Migração de Componentes de Embalagens para Alimentos

Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos

Migração de Componentes de Embalagens para

Alimentos

Professor: Germán Ayala Valencia Doutoranda: Fabíola Diniz da Silva

Conteúdo

• Migração global e específica • Mecanismo de migração

• Fatores que afetam a migração • Modelos de migração

• Simulantes

Embalagens

O material da embalagem não deve interferir nas características

sensoriais do produto alimentício e, principalmente não deve ceder ou

O tempo de vida útil de um produto depende:  características intrínsecas do produto

 contato direto com a embalagem, o que possibilita a

migração de constituintes

 contato com fatores da atmosfera, como oxigênio e umidade e, portanto, da permeabilidade da embalagem.

Um dos critérios usados para garantir a segurança de alimentos

embalados, esta relacionado com as interações

alimento/embalagem/meio externo durante o período de tempo anterior ao uso final pelo consumidor.

Sistema alimento / embalagem /meio externo

e microorganismos)

Temperatura, UR

Danos e

Impactos físicos

Potencial de Migração

Materiais não são completamente

inertes

• A ênfase dada aos problemas toxicológicos advindos das interações embalagem/produto aumentou com o consumo de alimentos embalados.

• As pesquisas passaram a estudar os efeitos do possível acúmulo de substâncias que produzem toxicidade.

Esquema de interações alimento /embalagem /

meio externo

Alimento Embalagem Meio externo

PERMEAÇÃO DESSORÇÃO _DESSORÇÃO Monômeros Aditivos Solventes Vernizes Radiações e Luz O₂, CO₂,... umidade, Aromas gorduras corantes outros ADSORÇÃO MIGRAÇÃO

Migração é definida como o processo de transferência de massa de

compostos químicos da embalagem para o produto acondicionado.

As substâncias que são transferidas ao alimento como resultado do contato ou interação entre o alimento e a embalagem são os migrantes.

Esse processo afeta tanto a embalagem, resultando em alterações físicas, químicas e mecânicas do material, como o alimento, em que as substâncias migrantes podem afetar as características sensoriais e até mesmo limitar a comercialização do produto em razão da incorporação de migrantes tóxicos.

Migração global: é a quantidade total de compostos oriundos do

material que são transferidos para o alimentos, conhecidos ou não, não importando se são inertes ao organismo humano ou se apresentam algum efeito toxicológico.

Migração específica: aplica-se às substâncias conhecidas, que estão

presentes no material de embalagem, seja por adição intencional, seja por formação de subprodutos, e que podem resultar na contaminação do alimento, tornando-o impróprio ao consumo.

Ex.: caraterísticas toxicológicas do poli(cloreto de vinila) e do Saran®.

ANVISA (Agência Nacional de Segurança Sanitária): Produtos de origem vegetal.

Alimentos dietéticos.

Alimentos enriquecidos e complementos nutricionais. Aditivos e embalagens.

Contaminantes: biológicos, químicos e físicos. Fiscalizam: estados e municípios.

Resoluções na área de embalagens

• Adesivos – Resolução n°123/01 e n°91/01 • Celofane – Resolução n° 217/02

• Elastômeros – Resolução n° 123/01

• Materiais celulósicos – Resolução n°177/99

• Preparados formadores de películas à base de polímeros e/ou resinas – Resolução n°124/01

Resoluções na área de embalagens

Resolução n°17/08 - referente à Lista Positiva de aditivos para materiais plásticos destinados à elaboração de embalagens e equipamentos em contato com alimentos.

Resolução n°56/12 – referente à Lista Positiva de monômeros, outras substâncias iniciadoras e polímeros autorizados para a elaboração de embalagens e equipamentos plásticos em contato com alimentos.

Princípio da legislação Brasileira (ANVISA)/Mercosul

Lista Positiva

É uma relação de substâncias aprovadas para uso na formulação de materiais, que foram previamente estudadas e analisadas e podem apresentar ou não determinadas limitações para a aplicação em questão.

Somente as substâncias que constam das listas são permitidas para a fabricação de embalagens e materiais.

Fatores que influenciam a migração

• Composição química e estrutura da embalagem

• Processo de fabricação dos materiais e embalagens • Compatibilidade do migrante com o alimento

• Concentração do migrante • Espessura da embalagem • Temperatura

• Tempo de contato

Migração não é igual em todos os materiais

Materiais plásticos e celulósicos Materiais metálicos

Materiais de vidro e cerâmica

Inercia (+) ?

Monômeros, oligômeros, solventes e aditivos.

Estanho, cromo e vernizes.

O VIDRO é essencialmente composto por sílica e óxidos de sódio e de cálcio.

Estes compostos não têm qualquer efeito significativo na segurança dos alimentos.

No caso das CERÂMICAS UTILITÁRIAS, as substâncias relevantes que podem ter origem nos tratamentos de superfície (vitrificantes) e nas tintas são o chumbo e o cádmio.

As LATAS METÁLICAS são feitas de folha-de-flandres ou de alumínio.

A maioria é revestida internamente com um verniz ou camada polimérica, que de fato está em contato com o produto.

As substâncias potencialmente migrantes estão,

assim, mais associadas a esta camada do que ao próprio metal.

Classificação Simulantes Alimentos

Tipo A Solução aquosa contendo 3% de cloreto de sódio, 10% de sacarose e 1% de ácido tartárico, com a que se encherá a embalagem.

A embalagem deve ser fechada hermeticamente, contendo a solução em banho de água por 2 hrs a 100 °C ou em autoclave durante 30 minutos a 120 °C.

Alimentos aquosos ácidos e não ácidos, esterilizados na embalagem por ação do

calor, que podem conter sal e/ou açúcar e incluir emulsões óleo/água, ou baixo teor de gorduras.

Tipo B Ensaiados com o mesmo simulante do tipo A, mantendo as embalagens durante 24 horas a 80 °C.

Alimentos de composição similar aos do Tipo A, que

não sofrem tratamento térmico.

Tipo C Solução aquosa de etanol a 8 %, contendo 0,5 % de ácido tartárico, mantendo a embalagem durante 48 horas a 40 °C.

Alimentos (bebidas) com um

conteúdo de álcool superior a 4%.

Tabela 1: Classificação dos simulantes utilizados para em testes de migração em embalagens metálicas

O papel e o cartão:

São essencialmente compostos de pasta de fontes vegetais (pinho e eucalipto) e são usados normalmente em contato com alimentos secos.

Por isso são materiais frequentemente vistos pelo consumidor como "saudáveis".

Mas diversos aditivos são incorporados durante o fabrico do papel/cartão, como cargas, agentes de resistência, branqueadores, biocidas, etc.

No caso do PAPEL/CARTÃO, a fibra reciclada é considerada uma das

principais fontes de migrantes que pode incluir substâncias com origem

nas tintas, colas, etc., particularmente de papéis reciclados que não se destinavam inicialmente para embalagens de alimentos.

Migração em polímeros

Os contaminantes de embalagens plásticas que podem alterar sensivelmente o odor e/ou sabor dos alimentos são:

 Monômeros  Oligômeros

 Polímeros de baixo peso molecular  Aditivos

 Produtos de degradação formados durante o processamento dos materiais  Solventes de tintas de impressão

Migração (difusão)

A taxa do processo de difusão está relacionada com o gradiente de concentração entre as duas fases em contato, pela seguinte expressão matemática, conhecida como lei de Fick:

N = −D c dC

dx N = fluxo do migrante em moles/cm2_.s

C = concentração em moles

X = dimensão da coordenada em cuja direção ocorre o transporte em cm D(C) = coeficiente de difusão em cm2_/s

• Equação de Arrhenius:

D = D_o ∗ exp −Ea RT Ea = energia de difusão (J/mol)

R = coeficiente dos gases (J/mol.K) T = temperatura absoluta (K)

Modelo I

• Não ocorre migração

• O coeficiente de difusão se aproxima de zero

Modelo II

• Migração independente, não controlada pelo alimento.

• Esta é a situação em que o coeficiente de difusão possui um valor finito e pode ocorrer a transferência de componentes do material

para o alimento.

• A camada-limite não muda com o tempo. • A migração segue as leis de difusão de Fick.

• O coeficiente de difusão é constante e independente no tempo e do

Modelo III

• Migração controlada pelo alimento.

• Os compostos do alimento penetram na embalagem e consequentemente provoca alterações na sua estrutura física, mudando a camada-limite entre o alimento e o plástico. Isso vai

provocar o intumescimento da embalagem, que irá aumentado

progressivamente, à medida que a penetração prossegue.

• O coeficiente de difusão deixa de ser constante e passa a aumentar com o tempo (Demb,intum. > Demb).

• A camada intumescida forma um sistema multifásico não homogêneo, no qual não se aplicam as leis de difusão de Fick.

Migração global

• A determinação da migração global envolve a detecção de substâncias tóxicas e não tóxicas.

• Ensaio de migração global é utilizado para:

- Controlar a transferência de substâncias indesejáveis e não nutritivas para alimentos, sejam elas de significância toxicológica ou não.

- Evitar a necessidade de se testar separadamente cada um dos compostos presentes, que, em muitos casos, são desconhecidos.

A migração global é utilizada como padrão de aceitabilidade de uma determinada embalagem. A aprovação de um material de embalagem para uso em contato com alimentos baseia-se, entre outros parâmetros, na análise de migração global.

Ideal: próprio alimento. Problemas: complexidade e possíveis variações na composição química; a mesma embalagem pode ser utilizada para uma grande variedade de alimentos → solvente simulante.

Solvente simulante: são líquidos simples que permitem medir a

quantidade de qualquer substância não volátil. Simulam o poder extrativo do produto alimentício.

Fatores que afetam a determinação da migração global ou específica

• Tipo de solvente simulante.

• Condições (tempo x temperatura).

• Natureza do contato entre o material de embalagem e o solvente simulante.

Classificação Simulante Alimentos

SIMULANTE A Água destilada ou deionizada Aquosos não ácidos, pH > 4,5 SIMULANTE B Solução aquosa de ácido acético a 3 % (m/v) Aquosos ácidos, pH < 4,5

SIMULANTE C Solução aquosa de etanol a 10 % (v/v) Alimentos com conteúdo alcoólico de 5 % (v/v) a 10 % (v/v). Para alimentos com conteúdo alcoólico superior a 10 % utiliza-se solução com a concentração real de álcool

SIMULANTE D Solução aquosa de etanol a 95 % (v/v) ou

iso-octano ou MPPO Gordurosos

SIMULANTE D’ Azeites / óleos comestíveis ou misturas sintéticas de triglicerídeos

Solução aquosa de etanol a 50 % (v/v) Lácteos gordurosos, tais como leite integral, leite condensado, leite desnatado ou parcialmente desnatado, leites fermentados, como iogurte e produtos similares, creme de leite, creme de leite ácido e sobremesa lácteas refrigeradas

MPPO: óxido de polifenileno modificado (SARANTOPOULOS; TEIXEIRA, 2017; ANVISA, 2010)

(1) Casos em que as condições reais de contato do material plástico e o alimento não estiverem adequadamente contempladas pelas condições de ensaio da presente tabela, poderão ser usadas outras condições de contato mais apropriadas a cada caso em questão, sempre que as condições escolhidas representem as condições de contato previsíveis mais críticas.

Os ensaios de migração devem ser realizados nas condições de tempo

e temperatura que reproduzam as condições normais ou previsíveis

de elaboração, fracionamento, armazenamento, distribuição, comercialização e consumo do alimento.

Os materiais, destinados a entrar em contato com alimentos em duas

ou mais condições de tempo e temperatura em sequência, a amostra deverá ser submetida ao ensaio de migração sucessivamente nas duas ou mais condições de ensaio equivalentes, correspondentes às

condições de contato previsíveis mais críticas, usando a mesma porção do simulante.

Ensaios de migração global ou total

• Utilizar uma área fácil de calcular (quadrado, retângulo, triangulo). • Prepare um número de amostras tal que a superfície de contato

esteja em torno de 600 cm2.

Amostra (embalagem) Béquer + simulante T, t, agitação Método gravimétrico (105°C) Cobertura

Migração global (MG)?

MG = P1 − P2 − F A

Sendo P1 e P2 os pesos antes e após o teste, F, a quantidade de óleo adsorvida no material e A, a área do filme.

Migração específica

As técnicas mais utilizadas para determinação de substâncias migrantes são:

 Cromatografia Gasosa

 Cromatografia Líquida de alta eficiência  Cromatografia iônica

Essas técnicas têm a capacidade de separar componentes em misturas complexas e permitir a quantificação dos componentes individuais com boa precisão e com alta sensibilidade.

Propor simulantes para o estudo de migração dos seguintes produtos: • Vinho

• Cereais

• Farinha de amendoim e castanhas • Azeite de oliva

• Frutas em pedaços

Referências

• Neuza, J. Embalagem para alimentos. Cultura Acadêmica – UNESP, 2013.

• Fernandes, M.H.C., Garcia, E.E.C., Padula, M. Migração de componentes de embalagens plásticas para alimentos. CETEA, 1987.