Tipos de embalagens inteligentes

Dentro do abordado até o momento, podemos definir que as Embalagens Inteligentes descrevem embalagens que apresentam, de forma parcial ou integral, o conjunto das seguintes características: Identidade Própria, Monitoramento das Condições do Produto e/ou Ambiente, Comunicação, Rastreabilidade e Lógica para Tomada de Decisão (SCHILTHUIZEN, 1999; YAM et al., 2005; DAINELLI et al., 2008; VANDERROOST et al., 2014; DOBRUCKA e CIERPISZEWSKI, 2014; NOLETTO et al., 2014).

Embalagens inteligentes disponíveis no mercado e em desenvolvimento apresentam uma série de tecnologias que permitem à embalagem agir sobre o produto, controlar e documentar parâmetros e interagir com a cadeia de suprimentos e/ou com o consumidor, ampliando os limites de aplicação das embalagens tradicionais. As principais tecnologias hoje disponíveis ou em desenvolvimentos para o segmento de alimentos são apresentadas na Figura 3.28.

Figura 3.28. Embalagens inteligentes disponíveis no mercado e em desenvolvimento (DEVELOPMENT, 2017)

As principais tecnologias empregadas e/ou em desenvolvimento para embalagens inteligentes atualmente são descritas a seguir:

3.5.2.1. Indicadores

Os indicadores fornecem informação a respeito de uma condição a que o produto está sujeito ou foi submetido, como, por exemplo, exposição a temperaturas muito elevadas. A informação é expressa, em geral, de forma visual, através de mudança de cor ou de sua intensidade e indica a presença ou ausência de uma substância, a extensão de uma reação entre duas ou mais substâncias ou a concentração de uma substância ou classe específica de substâncias. Dentre os principais parâmetros identificados pelos indicadores têm-se: tempo e temperatura, gases (CO2, O2) ou

vapores (vapor d´água, etileno) (DAINELLI et al., 2008; VANDERROOST et al., 2014; GHAANI et al., 2016).

Apesar da grande variedade de indicadores, todos podem ser razoavelmente incluídos dentro de três categorias (GHAANI et al., 2016):

a) Indicadores visuais de temperatura ou de tempo e temperatura: a temperatura geralmente é o fator ambiental mais importante que influencia a deterioração dos alimentos. Há também indicadores de temperatura e geolocalização.

b) Indicadores de frescor: Os indicadores de frescor fornecem informações imediatas sobre a qualidade do produto com relação ao crescimento microbiano ou a mudanças químicas num alimento (Figura 3.29). A qualidade microbiológica pode ser percebida visualmente por meio de reações entre metabólitos de crescimento microbiano e indicadores integrados dentro da embalagem. Os indicadores de frescor também podem ser usados para fornecer uma estimativa sobre a vida útil restante de produtos perecíveis (VANDERROOST et al., 2014).

Figura 3.29. Exemplo de Indicador de Frescor (ONVU, 2017).

c) Indicadores de gases: Os indicadores de gases fornecem informações qualitativas ou semi-quantitativas sobre modificações da composição da atmosfera do espaço-livre da embalagem (CO2, O2, vapor de água etc.) através de mudanças colorimétricas visuais, o que é muito útil em sistemas de atmosfera modificada (MAP) (VANDERROOST et al., 2014).

3.5.2.2. Sensores

São usados para detectar, localizar ou quantificar energia ou matéria, fornecendo um sinal para a medição de uma propriedade física ou química. Esses dispositivos podem enviar de forma remota essas informações, além de coletar e armazenar dados.

Os sensores são considerados uma tecnologia promissora e inovadora para o futuro dos sistemas de embalagem inteligentes. Um sensor é um dispositivo ou sistema composto por controlador e processador eletrônicos, uma rede de interconexão e um

software. Na prática, um sensor responde a uma quantidade química ou física para

produzir uma saída quantificável proporcional à medida. Além de coletar e armazenar dados, esses dispositivos podem enviar de forma remota essas informações.

As tecnologias de sensores mais avançadas que podem ser utilizadas em embalagens inteligentes pertencem a dois grupos principais: biossensores e sensores de gás (VANDERROOST et al., 2014; GHAANI et al., 2016). A principal diferença entre sensores químicos e biossensores reside na camada de reconhecimento. Enquanto nos sensores químicos o receptor é um composto químico, a camada de reconhecimento de biossensores é feita de materiais biológicos, como enzimas, anticorpos, antígenos, fagos e ácidos nucleicos (WANG, 2006).

3.5.2.3. Etiquetas RFID

As etiquetas RFID (Radio Frequency IDentification) são o exemplo de um dispositivo de suporte de dados. Um sistema RFID inclui três elementos principais: a) uma etiqueta formada por um microchip conectado a uma minúscula antena; b) um leitor que emite sinais de rádio e recebe respostas da etiqueta em troca e c) um middleware (uma rede local, servidor web, etc.) que faz a ponte entre o hardware RFID e as aplicações empresariais. Dois recursos importantes da tecnologia RFID são: a elevada variedade de códigos que podem ser armazenados na etiqueta e a possibilidade de transferir e comunicar informações mesmo em uma longa distância (acima de 100 metros), melhorando assim as operações automáticas de identificação e rastreabilidade.

Os mais diversos tipos de sensores (temperatura, umidade relativa, pressão etc.) podem ser acoplados as etiquetas RFID permitindo uma expansão da funcionalidade dessas etiquetas além da identificação e rastreabilidade da carga (Figura 3.30).

Figura 3.30. Etiquetas RFID com sensores aplicados através de eletrônica impressa em filmes plásticos (THIN FILM ELECTRONICS, 2017).

A utilização de sistemas RFID em embalagens apresenta novas possibilidades para a área de logística. Os dados obtidos incluem desde o rastreamento da carga, o monitoramento de características ambientais como temperatura, umidade relativa e concentração de gases até o registro das acelerações provocadas pelo modal de transporte, obtidos por sensores que podem ser acoplados à etiqueta. Como resultado, é possível gerar relatórios completos sobre o que ocorre com a embalagem/produto ao longo da distribuição (GHAANI et al., 2016; NOLETTO et al., 2014).

Embalagens inteligentes que agregam todos os atributos descritos na Tabela 3.1 apresentam também as principais características de entidades logísticas autônomas (ou agentes autônomos) e, representam entidades dentro de um sistema de distribuição física. Este trabalho desenvolve uma pesquisa experimental baseada em uma abordagem de modelagem e simulação baseada em agentes (ABMS) para avaliar o comportamento dessas embalagens na logística de distribuição de produtos refrigerados.