PARTE I – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3. Embalagem, Sistemas e Materiais
Existe uma vasta gama de materiais e tecnologias utilizadas na produção de embalagens para alimentos. Ao longo dos últimos 20 anos tem-se assistido a um crescente interesse no estudo e desenvolvimento de sistemas de embalagem, no sentido de responder às crescentes necessidades e exigências dos consumidores (19). Na Europa, esta tendência também se verifica, particularmente, nas pequenas e médias empresas e ainda indústrias alimentares exportadoras. Tal tendência deve-se à preferência dos consumidores por alimentos minimamente processados e prontos a comer, naturalmente preservados (sem aditivos) mas também porque a indústria alimentar tem de investir na qualidade e segurança dos produtos alimentares que produz e comercializa (19).
A embalagem exerce um papel importante na manutenção da qualidade dos produtos nela contidos, desempenhando essencialmente quatro funções (54, 55):
(i) proteger – é uma das principais funções da embalagem, conferindo proteção contra adulteração ou perda de integridade, quer sejam acidentais quer sejam provocadas, durante o seu transporte, armazenamento e utilização. Confere proteção mecânica e barreira a contaminações, sujidade, partículas de pó, etc; (ii) conservar – retardando os fenómenos de deterioração/senescência, prolongando o
tempo de vida útil dos alimentos. Para tal, deve atuar sobre as influências ambientais tais como calor, luz, a presença ou ausência de humidade, de oxigénio, odores externos, evitando que ocorram reações bioquímicas, enzimáticas e/ou não enzimáticas, crescimento microbiano e alterações organoléticas;
(iii) informar – comunicando através de inscrições num rótulo, estabelece um elo entre o consumidor e o produtor de alimentos. Tem obrigação de transmitir informações tais como; lote, peso, origem (geográfica e do fabricante), ingredientes, valor nutricional e precauções ou instruções de conservação e preparação ou uso. Algumas destas alegações são mesmo impostas pela legislação para segurança e proteção do consumidor e ainda rastreabilidade (indicação do lote de produção). No âmbito desta função incluem-se, ainda, ações de promoção do produto ou de marketing;
(iv) servir – é outra das valências da embalagem que, para além de ser contentor, deve ir de encontro às exigências de conveniência dos consumidores (abertura-fácil, bocal apropriado a bebida em movimento, cozedura na embalagem, etc.).
Para manter a qualidade e segurança dos alimentos embalados em AM, é essencial escolher corretamente o material de embalagem. Na embalagem com AM os materiais mais usados são os plásticos flexíveis e semirrígidos e os plásticos laminados. Os materiais plásticos representam uma grande percentagem do total de materiais usados na embalagem de alimentos. O tipo de filme que forma a embalagem é um fator essencial, pois é necessário minimizar ou controlar as trocas gasosas entre a atmosfera interna e o ambiente externo. Existem diversos filmes com diferentes taxas de permeabilidade ao oxigénio, de modo a controlar a velocidade de troca O2/CO2 para prolongar a vida útil do alimento embalado. O material utilizado na embalagem deve ter uma propriedade de barreira adequada ao período de vida útil do alimento e à temperatura de armazenamento (44, 56, 57).
Os produtos hortícolas frescos e cortados, requerem O2 para que o seu processo metabólico de respiração continue, libertando CO2, mantendo assim a sua frescura e qualidade após o processamento. Independentemente do sistema de modificação da
atmosfera (AM ativa, AM passiva ou controlada) usado, esta deve ser equilibrada internamente. Este equilíbrio é total ou parcialmente dependente da taxa de respiração do produto cortado e da permeabilidade dos materiais de embalagem (34, 58). Para que isto aconteça, as propriedades de difusão de gases através do filme, devem ir de encontro aos requisitos fisiológicos dos produtos embalados. Numa revisão feita por Galić et al. (19) pode encontrar-se informação relevante acerca dos filmes, sua adequabilidade e comportamento em sistemas de embalagem para produtos não só submetidos a AM, mas também sujeitos a outros tipos de processamento (irradiação, altas pressões, tratamentos óhmicos, ultrassons, etc.).
Também é importante que a razão entre o volume de gases utilizado e o produto dentro da embalagem seja controlada, garantindo que todo o produto está em contacto com a mistura de gases definida e/ou não ocorra colapso das embalagens, por remoção de ar ou, eventualmente, também, devido à possibilidade de solubilidade do CO2 nos vegetais
com maior teor de humidade. Esta razão deve ser de 2:1 ou 3:1 (59).
A taxa de respiração varia de produto para produto, o que condiciona também o tipo de filme a usar. A permeabilidade aos diferentes gases deve ser apropriada para evitar que se crie um meio anaeróbio (10, 27). Muitos dos sistemas de embalagem usados na indústria são aplicados a uma grande gama de produtos. À luz do que se tem vindo a publicar, muitas vezes esses sistemas não são perfeitamente adequados, não satisfazendo os requisitos que o metabolismo de outro produto possa ter mediante um microambiente criado na embalagem. Por exemplo, um filme composto por um determinado polímero com uma taxa de permeabilidade baixa pode adequar-se a produtos com uma taxa de respiração baixa ou até média. No entanto, se for usado para embalar produtos com taxas de respiração elevadas, pode causar grandes alterações na composição gasosa, modificando drasticamente a atmosfera e promovendo, por exemplo, fenómenos de fermentação (27, 57).
As taxas de consumo e produção de O2 e CO2, respetivamente, devidas à respiração dos produtos são mais elevadas do que as taxas de transferência de massa através da embalagem. Tal vai provocar uma alteração à atmosfera inicial por acumulação de CO2 e diminuição da concentração de O2 (9, 44).
Os sistemas de embalagem para hortofrutícolas frescos, podem ser constituídos por filmes com permeabilidade seletiva, ou microperfurados. A seletividade é a razão entre a permeabilidade da embalagem ao CO2 e O2, ou seja, é igual ao quociente entre a taxa com que o CO2 deixa a embalagem, difundindo através do filme e a taxa de entrada de O2 de novo na embalagem. Assim, a diminuição da concentração de O2 ou aumento da
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concentração de CO2 no interior da embalagem depende desta taxa de transferência ou seja da seletividade do filme (57).
A otimização e obtenção do filme plástico com a seletividade desejada é uma tarefa árdua. A seletividade de muitas películas varia entre 2,2 e 8,7. Os produtos com uma elevada taxa de respiração (na sua maioria produtos frescos e/ou minimamente processados) exigem seletividades baixas. A maioria dos filmes não é adequada a menos que a sua seletividade seja reduzida (por perfuração, Figura 3) aumentando a sua permeabilidade global (57). Uma outra alternativa é o recurso a membranas respirantes (breatheway®) como explica Clarke (60). Estas membranas são muito permeáveis, e de seletividade adequada.
Figura 3 - Esquema de um produto numa embalagem plástica, representando um filme com uma
membrana seletiva e uma não seletiva (microprefuração) (56, 57)
Como já foi referido, no caso dos legumes pré-cozidos, prontos a comer, embalados em AM, o objetivo é manter a atmosfera durante o período de armazenamento. Por isso, são usados filmes de alta barreira que, na maioria das vezes, são compostos por laminados, sobrepondo diferentes camadas de polímeros com determinada(s) propriedade(s) (47).
Na realidade, muitas das reações químicas, bioquímicas e biológicas, que decorrem ao longo do período de conservação do produto, podem ser evitadas, controlando a passagem de gases e vapor de água através da embalagem. A maioria dos materiais usados para conter produtos pré-cozidos, é constituída por várias camadas para garantir uma baixa
Filme plástico Embalagem Volume=V Legumes d Camada densa Substrato poroso
transmissão de vapor de água, uma elevada barreira aos gases e resistência mecânica ao manuseamento (4).
Os materiais utilizados podem ser simples, extrudidos ou laminados de copolímeros de etileno-álcool vinílico (EVOH), poliéster e polietileno (PE), nylon e PE, cloreto de polivinilo (PVDC), polipropileno (PP), poliamida (PA) e polietileno de tereftalato (PET). Os laminados são projetados de acordo com o tempo de vida atribuído ao produto, devendo a permeabilidade ao O2 ser inferior a 2 ml O2/m2 /24 h atm para tempos de armazenamento longos, e inferior a 10 ml O2/ m2 / 24 h atm, para tempos reduzidos de validade (<1 semana) (47). O seu custo está diretamente relacionado com a sua maior ou menor capacidade de barreira aos gases. A transparência destes materiais é também um fator importante na escolha, pois alguns produtos podem ser mais sensíveis à luz, podendo optar-se por materiais metalizados ou com filtros UV (4, 12, 47). Os principais materiais usados em embalagens com AM e as suas características estão representados naTabela 1. A Figura 4 resume algumas das características de permeabilidade ao O2 e vapor de água de alguns materiais plásticos comummente usados em embalagens com AM. Os valores apresentados são ilustrativos, pois variam com a temperatura de ensaio, espessura do filme e microestrutura final conferida ao filme (em estado mais amorfo ou cristalino). Em condições ambientais normais (23°C e 50% HR), os valores da taxa de transferência de vapor de água seria cerca de 75% mais baixos (55).
Tabela 1- Principais polímeros usados em embalagem para produtos alimentares (55, 61)
Designação Propriedades barreira Resistência mecânica
LDPE Polietileno de baixa densidade Muito boa barreira à humidade; má barreira a gases e gordura Boa resistência à tração e à perfuração/impacto
HDPE Polietileno de alta densidade Muito boa barreira à humidade; má barreira a gases e média barreira à gordura
Ótima resistência à tração e à perfuração/impacto
PP Polipropileno Boa barreira à humidade (> PE); fraca barreira a gases e gordura Variável
OPP Polipropileno orientado Muito boa barreira à humidade; fraca barreira a gases e à gordura Ótima resistência à tração e fraca resistência ao impacto/perfuração
PVC Policloreto de vinilo Média barreira à humidade; fraca barreira a gases e excelente barreira à gordura
Variável
PS Poliestireno Fraca barreira à humidade; fraca barreira a gases e má barreira à gordura
Muito boa resistência à tração; má resistência ao impacto/perfuração; facilidade de termoformação
EPS Poliestireno expandido Bom isolamento térmico e excelente acolchoamento
PET Polietileno tereftalato Média barreira à humidade; média barreira a gases e excelente barreira à gordura
Excelente resistência à tração e boa resistência ao
impacto/perfuração
PA Poliamida Má barreira à humidade; boa barreira a gases (0% HR) e excelente barreira à gordura
Excelente resistência à tração e ao impacto/perfuração; elevada dureza superficial; reduzido coeficiente de atrito
PC Policarbonato Fraca barreira à humidade; fraca barreira a gases e muito boa barreira à gordura
Excelente resistência à tração e ao impacto/perfuração
PVDC Policloreto de vinilideno Excelente barreira à humidade, a gases e à gordura Não aplicável
EVOH Copolímero etileno-álcool vinílico Fraca barreira à humidade, excelente barreira a gases (0% HR) e excelente
barreira à gordura Não aplicável
Figura 4- Permeabilidade ao vapor de água e O2 de alguns materiais de embalagem. A escala é
logarítmica e os valores da taxa de transferência de vapor de água (TTVA) obtidos em condições tropicais de ensaio (38 °C e 90% HR) requeridas pelas normas industriais (55)
Nesta tese estudou-se a possibilidade de serem usados sistemas de embalagem (filmes e mistura de gases) que servissem uma gama alargada de produtos (couve, feijão verde, cenouras e pimentos verde, vermelho e amarelo), para tentar ir de encontro aos requisitos da indústria, minimizando paragens para troca de sistemas de embalagem. Neste sentido as opções de processamento e embalagem foram testadas em todos os produtos de igual modo.