setembro de 2010
Inserção TecnológicaInserção Tecnológica
� Modificações do estilo de vida x Demandas de mercado� Revolução industrial� Revolução feminista� Revolução “natureba”
Desenvolvimento de novos produtos� Desenvolvimento de novos produtos� Inovações em formulações, processamentos e
embalagens� Exemplo: Forecrest Foods of Calgary, empresa
canadense produtora de crumpets. � Esta empresa quadruplicou as vendas e ampliou o
mercado até os EUA com o extensão da vida útil dos crumpets de 4 dias para 1 mês. Isto foi realizado pela reformulação do produto e acondicionamento em A.M. à temperatura ambiente.
� A embalagem com AM é usada para aumentar a vida de prateleira dos produtos acondicionados
� Mantém o produto com
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
� Mantém o produto com características próximas do natural
� Proporciona a eliminação do uso de conservantes químicos
� Melhoria dos sistemas de distribuição
Vantagens x Desvantagens
1ª Prolongamento da vida-de-prateleira para produtos com características “naturais”
2ª Apresentação diferencial do produto, marca...
Σ (a,b,c) = ???
Desvantagens ... Econômicas
Tecnológicas
Ambientais?
HISTÓRICOHISTÓRICO
�� Século XIXSéculo XIX - Uso de CO2 para conservação de carnes
�� 18891889 - Estudo do efeito �� 18891889 - Estudo do efeito bacteriostático do CO2
�� 19101910 - Considerável uso de atmosfera modificada (AM) para
conservar alimentos
�� 19381938 - Transporte marítimo de carnes frescas
�� Década de Década de 19601960 - Aplicação em estocagem de aves
�� Início do século XXInício do século XX - Estocagem de frutas e hortaliças a granel em
HISTÓRICOHISTÓRICO
de frutas e hortaliças a granel em contentores com atmosfera modificada ou controlada
�� RecentementeRecentemente o conceito foi estendido de estocagem a granel em câmaras para embalagens
AplicaçõesAplicações
� Produtos carneos* e pescado
� Frutas e hortaliças
� Produtos de panificação e massas alimentícias
� Produtos lácteos� Produtos lácteos
� Cafés, chás e condimentos
� Cereais e snacks-crisps
� Balas, chocolates e confeitos
Princípios básicos� Modificação e controle da composição gasosa do
ambiente de armazenamento
� ↓ [O2]
� ↑ [CO2]
8
� ↑ [CO2]
Maçã e pêraMaçã e pêra2 2 –– 10% 10% COCO222 2 –– 10% 10% OO22
NN22 –– balanceamentobalanceamento
78% N20,03% CO2
Ar He Kr Xe H2
9
20,8% O2
Definições de AMDefinições de AM
� Sistema de embalagem hermético,com um filme de boa barreira agases, em que o micro-ambientegasoso é modificado a fim degasoso é modificado a fim deaumentar a vida útil do produto pelaredução de sua atividade fisiológica etaxa de desenvolvimento microbiano.
� Sistema de embalagem em que o micro-ambiente gasoso é modificado antes do fechamento e, ou durante a estocagem.
Definição de AC
� Sistema de controle contínuo da atmosfera do produto.
12
13
CO2 C2H4
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O2 N2
Dicas importantes
� Não armazenar vegetais de diferentes
grupos na mesma câmara
Efeito adverso do etileno
� Produtos de diferentes graus de maturação
armazenados em câmaras distintas
Melhor controle do armazenamento
� Combinação de AC com refrigeração
Cuidado!!!
� Concentrações inferiores a 6% de O2 causam
perda de consciência em menos de 30 s
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Métodos para Modificação de AtmosferaMétodos para Modificação de Atmosfera
� Atmosfera controlada
� Atmosfera modificada
� AtivaEmbalagem gaseificada� Embalagem gaseificada
� Absorvedores e geradores de gases
� Passiva� Atmosfera modificada de equilíbrio
� Vácuo
Concepção do Sistema de AtmMConcepção do Sistema de AtmModod
� Características do produto
� Temperatura/tempo de estocagem
� Mistura gasoso
Propriedades da embalagem� Propriedades da embalagem
� Eficiência dos equipamentos
Que tal um cafezinho???
Fonte: www.pmministries.com (2007)
Mercado de Café
� Maior exportador mundial de grãos verdes
� Representa 0,4% do mercado internacional de café beneficiado
Antigamente� Antigamente� Modelo de mercado exportador
� Atualmente� Renovação no mercado interno
Soluções Tecnológicas
� Grãos especiais
� Blends celebrados por especialistas
� Tecnologia de processamento
� Sistemas de embalagens
� Design das embalagens
Torrefação
� Desenvolvimento das características sensoriais do produto
� Perda de umidade (6-10%)
Formação de CO� Formação de CO2
Considerações em Sistemas de Embalagem
� Liberação de CO2
� Barreira ao O2
� 1% O2 = +1 ano
2% O = 6 meses� 2% O2 = 6 meses
� 5% O2 = semanas
� Barreira à aromas
Embalagens metálicas e vítreas Embalagens flexíveis
Propriedades de Barreira
[g/m2.dia] (38°C/90% UR)
[cm3/m2.dia.atm]
(23 °C/0% UR)24,013004535/25Cel/PE
H2OCO2O2
Taxa de PermeabilidadeGramatura
[g/m2]Material
[g/m2.dia] (38°C/90% UR)
[cm3/m2.dia.atm]
(23 °C/0% UR)24,013004535/25Cel/PE
H2OCO2O2
Taxa de PermeabilidadeGramatura
[g/m2]Material
---30/15/20/35Cel./PE/Alumínio/PE
5,97900185070PE
4,94200120050PP
0,91706020/35PP met./PE
3,03500115020/35PP/PE
5,5451216/3/45Poliéster met./Cola/PE
9,111001535/3/30Cel/Cola/PE
24,013004535/25Cel/PE
---30/15/20/35Cel./PE/Alumínio/PE
5,97900185070PE
4,94200120050PP
0,91706020/35PP met./PE
3,03500115020/35PP/PE
5,5451216/3/45Poliéster met./Cola/PE
9,111001535/3/30Cel/Cola/PE
24,013004535/25Cel/PE
Fonte: Cabral e Fernandes (1982)
Teoria dos obstáculos
Mistura gasosa
O poder dos gases!
78% N20,03% CO2
Ar He Kr Xe H2
30
20,8% O2
Mistura GasosaMistura Gasosa
� Ar atmosférico� N2, O2, CO2, H2O e outros
� Gases antimicrobianos� CO2, CO, O3, SO2, Cl2, NO, N2O, C2H4O, C3H7O2 3 2 2 2 2 4 3 7
� Gases de suporte� N2, He, Ne, Ar
� Gás de segurança� O2
Características do COCaracterísticas do CO22
� Gás anti-microbiano natural
� Estável
� Baixa toxides
� Poucas alterações sensorial indesejável� Poucas alterações sensorial indesejável
� Baixo custo relativo
Fatores que influenciam o efeito do COFatores que influenciam o efeito do CO22
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
� Concentração gasosa
� Temperatura de estocagem� Temperatura de estocagem
� Absorção pelo produto
� Permeabilidade e hermeticidade da embalagem
NitrogênioNitrogênio
� Baixa solubilidade e permeabilidade relativa
� Substitui O2
� Previne oxidação
� Inibe microrganismos aeróbios
� Acolchoamento
� Minimiza a colapsagem
Efeito da A.M. sobre a MicrobiotaEfeito da A.M. sobre a Microbiota
Fonte: Anjos (2005)
Efeito da Atmosfera sobre a MicrobiotaEfeito da Atmosfera sobre a Microbiota
� Microrganismos patogênicos e deteriorantes
� Clostridium botulinum e psicrotróficos
� Polinômio t x T x Aa x pH x [O2] x Conservantes
Efeito da mistura gasosa sobre pãesEfeito da mistura gasosa sobre pães
Mistura Gasosa Vida útil de pãesMistura Gasosa Vida útil de pães
[Dias]O2 [%] N2 [%] CO2 [%]
1 99 - 5
1 - 99 100
Fonte: Bogadtke, 1979
O2 e CO2 em Frutas e Hortaliças
� Efeito positivo na redução da respiração
[O2] < 10%
Concentração mínima: 1 – 3%
� Níveis elevados de CO2
Preservação de substâncias pécticas
Manutenção da textura
Retenção de sabor e aroma
� ↑ [O2]
Aumento na produção de etileno
� ↑ [CO2]
O2 e CO2
� ↑ [CO2]
Redução, manutenção ou aumento na taxa
de produção de etileno em frutas
� Ausência de O2
Respiração anaeróbia
Formação de acetaldeído e etanol
Escurecimento da polpa
Excesso de CO� Excesso de CO2
Escurecimento dos tecidos
Cavidade na polpa
RESPIRAÇÃOAERÓBIA
(CH2O)n + O2 (ar) � CO2 + H2O + energiaenergia
C6H12O6 + 6O2 � 6CO2 + 6H2O + 673 Kcal + 38 ATP
RESPIRAÇÃOANAERÓBIA
CC66HH1212OO6 6 �� CHCH33COCOOH COCOOH �� COCO22 + CH+ CH33CHO CHO ��CC22HH55OHOH- O2
FERMENTAÇÃOFERMENTAÇÃO
ALTERAÇÕES SENSORIAIS INDESEJÁVEISALTERAÇÕES SENSORIAIS INDESEJÁVEIS
Influência da temperatura de estocagem
� Mistura gasosa
� Produto
� Microbiota
� Embalagem� Embalagem
Fonte: Anjos (2005)
Seleção da mistura gasosa
Quais gases?
Qual concentração?
Recomendações genéricas de Recomendações genéricas de Misturas Gasosa para Produtos de PanificaçãoMisturas Gasosa para Produtos de Panificação
� 20-30% CO2
� Inibição da maioria dos microrganismos aeróbios
� 50-60% CO2
� Concentração máxima inibitória
� 100% CO2
� Problemas de colapsagem
� 70-80% CO2
� Compensam as perdas de CO2
Atmosferas típicas para outros produtosAtmosferas típicas para outros produtos
ProdutoProduto % N% N22 % CO% CO22 % O% O22
Pão de forma 0-20 80-100 -
Massa fresca 0-30 70-100 -
Fontes: Church (1994); diSTAM/UNIMI (1998)
Massa fresca 0-30 70-100 -
Carne fresca - 20-30 70-80
Bacon 60-70 30-40 -
Alface 80-90 5-10 5-10
Armazenamento de hortaliças
HORTALIÇAHORTALIÇA TEMP TEMP (ºC)(ºC)
UR UR (%)(%)
OO22(%)(%)
COCO22(%)(%)
VIDA ÚTILVIDA ÚTIL
alfacealface 00 98 98 -- 100 100 2 2 -- 55 00 2 2 –– 3 sem3 sem
cebolacebola 00 65 65 -- 7070 1 1 -- 33 5 5 -- 1010 1 1 –– 8 meses8 meses
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tomatetomate 8 8 -- 1010 85 85 -- 9090 3 3 -- 55 3 3 -- 55 1 1 –– 3 sem3 sem
pimentãopimentão 7 7 -- 1010 95 95 -- 9898 2 2 -- 55 2 2 –– 55 2 2 –– 3 sem3 sem
brócolisbrócolis 00 95 95 -- 100100 1 1 -- 22 5 5 -- 1010 10 10 –– 14 dias14 dias
FRUTAFRUTA TEMP TEMP (ºC)(ºC)
UR UR (%)(%)
OO22(%)(%)
COCO22(%)(%)
VIDA ÚTILVIDA ÚTIL
uvauva --0,5 0,5 -- 00 90 90 -- 9595 2 2 -- 55 1 1 -- 33 1 1 –– 6 meses6 meses
morangomorango 00 90 90 -- 9595 5 5 -- 1010 15 15 -- 2020 7 7 –– 10 dias10 dias
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laranjalaranja 3 3 -- 99 85 85 -- 9090 5 5 -- 1010 0 0 -- 55 3 3 –– 8 sem8 sem
abacaxiabacaxi 7 7 -- 1313 80 80 -- 9090 2 2 -- 55 5 5 -- 1010 2 2 –– 4 sem4 sem
mamãomamão 7 7 -- 1313 85 85 -- 9090 2 2 -- 55 5 5 -- 88 1 1 –– 3 sem3 sem
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1ºC1ºC
50
1ºC1ºC
51
1ºC1ºC
52
53
1ºC1ºC
Tolerância ao Tolerância ao OO22Concentração Concentração mínimamínima tolerada tolerada
(%)(%)
Produtos Produtos
0,50,5 nozesnozes
1,01,0 algumas cultivares de maçã e pêra, algumas cultivares de maçã e pêra,
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1,01,0 algumas cultivares de maçã e pêra, algumas cultivares de maçã e pêra, brócolis, alho, cogumelo, cebola, brócolis, alho, cogumelo, cebola, frutas e hortaliças minimamente frutas e hortaliças minimamente
processadasprocessadas
2,02,0 maioria de cultivares de maçã e maioria de cultivares de maçã e pêra, kiwi, cereja, nectarina, pêra, kiwi, cereja, nectarina,
pêssego, ameixa, morango, papaia, pêssego, ameixa, morango, papaia, melão, abacaxi, azeitona, vagem, melão, abacaxi, azeitona, vagem,
alface, repolho alface, repolho
Tolerância ao Tolerância ao OO22
Concentração Concentração mínimamínima tolerada tolerada
(%)(%)
Produtos Produtos
3,03,0 abacate, caqui, tomate, pimentão, abacate, caqui, tomate, pimentão,
55
3,03,0 abacate, caqui, tomate, pimentão, abacate, caqui, tomate, pimentão, pimentão, pepinopimentão, pepino
5,05,0 citrus, ervilha, batata, batatacitrus, ervilha, batata, batata--docedoce
Tolerância ao Tolerância ao COCO22
Concentração Concentração máximamáxima tolerada tolerada
(%)(%)
Produtos Produtos
2,02,0 algumas cultivares de maçã e pêra, algumas cultivares de maçã e pêra, uva, damasco, azeitona, tomate, uva, damasco, azeitona, tomate,
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uva, damasco, azeitona, tomate, uva, damasco, azeitona, tomate, pimentão, alface, batata docepimentão, alface, batata doce
5,05,0 maioria das cultivares de maça, maioria das cultivares de maça, pêssego, nectarina, ameixa, laranja, pêssego, nectarina, ameixa, laranja, abacate, banana, manga, papaia, abacate, banana, manga, papaia, kiwi, ervilha, pimenta, berinjela, kiwi, ervilha, pimenta, berinjela, couvecouve--flor, repolho, cenouraflor, repolho, cenoura
Tolerância ao Tolerância ao COCO22
Concentração Concentração máximamáxima tolerada tolerada
(%)(%)
Produtos Produtos
10,010,0 limão, lima, caqui, abacaxi, pepino, limão, lima, caqui, abacaxi, pepino, quiabo, brócolis, aspargo, cebolinha, quiabo, brócolis, aspargo, cebolinha,
57
quiabo, brócolis, aspargo, cebolinha, quiabo, brócolis, aspargo, cebolinha, cebola, alho, batatacebola, alho, batata
15,015,0 morango, amora, framboesa, cereja, morango, amora, framboesa, cereja, figo, melão, cogumelo, couve, figo, melão, cogumelo, couve,
espinafre, beterrabaespinafre, beterraba
MISTURAS IDEAIS DE GASES PARA FRUTAS E MISTURAS IDEAIS DE GASES PARA FRUTAS E LEGUMESLEGUMES
Propriedades dos Filmes FlexíveisPropriedades dos Filmes Flexíveis
� Permeabilidade� Gases inorgânicos
� Vapor de água
� Aromas e odores
Termosoldagem� Termosoldagem
� Resistência mecânica
� Impressão, transparência e brilho
� Maquinabilidade
Composição de um filme “ideal” ???
Seleção de Filmes FlexíveisSeleção de Filmes Flexíveis
� Seleção ≈ ƒ(custo, vida útil)
� Filmes simples� PEAD
� PPBO� PPBO
� PVC
� PET
� Filmes compostos� NYLON/PEBD
� PP/PVdC/SURLYN®
ESTRUTURA DE UM LAMINADOESTRUTURA DE UM LAMINADO EquipamentosEquipamentos
Fonte: diSTAM/UNIMI (1998)
ENVASADORA HORIZONTALENVASADORA HORIZONTAL ENVASADORA VERTICALENVASADORA VERTICAL
TERMOTERMO--FORMAFORMA--ENCHEENCHE--FECHAFECHAEQUIPAMENTO PARA EQUIPAMENTO PARA BAG IN BOXBAG IN BOX
Introdução de gases
� Suprimento engarrafado
cilindros e botijões
� Gelo seco� Gelo seco
� Combustão de gases naturais propano, metano
Remoção de gases
� Exaustão
� Absorção de CO2
Hidróxidos (Ca, Na, K), água, etanolamina
� Absorção de C2H4
Permanganato de potássio, radiação UV
� Eliminação de O2
Injeção de nitrogênio
Oxigênio ResidualOxigênio Residual
� Habilidade do alimento reter oxigênio
� Injeção de gases ou evacuação inadequada
� Permeabilidade do material de embalagem
� Vazamento por microfuros e outros defeitos� Vazamento por microfuros e outros defeitos
Vai uma batatinha aí???
Embalagens AtivasEmbalagens Ativas
Absorvedores e Geradores de Gases
Manual or automatic Manual or automatic Manual or automatic Manual or automatic insertioninsertioninsertioninsertion
[02] < 0,1%
Ageless-eye
[02] > 0,5%
Types of AGELESS® (sachet styles)
Product characteristics
Series of AGELESS Feature & Application
Water activity of product
to be applied
Deoxygenation time at room tempertaure
Maximum exposure time to open ir (25°C)
Z
Especially suitable for dry foods
ZPT:0.95 or less 1-4 days
4 hrs (qhr:Aw<0.65) Abosrption of oxygen begins when sachets are removed from outer master bag. Use as quickly as possible.
Fast-working type Not suitble for use with dessicant
0.65 ~ 0.95 0.5 ~ 2 days 1 hr from time when sachets are removed from outer master bag and spread out. Use as quickly as possible.
S
with dessicant Use as quickly as possible.
FX
Use for moist foods. Stable in air before use. Excellent in water resistance.
0.85 or more 0.5 ~ 1
8 hrs:RH < 70% 4 hrs:RH 70~90% If there is no moisture, effectiveness of AGELESS FX removed from master bag is not impaired. If possible, the package containing the remainder should be sealed.
E
Abosrbs both O2
and CO2
0.3 or less For roasted coffee
only. Differs by size
4 hrs
Absorption of O2 begins when the master bad is opened.
CaracterísticasCaracterísticas
� Relativamente econômico e simples
� Seguro e atóxico
� Sistema pode ser utilizado em conjunto com injeção de gases ou evacuaçãoinjeção de gases ou evacuação
� Formação de vácuo parcial na embalagem
� Resistência do consumidor ao sachet
� Possibilidade de uso inadequado do sachet
Types of AGELESS® (new styles)
Product characteristics
Series of AGELESS
Feature Water activity
of product to be applied
Deoxygenation time at room tempertaure
Maximum exposure time to open ir (25°C)
FL
Label type
1.00 ~ 0.80
0.80 ~ 0.75
0.5 ~ 1 day
1 ~ 2 days
FC
Card type
FS
New sachet type
1.00 ~ 0.85
0.85 ~ 0.75
0.5 ~ 1 day
1 ~ 2 days
8 hrs: RH<70%
4 hrs: RH 70~90%
Sizes of AGELESS®
Series Size
O2 absorption capacity (ml)
Equivalent air volume (ml)
20 20 100
30 30 150
50 50 250
100 100 500
200 200 1000
FX
300 300 1500
500 500 2500
1000 1000 5000
Z S
2000 2000 10000
CO2 absorption capacity (ml)
O2 absorption capacity (ml)
Series Size capacity (ml) capacity (ml)
250 250 25
500 500 50
1000 1000 100 E
2000 2000 200
Series Size
O2 absorption capacity (ml)
Equivalent air volume (ml)
5 5 25
10 10 50
15 15 75
20 20 100
FL
FC 30 30 150
FS
50 50 250
Estrutura de Filmes Ativos MultilaminadosEstrutura de Filmes Ativos Multilaminados
Fonte: Floros e outros (2000)
Filled gas composition
Daily change of mold growth
O2 N2 2 days 4 6 8 10 14 20
Fonte:Mitsubishi Gas Chemical America, Inc, 2005
O2 N2 2 days 4 6 8 10 14 20
AGELESS Packed - - - - - - -
0.2 99.8 - - - - - - +
0.4 99.6 - - - - + +++ +++
0.6 99.4 - - + +++ +++ +++ +++
20.9* 79.1
- + +++ +++ +++ +++ +++
Exemplos
� Aumento da vida útil de pão de forma, embalado com um absorvedor de oxigênio num filme de PP, de 5 dias para 45 dias à temperatura ambiente.
� Os pães utilizados pelo exército americano durante a Guerra do Golfo (1990-1991) eram embalados com um absorvedor de oxigênio num filme de PET/Al/PEAD. A vida útil do produto era de 13 meses a 25 ºC.
Outros SistemasOutros Sistemas
� Absorvedores de CO2
� Hidróxido de cálcio
� Absorvedores de Etileno
� Permanganato de sódio, carbono e terra ativa� Permanganato de sódio, carbono e terra ativa
� Geradores de Antimicrobianos� Etanol, Xatos, bactericinas
� Geradores de Antioxidantes� BHT, BHA, tocoferal
� Absorvedores e geradores de aromas
Embalagens com absorvedores de etileno
� Aumento da vida útil do produto
� Redução de perdas de comercialização
� Melhor apresentação do produto
VANTAGENS DO USO DA AMVANTAGENS DO USO DA AM
� Melhor apresentação do produto
� Opção de comercialização de frutas e
vegetais frescos
� Centrais de acondicionamento
� Custo com equipamentos, embalagens e gases
� Controle de temperatura desde a
DESVANTAGENS DO USO DA AMDESVANTAGENS DO USO DA AM
Controle de temperatura desde a embalagem até o consumo final
� Exige a otimização de um sistema específico de embalagem-produto estocagem e comercialização
� Qualidade inicial do produto
� Mistura gasosa
� Temperatura
SUCESSO DA APLICAÇÃO DA AM
� Propriedades de barreira da embalagem
� Eficiência do equipamento de acondicionamento
Considerações FinaisConsiderações Finais
� A estocagem em A.M. pode ser inadequada para alguns os produtos ou demandar a combinação com outras tecnologias
� O sucesso da aplicação de A.M. depende do � O sucesso da aplicação de A.M. depende do conhecimento das características do produto e sistema de embalagem
� Os testes de aplicação por tentativa e erro podem implicar em riscos a saúde pública
Obrigado pela atenção!Obrigado pela atenção!
Eduardo Henrique M. [email protected]
Fonte: diSTAM/UNIMI (1998)