MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS MEDIANEIRA

TECNOLOGIA EM LATICÍNIOS

EMBALAGENS

Profª. Marinês Paula Corso

MEDIANEIRA – PR 2007

1.ESTABILIDADE DE ALIMENTOS ENVASADOS

1.1. FATORES QUE AFETAM A ESTABILIDADE Uma embalagem tem três funções básicas: a protetora, a econômica e a mercadológica, todas elas devendo ser consideradas para se otimizar e adequar o sistema produto-embalagem-ambiente. Em relação à função protetora, a embalagem controla a vida-de-prateleira dos alimentos. Define-se vida-de-prateleira como o tempo decorrido desde sua produção até sua utilização, durante o qual o mesmo apresenta qualidade satisfatória em termos sensoriais, nutricionais e microbiológicos.

A estabilidade de alimentos acondicionados deve ser discutida em relação a dois tipos de fatores: os intrínsecos (ligados diretamente à composição do alimento) e os extrínsecos (ligados ao ambiente que envolve o alimento). 1.1.1.Fatores intrínsecos Os principais fatores intrínsecos ao alimento são: Atividade de água

A atividade de água influi, direta ou indiretamente, em todas as alterações dos alimentos, sejam elas microbiológicas, físicas ou químicas. Muitos métodos de conservação de alimentos (ex.: desidratação, cura por salga, saturação com açúcares) utilizam como princípio a redução da atividade de água.

Em relação à atividade de água, os alimentos podem ser classificados em: • Alimentos de alta umidade (aw > 0,85), bastante susceptíveis a deteriorações microbiológicas em geral. O limite inferior de atividade de água (0,85) deve-se ao fato de que a bactéria patogênica mais resistente a baixa atividade de água (Staphylococcus aureus) tem capacidade de crescer a uma aw mínima de 0,86. • Alimentos de umidade intermediária (aw = 0,60-0,85), que podem sofrer deterioração por microrganismos xerofílicos, osmofílicos e halofílicos, sendo considerados de alta estabilidade, desde que a embalagem represente boa barreira à umidade. • Alimentos de baixa umidade (aw < 0,60), nos quais não há crescimento de microrganismos, embora eles possam sobreviver. pH Quanto ao pH, os alimentos são geralmente classificados em: • Muito ácidos (pH<4,0), como: suco de abacaxi, suco de maracujá, refrigerantes, picles. • Ácidos (4,0<pH<4,5), como: derivados de tomate, suco de algumas frutas (ex.: caju). • Pouco ácidos (pH>4,5), como: carne, leite, ovos. 1.1.2. Fatores extrínsecos Temperatura É o fator ambiental de maior efeito sobre a conservação dos alimentos durante sua estocagem e comercialização, influenciando todas as alterações ocorrentes em alimentos, sejam de natureza biológica, física ou química.

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Umidade relativa (UR) Em contato direto com o ar atmosférico, a umidade relativa do ambiente determina a umidade relativa de equilíbrio do produto (atividade de água de equilíbrio). Assim, quando expostos a ambientes com alta UR , os produtos tendem a absorver umidade, com conseqüente aumento da atividade de água; um produto desidratado com aw < 0,60, por exemplo, pode ter sua estabilidade comprometida se estocado inadequadamente. A utilização de materiais de embalagem com baixa permeabilidade a umidade, minimizando a absorção de água pelo produto, reduz o risco de deterioração decorrente do aumento de atividade de água. Concentração de oxigênio A concentração de O2 no espaço livre das embalagens controla a velocidade de alterações oxidativas e de crescimento microbiano. A fração lipídica dos alimentos é a mais susceptível a reações de oxidação; a oxidação de lipídios resulta na formação de produtos que conferem sabor e odor indesejáveis. Outros componentes dos alimentos podem também sofrer oxidação, a exemplo das vitaminas e pigmentos. Luz incidente As radiações luminosas, sejam naturais ou artificiais, catalisam reações fotoquímicas em alimentos, principalmente reações de oxidação. A fase de indução (ou iniciação) da oxidação de lipídios é acelerada quando o alimento é exposto (direta ou indiretamente) à luz. Quanto à oxidação de vitaminas, a riboflavina e o ácido ascórbico são as mais fotossensíveis. A exposição do leite à luz acarreta formação de sabor e odor desagradáveis (proveniente da oxidação de lipídios), além de redução do valor nutritivo em conseqüência da perda de vitaminas. 1.2.ALTERAÇÕES INDESEJÁVEIS 1.2.1. Alterações microbiológicas São geralmente mais facilmente evidenciadas sensorialmente do que as decorrentes de alterações químicas. Podem ter como conseqüências: formação de compostos tóxicos, formação de gases e compostos voláteis. Alimentos comercialmente esterilizados e acondicionados em embalagens metálicas ou de vidro só sofrerão deterioração microbiológica se o tratamento térmico for insuficiente ou se houver falhas na hermeticidade da embalagem que permitam a entrada de microrganismos. Para produtos pasteurizados, as alterações microbiológicas dependem da composição do alimento, da carga microbiana sobrevivente ao tratamento térmico, de contaminações após o processamento e da temperatura de estocagem. Quanto à estabilidade microbiológica, os alimentos podem ser classificados em: • Perecíveis: necessitam de estocagem a baixas temperaturas para reduzir as taxas de alterações da qualidade; nos alimentos perecíveis, as alterações microbiológicas geralmente antecedem às demais, sendo para a maioria dos produtos perceptível sensorialmente pelo consumidor. Apresentam vida útil de apenas alguns dias quando refrigerados, e de alguns meses quando congelados. Exemplos: leite, carnes frescas, frutas e hortaliças in natura.

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• Semi-perecíveis: têm sua estabilidade aumentada em decorrência de determinadas técnicas de processamento. Uma maior estabilidade (cerca de 30 a 90 dias) é obtida por meio de estocagem refrigerada. Exemplos: produtos cárneos defumados, queijos curados. • Não perecíveis: podem ser estocados a temperatura ambiente por um período de tempo prolongado, sem que haja crescimento microbiano suficiente para se caracterizar uma deterioração. Reduções no valor comercial de tais produtos podem ocorrer devido a alterações físicas e químicas, após uma prolongada armazenagem. Exemplos: cereais, grãos, produtos desidratados e enlatados. 1.2.2. Reações de oxidação As reações de oxidação resultam em formação de compostos voláteis indesejáveis (oxidação de lipídios), perdas nutricionais (quando envolvem vitaminas), alterações de cor (oxidação de pigmentos), entre outras conseqüências. 1.2.2.1. Autoxidação de lipídios É uma das alterações mais importantes em alimentos, envolvendo 3 etapas: • Indução: formação, a partir de ácidos graxos (RH), dos primeiros radicais livres (R•), compostos altamente instáveis e reativos, contendo um elétron desemparelhado. Ocorre em presença de iniciadores, como calor, certos metais ou luz. • Propagação: reações entre radicais R• e O2, com formação de radicais peróxido (ROO•), que sequestram átomos de hidrogênio vizinhos a insaturações de outras moléculas, produzindo hidroperóxidos (ROOH) e novos radicais R•, que por sua vez reagem com O2, e assim estabelece-se uma sequência de reações em cadeia. • Terminação: reação dos radicais livres entre si, com formação de compostos não radicais, estáveis. Os principais fatores que afetam a taxa de oxidação de lipídios são: • Grau de insaturação do substrato: A susceptibilidade a oxidação aumenta com o aumento do grau de insaturação dos ácidos graxos, pois os átomos de hidrogênio vizinhos a insaturações são mais fracamente ligados à molécula que os demais, sendo mais facilmente sequestrados. Os óleos vegetais são mais susceptíveis a oxidação do que as gorduras, por possuírem maior teor de ácidos graxos insaturados. Da mesma forma, a carne bovina é menos susceptível a oxidação do que a carne suína, de aves e de peixes, porque tem menor teor de ácidos graxos insaturados. • Luz: Tem grande influência sobre a taxa de oxidação, especialmente na faixa UV. • Metais: São catalisadores da iniciação. Podem ser provenientes do próprio alimento ou do processamento. • Temperatura: tem efeito positivo sobre as taxas de oxidação, assim como afeta grandemente a maioria das alterações em alimentos. • Concentração de O2: Afeta diretamente a taxa de oxidação, já que o O2 é reagente. A utilização de embalagens com baixa permeabilidade a esse gás aumenta a estabilidade de alimentos susceptíveis a oxidação. O ideal seria, nesses casos, o uso de acondicionamento a vácuo ou sob atmosfera inertizada, cabendo aos planejadores de embalagens avaliar a viabilidade da utilização de tais recursos. • Atividade de água: a valores de baixa aw, a oxidação é rápida, pois os ácidos graxos estão muito expostos ao O2; a aw ≅ 0,3, a taxa apresenta um valor mínimo, após o que a taxa volta a aumentar, o que provavelmente se explica pelo aumento da mobilidade de metais (catalisadores).

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• Antioxidantes: Os antioxidantes primários (compostos fenólicos, os mais utilizados) inibem a propagação de radicais. Os secundários previnem a formação dos primeiros radicais (atuando, por exemplo, como quelantes de metais). Entretanto, vale ressaltar que os antioxidantes reduzem as taxas de reação, mas não a impedem totalmente; além disso, eles não revertem o processo de oxidação. As taxas de oxidação podem ser minimizadas por meio de: • Utilização de materiais de embalagem de baixa permeabilidade a O2 e luz. • Acondicionamento a vácuo (desde que a embalagem não seja susceptível a colapsagem). • Inertização (substituição do O2 do sistema por um gás inerte, geralmente N2). • Utilização de seqüestrantes de O2. Ex.: enzima glicose oxidase + glicose (a enzima catalisa a oxidação da glicose, removendo O2 do sistema). Obviamente, a viabilidade da utilização de tais artifícios depende do valor agregado do produto, assim como da necessidade de aumentar sua estabilidade. Como os óleos são altamente susceptíveis a oxidação, o ideal, sob o ponto de vista da estabilidade, seria o uso de embalagens metálicas, que conferem barreira a O2 e luz. Entretanto, o consumidor cada vez mais requer embalagens que o permitam visualizar o produto no momento da compra; assim, as embalagens metálicas têm cedido espaço às garrafas plásticas. Nesse caso, para se aumentar a estabilidade, pode-se recorrer, por exemplo, ao uso de absorvedores de raios UV nas garrafas. 1.2.2.2. Oxidação de pigmentos A cor determina a vida útil de muitos alimentos, já que afeta grandemente a aceitação do produto pelo consumidor. A cor pode ser conferida por pigmentos naturais ou artificiais. Os pigmentos naturais (clorofilas, antocianinas, carotenóides, mioglobina, hemoglobina, entre outros) são muito susceptíveis a oxidação e outras alterações que resultam em mudanças de coloração. As clorofilas sofrem alterações em presença de radiações luminosas, devendo ser protegidas da incidência de luz. As antocianinas sofrem descoloração em presença de luz visível e O2. Os carotenóides são altamente susceptíveis a oxidação, devendo também ser protegidos do contato com luz e O2. A coloração típica de carnes frescas (vermelho brilhante) é conferida pela mioglobina oxigenada (oxi-mioglobina), sendo a oxigenação um processo dinâmico e reversível. Já a oxidação da mioglobina resulta na formação de metamioglobina, de coloração marrom, indesejável ao consumidor (Figura 6). Em carnes frescas, a oxidação é máxima a baixas pressões de O2, enquanto a oxigenação aumenta com o aumento da pressão de O2. A embalagem é fundamental para conservação da cor de carnes. No caso de carnes frescas, o uso de embalagens a vácuo manterá uma coloração escura (vermelho púrpura) em uma fina camada superficial; ao ser retirada dessa embalagem, a carne é exposta ao O2; no caso de ela ser reembalada, isso deve ser feito pela utilização de materiais de alta permeabilidade ao O2, permitindo formação de oximioglobina, de coloração desejável.

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M (ver

ioglobina

púrpura)melho

Oximioglobina (vermelho brilhante)

Figura 6. Formas mais comuns do pigmento mioglobina. 1.2.3. Reações enzimáticas A atividade enzimática aumenta com o aumento da temperatura, até um valor ótimo, a partir do qual as enzimas são inativadas. As alterações enzimáticas em alimentos podem, portanto, ser minimizadas por tratamentos térmicos que inativem as enzimas. Entretanto, muitos alimentos contêm enzimas em atividade, que podem causar descoloração, mudanças na textura e no sabor, rancidez, entre outras alterações. Uma medida de proteção para qualquer alimento contendo enzimas ativas consiste em redução da temperatura de armazenagem, proteção contra ganho de umidade e contato com O2 (no caso de produtos que contenham lipoxigenase). Quanto ao efeito da atividade de água sobre a atividade enzimática, pode-se dizer genericamente que as enzimas mais importantes em alimentos (ex.: amilases, fenoloxidases, peroxidases) são completamente inativas a aw inferior a 0,85. Exceção deve ser feita às lipases, que permanecem ativas a valores baixíssimos de aw (0,3 ou até mesmo 0,1). Quanto ao efeito do pH, cada enzima apresenta atividade ótima em uma determinada faixa de pH; o pH ótimo varia de enzima para enzima. Acima ou abaixo desse valor, a atividade enzimática cai drasticamente. 1.2.4. Reações químicas não enzimáticas Entre as reações não enzimáticas, a mais importante é a reação de Maillard (escurecimento não enzimático). Esta consiste em uma série de reações que se iniciam por uma reação entre aminoácidos (especialmente aminoácidos básicos) e açúcares redutores; como principal produto, são formadas as melanoidinas, polímeros nitrogenados de coloração escura; além das melanoidinas, formam-se também compostos voláteis responsáveis pelo sabor típico de muitos produtos (ex.: chocolate, doce de leite etc.). A reação pode ser desejável ou indesejável, a depender do produto, dos hábitos alimentares etc. O aminoácido lisina é o mais reativo, pois possui um grupo amino de alta reatividade com açúcares redutores; como a lisina é um aminoácido essencial, a reação pode comprometer o valor nutricional de alimentos nos quais esse aminoácido seja limitante.

Fe+2

globina

N

N

N

N

O2

lobina goxigenaçãoN

Fe+2

N

N

N

H2O

globinaoxidaçã oxidaçãoN

Fe+3

N

N

N

H2O

redução

Metamioglobina (marrom)

reduçã

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Os principais fatores que afetam a taxa de reação são: • Temperatura. • Atividade de água: a taxa de reação é ótima a valores intermediários de aw (cerca de 0,5-0,7). Abaixo dessa faixa, há baixa mobilidade dos reagentes; acima, há o efeito de diluição dos reagentes, tornando as reações mais lentas. O uso de embalagens com baixa permeabilidade a umidade ajuda a controlar parcialmente a reação, principalmente no caso de produtos com aw abaixo da faixa ótima. • pH: a reação é inibida a valores baixos de pH, sendo pouco observada a pH abaixo de 4,8. • Inibidores: o mais utilizado é o SO2, bastante eficiente no controle da reação. 1.2.5. Alterações devidas a ganho ou perda de umidade Ganho ou perda de umidade ocorrem quando existe uma diferença entre a atividade de água do alimento e do ambiente que o envolve. Além das alterações já estudadas (crescimento microbiano, alterações químicas), há também alterações físicas decorrentes do ganho de umidade. No caso de produtos em pó, pode haver aglomeração ou perda de fluidez, que é afetada também pela composição do alimento, relação área de superfície / volume e temperatura. Outra conseqüência, no caso de produtos cuja textura crocante é importante (ex.: biscoitos, batata frita), é a perda da crocância. De forma similar ao ganho de umidade, um alimento perderá água (na forma de vapor) quando sua umidade relativa (atividade de água) for superior à do ambiente. As consequências mais comuns da perda de umidade em alimentos são: perda de peso, com comprometimento da textura (ex.: carnes frescas, queijos); murchamento de frutas e hortaliças; endurecimento e recristalização de massas e doces. No caso de produtos estocados sob refrigeração, pode ocorrer ainda a chamada “queima pelo frio” (freeze-burn), causada pela desidratação superficial do produto (ex.: carnes, frutas, hortaliças). A utilização de embalagens com baixa permeabilidade a umidade reduz a taxa das transformações decorrentes do ganho ou perda de água. Entretanto, há outras considerações específicas para cada tipo de produto. Exemplos: • Há os seguintes requerimentos para um sistema de embalagem para frutas e hortaliças in natura: (1) baixa permeabilidade a umidade; (2) permeabilidade adequada a gases, permitindo entrada moderada de O2 e a saída de CO2; é desejável reduzir as taxas de respiração do produto, por meio da redução da pressão de O2, mas, por outro lado, os níveis de O2 devem ser suficientes para inibir atividade anaeróbia. É comum a combinação de bandejas de PS expandido com filmes de polietileno ou PVC. • Para carnes frescas, a embalagem deve apresentar: (1) baixa permeabilidade a umidade, minimizando a perda de peso e alterações na textura do produto; (2) permeabilidade adequada a O2 - carnes frescas têm sua coloração vermelho-brilhante dependente da concentração de O2, já que a mioglobina oxigenada é que confere essa coloração. É comum a utilização de embalagens a vácuo até a chegada do produto ao comércio varejista, onde então as carnes são acondicionadas em embalagens com permeabilidade adequada ao O2, de forma a recuperarem a coloração vermelho-brilhante, tão importante para a aceitação do produto no momento da compra. Da mesma forma que para frutas e hortaliças in natura, utilizam-se geralmente bandejas de PS expandido com filmes de PVC ou PE. • Para queijos, a embalagem deve apresentar: (1) baixa permeabilidade a umidade, evitando perda de peso e comprometimento da textura; (2) baixa permeabilidade a O2, retardando o processo de oxidação. Embalagens de PVdC a vácuo têm sido muitas vezes utilizadas para acondicionamento de queijos.

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1.2.6. Interações alimento-embalagem A adequação da embalagem ao produto minimiza as alterações indesejáveis, aumentando a estabilidade do alimento. Entretanto, em função do tempo de contato produto-embalagem, ocorrerão interações (exceção feita às embalagens de vidro, que não interagem com o alimento). A compatibilidade da embalagem ao alimento reduz as interações, mas não as evita totalmente. As interações entre embalagens metálicas e alimentos traduzem-se em corrosão (a mais importante) e sulfuração. As causas e conseqüências do processo de corrosão já foram estudadas anteriormente. As embalagens plásticas são as que mais interagem com os alimentos, tanto diretamente (migração de monômeros e aditivos para o alimento) quanto indiretamente (interações entre o alimento e o ambiente, permitidas pela permeabilidade da embalagem). 1.2.7. Presença de sabores e odores desagradáveis Além das alterações intrínsecas ao alimento que podem levar a alterações sensoriais, o alimento pode absorver compostos de odor e sabor provenientes do ambiente (se a embalagem não conferir boa barreira a tais compostos) ou do próprio material de embalagem. Quanto à absorção de sabores e odores do ambiente, os alimentos ricos em lipídios são os mais susceptíveis (ex.: leite integral, manteiga). Os produtos desidratados em pó também absorvem facilmente odores do ambiente, o que se explica por sua grande área de superfície exposta; além disso, o aumento da concentração resultante da secagem aumenta seu teor de lipídios, que, além de absorverem facilmente odores do ambiente, podem produzir compostos de aroma como resultado da oxidação. Em alimentos congelados, a absorção é menor, porque, a baixas temperaturas, tanto a pressão de vapor quanto a difusão de voláteis se reduz. Algumas hortaliças (ex.: alho, cebola, pimentão) têm compostos muito voláteis e que são facilmente percebidos nos alimentos que os absorvem. Quanto à absorção de odores e sabores provenientes da própria embalagem, a migração de monômeros ou de aditivos geralmente só é percebida sensorialmente em casos extremos. Entretanto, pode haver migração de produtos de termodegradação formados no processo de produção da embalagem, além de resíduos de solventes provenientes das operações de laminação e impressão. 1.2.8.Senescência Logo após a colheita de um vegetal ou a matança de um animal, os seus tecidos são privados de qualquer fonte externa de carbono e nitrogênio, passando então, a utilizar, como fonte de energia, os carboidratos, proteínas e gorduras. Uma série de reações enzímicas normais tem continuidade num processo de envelhecimento usualmente denominado de “senescência”. Eventualmente, as fontes de energia se esgotam ou produtos desta reação são acumulados de forma a tornar o produto inaceitável. Durante o processo de senescência, o alimento torna-se cada vez mais susceptível às invasões de microrganismos que geralmente passam a predominar como agente de deterioração. É importante conhecer as taxas destas reações de senescência e os parâmetros que as influenciam para uma adequada conservação “in natura” do alimento e mesmo para a boa qualidade inicial dos alimentos processados, nos quais estas reações são cessadas pela inativação das enzimas.

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2.EMBALAGENS PARA ALIMENTOS

Definição Embalagem é todo acondicionante que exerça funções de proteção do alimento in

natura, da matéria-prima alimentar ou do produto alimentício, temporária ou permanentemente, no decorrer de suas fases de elaboração e armazenamento.

Funções das embalagens a) proteger o alimento contra contaminação ou perdas, b) facilitar e assegurar o transporte, c) facilitar a distribuição do alimento, d) identificar o fabricante e o padrão de qualidade, e) atrair a atenção do consumidor, f) instruir o consumidor no uso do produto.

Requisitos de uma embalagem

a) não ser tóxica e ser compatível com o alimento, b) dar proteção sanitária c) dar proteção contra a passagem de umidade, ar e luz, d) ter resistência ao impacto, e) ter boa aparência e causar boa impressão, f) facilidade de abertura, g) limitações de forma, peso e tamanha, h) transparência quando necessário, i) facilidade de eliminação, j) baixo preço.

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3.EMBALAGENS CELULÓSICAS 3.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS

Os materiais celulósicos compreendem uma grande variedade de tipos que são utilizados para a construção de uma simples embalagem ou como componentes de um conjunto de materiais, como na formação de estruturas laminadas para embalagens mais complexas. A embalagem resultante de um único material celulósico, como os papéis, geralmente apresenta limitações quanto aos requisitos de barreira aos gases e à umidade e de resistência mecânica. Exemplos de materiais celulósicos para uso no setor de embalagem, incluem: • filmes transparentes (celofane, acetato de celulose e etil celulose); • papéis (kraft pardo, kraft branco, monolúcido, couchê, etc.); • cartões (para cartuchos e embalagens cartonadas); • papelão ondulado (caixas de papelão); • madeiras (paletes, estrados e caixas).

A origem dos materiais celulósicos de forma industrializada iniciou-se com o

papel. A primeira invenção foi na China no ano 105, mas só foi produzido e utilizado em 950 na Europa, e somente em 1799 é que houve sua grande evolução tecnológica, através da patente inglesa dos irmãos Fourdrinier. Atualmente, dentre as várias indústrias deste setor, as de papel e celulose são as de maior destaque. 3.2.MATÉRIA-PRIMA Para a produção de filmes, papéis, cartões e papelões, a celulose é a matéria-prima principal, de origem renovável, situação essa não existente com relação aos demais materiais de embalagem. A madeira e o algodão, são as principais fontes para a fabricação de embalagens celulósicas. A classificação da fonte celulósica, baseia-se nas características da madeira bem como na composição estrutural das fibras. As madeiras macias produzem fibras longas e de maior resistência mecânica e, ao contrário, as madeiras duras consistem de fibras curtas e são utilizadas para a fabricação de papéis mais finos e de menor resistência. As fibras provenientes de troncos de árvores, são compostas de 50% de celulose, 30% de liguinina e 20% de carboidratos e resinas. Essas englobam um conjunto de fibrilas e microfibrilas. As microfibrilas podem conter até 3 milhões de moléculas de celulose (Hanlon, 1971). As fontes celulósicas mais comuns, segundo sua origem, são: • celulose de árvores resinosas: são plantas resinosas, coníferas, de fibras longas,

utilizadas para a obtenção de materiais com alta resistência mecânica, sendo o Pinus elliottii, a espécie mais utilizada.

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• celulose de árvores folhosas: são plantas de tronco duro e com fibras mais curtas do que a anterior, utilizada para a obtenção de material com menor resistência mecânica, sendo as várias espécies de eucaliptos as mais economicamente utilizadas.

• celulose de algodão: é a fonte celulósica mais pura, utilizada para obtenção de

materiais especiais, tais como os filmes transparentes e os papéis de alta qualidade. • celulose mista: é a proveniente de vários tipos de madeiras, incluindo também

materiais secundários, não homogêneos, como palhas, folhas, bagaço de cana e fibras, podendo ser utilizadas pura ou misturada com outras fontes, para melhorar suas características mecânicas.

• madeiras: constituem a matéria-prima para a fabricação de caixas e paletes,

podendo ser do tipo madeira maciça, aglomerada e compensada. 3.3.FILMES CELULÓSICOS Os filmes celulósicos, também denominados papéis transparentes, incluem: o celofane, o acetato de celulose e o etil celulose. Esses filmes são geralmente utilizados combinados com outros materiais, na forma de embalagens flexíveis convertidas, pois se usados individualmente, não apresentariam as principais características necessárias aos sistemas de embalagens como barreira à umidade, termoselabilidade, resistência mecânica , dentre outras. 3.3.1. Celofane Dos filmes celulósicos, o celofane é mais utilizado como material de embalagem, entretanto, tem sido substituído pelo polipropileno ou poliéster, por apresentar maior custo e problemas em ambientes com alta umidade relativa. Outras aplicações especiais do celofane são os envoltórios para embutidos, tais como as tripas para salsichas, salames e mortadelas. Características Técnicas:

Quadro 1 – Codificação comercial para os filmes de celofane.

CÓDIGO Denominação C D L M P S U W X

Colorido ENVERNIZADO EM UM LADO Boa barreia à umidade Envernizado com nitrocelulose Filme sem verniz Com verniz termoselável Acabamento especial para uso técnico Filme opaco Envernizado com cloreto de polivinilideno (PVDC)

Fonte: Indústrias Votorantim S.A., 2004.

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As propriedades mecânicas dos filmes de celofane dependem dos tipos e quantidades de plastificantes adicionados durante o processo de fabricação. Os filmes apresentam boa resistência à tração e ao alongamento, quando em ambiente de umidade relativa em torno de 60%. Do mesmo, as propriedades de barreira são boas em ambientes secos, destacando-se a baixa permeabilidade ao oxigênio e aos aromas dos alimentos, quando envernizado. Os vernizes mais comuns são o nitrocelulose e o cloreto de polivinilideno (Quadro 1). 3.3.2.Papel Matéria-prima: Conforme foi mencionado na descrição de celofane, as fibras de celulose são os componentes principais da estrutura dos papéis. Várias fontes vegetais podem ser usadas na obtenção dessas fibras. O tamanho da fibra depende da característica da madeira, sendo que as madeiras duras contêm fibras curtas (0,5 a 1,5mm) e madeiras macias fibras longas (2 a 5mm). As árvores mais usadas para a obtenção de fibras longas são o Pinus elliottii e Araucaria angustifólia e para fibras curtas existem as várias espécies de eucalipto. A resistência do papel depende do tamanho das fibras. O uso de fibras longas resulta em papel de maior resistência mecânica (sacos de papel), enquanto que as fibras curtas dão origem aos papéis de menor resistência, porém mais macios e indicados para impressão gráfica. As fibras são compostas por fibrilas e microfibrilas unidas por hemicelulose, lignina e outros carboidratos (xilose, manose, arabinose, etc). Geralmente, as madeiras consistem de 50% de celulose, 30% de lignina e 20% de carboidratos. Em uma microfibrila existe cerca de 3 milhões de moléculas de celulose com cadeia molecular variando de 100 a 3000 unidades de β-1-4 glicose. Tipos de papel:

O Quadro 2 mostra os principias tipos de papéis, suas características, gramatura, e aplicações no segmento de embalagens. Esses papéis são utilizados na forma simples os convertidos por sistemas especiais de embalagens, tais como através de laminação, recobertos com parafina, vernizes, emulsões ou revestimentos a quente (hot-melt). Quadro 2 – Exemplos de papéis utilizados em sistemas de embalagens. Tipo de papel Gramatur

a (g/m2) Características Aplicações

Estiva (maculatura)

70 a 120 Processo mecânico; baixa resistência; reciclado; acinzentado.

Embrulho rústico; tubetes e cones.

Manilhinha 40 a 45 Processo mecânico ou semiquímico; baixa resistência; reciclado; monolúcido;

Embrulho e padaria.

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Manilha 40 a 100 Processo mecânico e/ou semiquímico; monolúcido; natural ou colorido.

Papel de embrulho, geralmente colorido (para presente).

Monolúcido 40 a 50 Polpa química branqueada; superfície polida por supercalandragem e carga mineral.

Fabricação de sacos, laminados e rótulos.

Papel couché 40 a 60 Polpa química branqueada, carga mineral mais polimento em ambos os lados, superfície com brilho e lisura.

Papel com ótima imprimibilidade, revestimento externo de laminados, rótulos.

Papéis impermeáveis

30 a 80 Obtidos de polpa química especial, papéis com baixa permeabilidade aos lipídios, fabricados nas versões: pergaminho, glassine, granado e fosco.

Para alimentos embalados em geral, papel para confeitarias, sacos para cartuchos.

Papel seda 20 a 30 Polpas químicas branqueada, naturais ou coloridas.

Para embalagens de produtos leves e frágeis, decorações.

Papel kraft natural 30 a 150 Polpa de fibra longa por processo sulfato, cor natural parda ou em cores, boa resistência mecânica.

Sacos multifoliados, sacos industriais, cimento, produtos para desidratados.

Papel kraft branco 40 a 60 Polpa de fibra longa por processo sulfato, cor branca, boa resistência mecânica.

Sacos multifoliados, sacos para açúcar refinado, farinhas, fubá pré-cozido.

Além das várias aplicações já citadas, os papéis são bastante usados para a fabricação de embalagens simples (primárias) a exemplo dos sacos de papel.

Quando o papel é combinado com materiais termoplásticos, os sacos de papel apresentam melhores características de barreira, sendo geralmente fabricados por termoselagem. Caso contrário, precisam de fechamento por colagem, por costura, por fita adesiva ou por amarração.

Exemplos de sacos de papel incluem: sacos termoselados, sacos com fundo plano, sacos com fundo plano colado e simples, sacos com fundo reto colado e lado sanfonado, sacos com fundo reto costurado e lado sanfonado, sacos com fundo reto colado e lado simples, sacos com fundo reto costurado e lado simples, sacos valvulados. 3.3.3.Cartões

Os cartões e papelões apresentam basicamente a mesma composição dos papéis, diferindo, entretanto, com base na gramatura, tipo de polpa e acabamento da superfície. Geralmente, os cartões apresentam espessura superior a 300μm e gramatura na faixa de 120 a 700 g/m2 e os papelões acima de 1.000 μm.

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Tipos de cartões:

Com relação ao número de camadas de fibras que compõem a estrutura, os cartões são classificados em simplex ou monoplex, duplex, triplex, etc. Podem ser feitos com polpas químicas, mecânicas, virgens ou reciclada, branqueada ou natural.

A camada externa do cartão duplex é denominada forro e a interna é o suporte. Enquanto que no cartão triplex existe uma outra camada denominada intermediária. Para diminuir o custo do cartão, geralmente a camada intermediária é feita de polpa reciclada e não branqueada.

Para obter um cartão com melhor apresentação e recursos gráficos, utiliza-se a polpa branqueada no forro. Também, para embalagens mais apresentáveis ou para alimentos congelados, utilizam-se cartões com polpa branqueada em todas as camadas, ou seja, cartões de massa única.

Produtos alimentícios que entrarão em contato direto com o cartão requerem polpa branqueada e não reciclada. Às vezes, esses cartões são revestidos com parafinas ou filmes plásticos, principalmente quando for um alimento úmido como, por exemplo, carnes e massas. Tais revestimentos melhoram, além da barreira à umidade, a resistência aos óleos e gorduras.

Quando se utilizam outros componentes de barreira, como o alumínio, o cartão duplex, por exemplo, constitui um dos principais componentes das estruturas laminadas para a fabricação das embalagens cartonadas para leite longa vida e outros produtos. 3.3.4.Embalagens Laminadas

Os materiais celulósicos em geral, exceto os filmes, apresentam pouca barreira aos gases e vapor de água. As embalagens laminadas, entretanto, são de alta barreira, devido à folha de alumínio e/ou filmes plásticos existentes na composição estrutural do material laminado. Exemplos dessas embalagens são as utilizadas em sistemas assépticos e as denominadas latas compostas. Laminados especiais:

Exemplos desses materiais são os laminados utilizados para fabricação das embalagens cartonadas semi-rígidas para produtos acondicionados por sistemas assépticos ou para pasteurizados. O cartão duplex confere à embalagem a resistência mecânica e a rigidez necessária para possibilitar a fabricação das diversas formas existentes no mercado.

Quando se necessita de alta barreira, a estrutura possui uma folha de alumínio como nas embalagens para leite e derivados, sucos de fruta, derivados de tomate, óleos, etc. Mas para produtos cuja vida-de-prateleira é menor, alimentos pasteurizados, a estrutura é composta somente pelos demais materiais.

As embalagens são feitas por máquinas específicas que forma, enche e sela em uma só operação, denominadas máquinas do tipo form/feel/seal. Latas compostas:

As estruturas laminadas, cujo corpo tubular recebe nas extremidades discos metálicos, são denominadas lata composta, pois é uma composição similar às latas e

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às embalagens cartonadas. O corpo da lata composta é um laminado semelhante ao descrito acima, porém com características bem distintas, também fabricado por processo bem diferente.

O tubo cilíndrico das latas compostas contém três elementos básicos: revestimento interno (liner), o corpo (alma), e o revestimento externo (rótulo). O revestimento interno, é o responsável pela barreira, geralmente conferida por uma folha de alumínio. Quando não há necessidade de muita barreira, esse é composto de papel e polietileno. O corpo é um cartão de fibra longa (tipo kraft), é o responsável pela forma e resistência da lata composta. O rótulo é a parte externa contendo as informações gráficas sobre o produto, podendo ser um laminado de papel/polietileno ou também do tipo papel/polietileno/alumínio, para produtos que necessitam barreira ao oxigênio e à umidade.

As extremidades das latas compostas (tampa e fundo) são feitas geralmente de folhas-de-flandres. Semelhante às latas, essas extremidades são recravadas ao tubo de modo a proporcionar adequada integridade do sistema de fechamento.

As latas compostas são muito utilizadas para o acondicionamento de óleos lubrificantes. São adequadas também para produtos desidratados, óleos comestíveis, fermento em pó, castanhas, etc.; tais aplicações tem sido limitadas devido ao fator custo, em relação aos demais sistemas de embalagens. 3.3.5.Papelão Ondulado Considerações Gerais: As caixas de papelão ondulado são amplamente utilizadas como embalagens secundárias que facilitam o transporte e a distribuição das embalagens primárias ou de consumo. São feitas de papelão ondulado, cuja resistência depende da origem da matéria prima utilizada na obtenção de seus componentes. Por apresentarem bom desempenho mecânico e baixo custo, o uso do papelão ondulado tem aumentado, até substituindo outros sistemas de transporte de mercadorias como as sacarias, as caixas plásticas e de madeira.

As funções básicas das embalagens de papelão ondulado incluem: a contenção, o transporte e movimentação, a proteção, a identificação e marketing dos produtos por elas acondicionados. As caixas de papelão ondulado constituem os principais componentes dos sistemas integrados de comercialização, ou seja, das modalidades logísticas de distribuição e movimentação de produtos industrializados tanto no mercado interno e de exportação. Estrutura básica:

O papelão ondulado é composto de superfícies planas, contendo no interior, papel ondulado unidas por adesivo. As características do papelão ondulado dependem da matéria prima utilizada e dos processos de fabricação dos seus componentes (capas e miolo). Quanto maior e mais íntegras forem as fibras, maior será a resistência ao empilhamento e aos outros esforços mecânicos durante o uso. As capas quando feitas de material virgem (papel Kraft liner e test liner), apresentam melhor desempenho, já que a reciclagem diminui o comprimento e enfraquecem as fibras; o miolo geralmente é proveniente de processo semiquímico ou polpa reciclada.

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As espessuras do papelão ondulado variam conforme o tipo de onda desejado bem como em função do desgaste do cilindro ondulador. O Quadro 3 mostra a classificação de papelão ondulado em função do tipo de onda, número de ondas por unidade linear e resistência ao esmagamento. Quadro 3–Tipos de papelão ondulado em função da espessura, quantidade de ondas e resistência ao esmagamento. Tipo de onda Espessura (mm) Ondas por 10 cm Resistência ao

esmagamento (psi) A C B E

4,5 a 5,0 3,5 a 4,0 2,4 a 3,0 1,2 a 1,5

11 a 13 13 a 15 16 a 18 31 a 38

40 50 57 140

Fonte: Hanlon, 1971. Tipos de papelão ondulado: O papelão ondulado pode ser de face simples, parede simples, parede dupla, tripla ou múltipla. Os tipos C e B são utilizados para parede simples ou na combinação BC para parede dupla. Para produtos que precisam de maior proteção, como garrafas de vidro, o tipo C é mais indicado. Quando o produto apresenta boa resistência ao empilhamento, como as latas de conservas, utiliza-se o tipo B, ondulação essa com maior resistência ao esmagamento.

Essas estruturas são feitas em maquinas onduladeiras, que através do uso de vapor e cola, agrupam os componentes em um processo contínuo de fabricação. A ondulação deverá ficar no sentido vertical, para aumentar a resistência e melhorar o desempenho da estrutura das caixas, durante as operações de estocagem e transporte. Caixas de papelão ondulado:

O desenvolvimento de embalagens de papelão ondulado envolve várias etapas, com base nas características do produto a ser acondicionado, nas possíveis dimensões, no tipo de fechamento, no tipo de selagem e formato final da caixa.

Para um adequado desenvolvimento, visando melhor proteção, menor índice de perdas e maior economia, as seguintes considerações são importantes (ABPO/IMAM, 1993):

• Características do produto a ser embalado (tipo, dimensões, peso e quantidade);

• Condições de armazenagem da embalagem de transporte e do produto embalado;

• Empilhamento (número de caixas, no depósito, no transporte e no destino);

• Meios de transporte (rodoviário, aéreo, marítimos, ferroviários ou combinados);

• Mercado de destino (doméstico ou exportação); • Tempo de armazenagem; • Condições climáticas (antes, durante e após o transporte); • Condições de movimentação.

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O fechamento corresponde à fixação da orelha da caixa por meio de grampos ou

cola, enquanto que a selagem é a fixação das abas também por grampos, cola ou fita. As dimensões deverão seguir a ordem: comprimento (C) x largura (L) x altura

(A). O comprimento deverá ser maior ou igual à largura e a altura poderá ser tanto maior ou menor do que as outras dimensões. Todas essas dimensões são internas e em milímetros.

Vários são os possíveis tipos de caixas, mas as mais utilizadas são as do tipo normal denominada 0201, pertencentes ao Grupo 02 da NBR 5980 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

A otimização do dimensionamento permite obter uma considerável economia, pois cerca de 60% do custo depende da quantidade de papelão ondulado envolvido na fabricação da caixa.

Quando possível, é importante adequar o arranjo das embalagens primárias ou de consumo, para se obter o melhor dimensionamento. A relação mais econômica para caixas do tipo 0201 ocorre quando C = 2L = A ou 2:1:2. Enquanto que as relações 1:1:1 e 2:2:1 resultam num aumento na quantidade de material na ordem de 12 e 33%, respectivamente, para um mesmo volume de caixa. Isso se deve, em parte, ao aumento da área da caixa devido ao maior tamanho das abas. Quando a tampa e fundo da caixa situam-se na face de menor dimensão, obtém-se maior economia de material. Portanto, deve-se fazer a melhor disposição das embalagens dentro da caixa, para se obter maior redução de custo.

Mesmo existindo a possibilidade de otimização dimensional, às vezes o formato da caixa é definido por outras razões técnicas de manuseio ou devido à necessidade de maior transferência de calor nos sistemas de refrigeração. Nestas circunstâncias, a relação 2:2:1 são as mais indicadas, mesmo sendo as caixas menos econômicas. Deve-se, também, considerar as dimensões do palete, pois o melhor aproveitamento volumétrico da unidade peletizada poderá ser o fator determinante do custo do sistema de estocagem e distribuição nas etapas de comercialização de determinado produto. 3.3.6. Caixas de Madeira

As caixas de papelão ondulado constituem uma das melhores opções para o acondicionamento de produtos industrializados, enquanto que as caixas de madeira são mais utilizadas para matéria-prima e em especial para os produtos hortifrutigranjeiros, principalmente quando feitas de madeira serrada.

Existem vários tipos de caixas, dependendo de sua aplicação e tipo de produto a ser acondicionado.

Os materiais utilizáveis podem ser: madeira serrada, madeira laminada, madeira compensada, madeira faqueada, chapas de fibras e chapas de aglomerados. As madeiras serradas são classificadas em três grupos, com base na densidade e dureza das espécies de árvores utilizadas. 3.3.7. Sacos Têxteis

Outras categorias de materiais celulósicos para embalagem são os sacos têxteis, geralmente utilizados para produtos agrícolas e matérias-primas para as indústrias de alimentos. Quando na forma mais rústicas, existem os sacos de fibras de

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juta e, para materiais industrializados como açúcar cristal e farinhas, existem os sacos de algodão.

Esses sacos, geralmente com capacidade para 50kg de peso líquido, podem ser fabricados sem costura (com tecido tubular) ou com costura lateral, contendo o fundo com costuras simples, dupla ou tripla. 3.3.8. Barril de Madeira

O barril de madeira representa as situações típicas de recipientes de origem celulósica, fabricados com madeiras especiais a exemplo do carvalho. São indicados basicamente para o acondicionamento de bebidas alcoólicas, ou para conservas e condimentos.

Devido sua construção ser geralmente artesanal, são mais caros, em relação aos demais materiais de embalagem. 3.3.9. Paletes de Madeira

Os paletes constituem os principais componentes das cargas unitizadas, através da paletização. A unitização consiste no agrupamento de unidades ou embalagens, para facilitar e otimizar a movimentação através de sistema integrado, durante a estocagem transporte e distribuição de produtos industrializados. Além da redução dos custos de comercialização, a unitização também permite reduzir perdas pois confere maior proteção aos produtos acondicionados.

Os paletes, na sua maioria de madeira, são plataformas compatíveis aos formatos dos produtos e dispositivos de movimentação possuem várias formas e dimensões. Os dispositivos para movimentação das cargas paletizadas são as paleteiras manuais, transpaleteiras, empilhadeiras, plataformas e guindastes.

Os paletes de madeira podem ser fabricados a partir de madeira serrada, aglomerada e compensada. Outros materiais celulósicos como o papelão ondulado e as chapas rígidas, são também utilizados.

Outros materiais como os metálicos (aço e alumínio) e os plásticos (polietileno de alta densidade), são as alternativas aos de natureza celulósica. Às vezes são feitos com materiais mistos, tais como aço e madeira, aço e plástico, papelão e plástico, etc.

Os paletes celulósicos apresentam vida útil dependendo do material utilizado. Podem ser descartáveis (one way) ou reutilizáveis com durabilidade de até 10 anos quando feito com madeira de boa qualidade e uso adequado. Os descartáveis são geralmente feitos de madeiras oriundas de pinus ou de eucaliptos.

São várias as possíveis dimensões dos paletes, pois essas dependem das dimensões do produto. Para um melhor aproveitamento da unidade paletizada, deve-se otimizar as dimensões para se obter a melhor eficiência volumétrica de armazenagem e transporte. O palete quadrado de 1100 x 1100mm é o que apresenta melhor relação dimensional. Entretanto, o palete 1000 x 1200mm é o modelo padronizado pelos supermercados, também denominado palete PBR (padrão brasileiro). 3.4.CONTROLE DE QUALIDADE DE EMBALAGENS CELULÓSICAS 3.4.1.Especificação das Dimensões de Embalagens Objetivo: Determinar a dimensão e a capacidade volumétrica de vários tipos de embalagens a) Determinação da dimensão

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Material: -Amostras de embalagem -Micrômetro -Paquímetro -Régua Procedimento: -Escolher amostras de embalagem para fazer as medidas de dimensão, sendo: Embalagens flexíveis plásticas, Embalagens plásticas rígidas, Recipientes metálicos, Recipientes de vidro, Embalagens celulósicas b) Determinação da capacidade volumétrica Material: -Amostras de embalagens rígidas: garrafas plásticas, - Proveta de vidro e recipientes metálicos. - Termômetro -Balança -Água destilada Procedimento:

- Escolher uma embalagem - Pesar a embalagem vazia (anotar) - Preencher a embalagem com água destilada - Medir a temperatura da água (anotar) - Pesar a embalagem com água (anotar) - Determinar o volume de água destilada pela fórmula da densidade,

considerando a tabela de variação de densidade com a temperatura. Drenar a água da embalagem em uma proveta e comparar o volume medido com o volume calculado. 3.4.2.Propriedades Mecânicas de Papel, Cartão e Papelão a) Resistência de coluna e ao esmagamento da onda de papelão ondulado Material: - Equipamento Crush Tester - Amostras de papelão ondulado - Cortador de corpos de prova - Suporte fixador dos corpos de prova Procedimento: - Os corpos de prova devem ser condicionados de acordo com a NBR 6733: T= (20+2) oC e UR = (65+2)%, salvo determinação em contrário.

- Salvo condições especiais, são utilizados 10 corpos de prova, retirados da chapa ou da caixa, de áreas sem impressão, marcas e/ou quaisquer danos.

- Para resistência a compressão de coluna: - Cortar o papelão de modo a obter um corpo de prova retangular, com largura de 63+ 0,5mm e comprimento de 100 + 0,5 mm. - Os cortes devem ser paralelos, retilíneos, com bordas lisas, perpendiculares às superfícies das chapas, e sem amassamento das ondas. Para resistência ao esmagamento: - Cortar o corpo de prova na forma circular utilizando o cortador específico - Comprimir os corpos de prova até o colapso total do corpo ou das ondas.

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- Acionada a prensa, o ponteiro do dinamômetro irá deslocar o indicador, que marcará o valor no momento do colapso. - A resistência à compressão de coluna é dada em N/cm. Para transformar de kgf/cm para N/cm multiplica-se por 9,8067. - A resistência ao esmagamento (E[kPa]) é dada pela equação: E = F*98,067/A Onde: F= força no momento do colapso em kgf e A= área do corpo de prova em cm2

b) Absorção de água Objetivo: Determinar a absorção de água em amostras de papel. Material: -Aparelho Cobb Tester -Amostras de papel (125x125mm) -Balança -Cronômetro -Rolo de compressão de 10Kg Procedimento: -Cortar os corpos-de-prova com dimensão superior ao diâmetro do anel (125mmx125mm), pesá-los e fixá-los no dispositivo, deixando a face a ser testada para cima. -Adicionar, 100mL de água destilada dentro do anel e cronometrar 120 segundos (dependendo da absorção do material, o tempo poderá ser de 30, 60 ou 300 segundos). -Após este tempo, retirar a água sem molhar a parte externa ao anel, e remover o excesso de água superficial da amostra, pressionando-a entre duas folhas de papel absorvente, ou utilizando-se o rolo condicionador. -Repesar a amostra e calcular em g/m2, multiplicando-se o valor por 100. -Calcular o valor médio e o desvio padrão, considerando-se no mínimo 5 amostras.

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4.EMBALAGENS METÁLICAS 4.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS Os materiais metálicos empregados nos sistemas de embalagens incluem basicamente os derivados do aço e os de alumínio, os quais são utilizados para a fabricação de latas, tampas, baldes, tambores e containeres. Dependendo das especificações, em função das exigências específicas de cada produto, existem várias configurações com relação aos metais componentes do aço e das ligas de alumínio. Este capítulo dará ênfase às latas utilizáveis no segmento alimentício, buscando discutir os aspectos de qualidade das embalagens para se obter uma maior vida-de-prateleira do produto.

O Brasil possui uma boa capacidade de produção de embalagens metálicas. A capacidade para folhas de aço tem sido altamente suficiente, possibilitando a exportação de cerca de 40% da produção nacional; atualmente a capacidade de produção de latas de alumínio ultrapassa 14 bilhões de latas/ano. A reciclagem de latas de alumínio conquistou um grande destaque mundial. Hoje são recicladas mais de 87% da produção nacional e, entre os países em que a reciclagem não é obrigatória, o Brasil ocupa o primeiro lugar, seguido pelo Japão (83%) e EUA (53%), segundo dados da.

Dentre as folhas de aço, as folhas-de-flandres constituem o maior mercado. São usadas para a fabricação de latas de três pecas, latas retangulares, latas de duas peças, latas compostas, latas trapezoidais, latas para aerossóis e baldes. Os óleos comestíveis representam o principal mercado de latas de três peças, seguido por leite em pó e vegetais em conservas. As folhas cromadas são bem usadas para fabricação de tampas/fundos, rolhas metálicas e latas para pescados. Existem mais de 60 empresas brasileiras transformadoras de folhas de aço em embalagens. 4.2.PRÓS E CONTRAS

As embalagens metálicas, em especial as de aço, apresentam uma extensa relação de pontos fortes e fracos, em relação aos outros materiais, a saber: Pontos fortes - Barreira aos gases, aromas e odores; hermeticidade, resistência térmica; resistência mecânica; versatilidade de formatos e tamanhos; boa apresentação visual, boa variedade de aplicações, proteção ao produto, resistência aos insetos e roedores; reciclabilidade; velocidade de fabricação, etc. Pontos fracos – Corrosão interna e externa, quando mal especificada; não visualiza o produto; tampa convencional com difícil abertura; não apropriada para uso em microondas; maior custo e peso, em relação às embalagens plásticas; etc.

As embalagens de alumínio apresentam características semelhantes às citadas acima, todavia, destacam-se a resistência à corrosão atmosférica, a condutividade elétrica e o efeito visual da superfície a qual reforça sua nobreza. Em contra partida, apresenta-se como um dos materiais de maior custo em relação aos demais metálicos, plásticos, celulósicos e de vidro. Também, não é viável tecnicamente, a fabricação de latas de três peças, devido à dificuldade de fechamento do corpo pelos processos usados nas latas de aço; devido a menor resistência à deformação, as latas de

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alumínio de formato cilíndrico geralmente requerem a injeção do gás carbônico ou do nitrogênio ao produto, para evitar o amassamento durante a comercialização. 4.3.COMPETITIVIDADE

As embalagens metálicas apresentam baixo poder de competitividade, com relação ao fator custo. Com relação às latas de aço, considerando-se o desenvolvimento da solda elétrica, foi possível uma grande redução na espessura das folhas. Com esse tipo de solda, foram possíveis as fabricações de latas com os reforços circulares (beads), para aumentar a resistência mecânica e evitar os amassamentos e a colapsagem do corpo das latas mais finas; latas com solda de chumbo/estanho não permitiam tais reforços. O processo de laminação com dupla redução (DR), resulta em folhas mais finas e com maior dureza, permitindo à fabricação de latas com maior resistência ao amassamento.

O uso fé folhas mais finas possibilitou, também, o desenvolvimento da micro-recravação, por sua vez mais econômica e atraente do que a recravação convencional. Folhas com espessura de 0,22mm foram reduzidas para 0,16mm, o que corresponde à cerca de 14% de redução no custo de uma lata com capacidade para 500 gamas de produto.

A redução na espessura das latas para óleos permitiu sua competitividade, ameaçada pelos sistemas de embalagens cartonadas e pelas garrafas de politereftalato de etileno (PET). Atualmente, as latas para óleos apresentam corpo com 0,14mm e tampa/fundo com 0,16 a 0,18mm.

A melhoria na qualidade dos revestimentos internos (vernizes), permitiu a utilização de folhas-de-flandres mais competitivas (com menor estanhagem), sem comprometer a vida útil do produto. Exemplos destes revestimentos especiais incluem: os vernizes solúveis em água, os vernizes com alto teor de sólidos, os vernizes esmatados e os eletrostáticos. 4.4. TIPOS DE EMBALAGENS METÁLICAS 4.4.1.Folhas de Aço-Carbono

As embalagens metálicas derivadas do aço-carbono são fabricadas a partir das folhas-de-flandres (FF), folhas cromadas (FC), folhas-não-revestidas (FNR) e chapas zincadas. Todas essas estruturas têm em comum o aço-base, cujas características dependem da composição química dos metais envolvidos na fabricação da liga de aço e dos processos de laminação das folhas. Essas folhas são materiais planos, contendo aço de baixo teor de carbono, revestidas com estanho (FF) ou com cromo (FC).

O aço-base é a matéria-prima para a produção das embalagens metálicas, disponíveis na forma de bobinas ou de folhas. A nível nacional, sua produção iniciou-se em 1946 pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), empresa que se consolidou como uma líder mundial neste segmento.

Para a produção do aço-base, uma ampla seqüência de processos siderúrgicos são envolvidos, sendo que a composição química em termos valores percentuais dos metais residuais irá definir os diferentes tipos de aço-base, conforme mostra a Quadro 4.

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A resistência do aço-base à corrosão depende de sua composição química. Os elementos, enxofre, cobre e fósforo, são os que mais aceleram a corrosão. O aço-base tipo L é indicado para produtos ácidos e que contém muito fósforo. O tipo MR é de uso geral e o D é para produtos pouco agressivos. Quadro 4 – Classificação dos tipos de aço-base em função da composição química (%). Tipo C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo Tipo MR 0,13 0,60 0,02 0,05 0,02 0,20 0,15 0,10 0,05 Tipo D 0,12 0,60 0,02 0,05 0,02 0,20 0,15 0,10 0,05 Tipo L 0,13 0,60 0,015 0,05 0,02 0,06 0,04 0,06 0,05 Fonte: CSN, 2004. Folhas-de-flandres (FF)

O aço-base pode receber revestimento de estanho de diferentes tipos, caracterizando-se desta forma as diversas modalidades de folhas-de-flandres (Figura 1). A quantidade de estanho, depositado eletroliticamente sobre o aço, pode ser igual em ambas às faces ou em quantidade diferenciada. Quando a quantidade de estanho é a mesma, denomina-se revestimento normal (N) e quando a quantidade é desigual, tem-se o revestimento diferencial (D). O Quadro 5 mostra os valores de estanhagem mais usuais bem como suas denominações. Para as folhas-de-flandres diferenciais existe uma marcação característica para se identificar às faces com maior ou menor revestimento.

Figura 1 - Ilustração de uma folha-de-flandres, mostrando os componentes estruturais de um dos lados. Para folhas cromadas, as camadas acima do aço-base serão de

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cromo e óxido de cromo, ou sem nenhuma camada de metais, quando for uma folha não revestida.

A estanhagem, feita por um processo contínuo de eletrodeposição do estanho, é denominada pela CSN como Ferrostan, o qual confere às folhas boa resistência à corrosão, resistência mecânica e soldabilidade.

Quadro 5 – Folhas-de-Flandres com Revestimento Normal (N).

Massa Mínima de Sn Depositada - g/m2Revestimento Mínimo Individual Mínimo do ensaio

Triplo E 1,1/1,1 E 2,0/2,0 E 2,8/2,8 E 5,6/5,6 E 8,4/8,4 E 11,2/11,2

0,72 1,36 1,97 4,21 6,27 8,06

0,90 1,70 2,46 5,26 7,84 10,08

Fonte: CSN, 2004. Folhas cromadas (FC)

As folhas cromadas diferem das folhas-de-flandres ao receberem o revestimento de cromo (Cr) e seu óxido (CrO) ao invés de estanho, entretanto utilizam-se os mesmos tipos de aço-base. O revestimento nominal de cromo metálico é de 60 mg/m2, sendo que os valores mínimo e máximo são 30 e 140 mg/m2, respectivamente.

A resistência à corrosão das folhas cromadas é conferida pela camada de óxido de cromo que se forma sobre o cromo metálico. A camada de óxido aumenta a barreira de isolamento do aço-base, evitando desta forma a ação drástica dos ácidos orgânicos dissociados nos alimentos agressivos, ou seja, naqueles com baixo valor de pH. Folha estanho-cromo (Stancrom)

A folha-de-flandres tipo stancrom, apresenta uma configuração intermediária e representativa das FF e FC. A estanhagem mínima desta folha, determinada por ensaio triplo, é de 0,80g/m2. Sua indicação é para alimentos pouco agressivos, permitindo assim a especificação de uma folha metálica de menor custo.

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Quadro 6 – Folhas-de-Flandres com Revestimento Diferencial (D).

Massa Mínima de Sn Depositada - g/m2 Revestimento Mínimo Individual Mínimo do Ensaio

triplo D 1,1/0 D 2,8/1,1 D 5,6/2,8 D 8,4/2,8 D 8,4/ 5,6 D 11,2/2,8 D 11,2/5,6

0,72 1,36 1,97 4,21 6,27 8,06 8,06

0 0,72 1,97 1,97 4,21 1,97 4,21

0,90 1,70 2,46 5,26 7,84 10,08 10,08

0 0,90 2,46 2,46 5,26 2,46 5,26

Fonte: CSN, 2004. 4.4.2. Folhas de Alumínio

O alumínio é um dos metais mais abundantes na superfície terrestre, geralmente se encontra oxidado, ou quando na forma de metal, apresenta uma resistente camada devido ao processo natural de passivação, causado pelo contato com o oxigênio atmosférico.

O alumínio é extraído da mineração de jazidas de bauxita. O processo consiste na purificação da bauxita por reações alcalinas para produção da alumina e através de eletrólise faz-se a redução do metal oxidado à forma metálica. O resultado do processo é o lingote de alumínio, matéria-prima para a fundição e produção das ligas com características específicas para os diversos setores industriais. Laminados

Em função da espessura, os laminados de alumínio classificam-se em: chapas e folhas. As chapas apresentam espessura superior 0,15mm, disponíveis nas formas planas, bobinas e discos.

As folhas utilizadas no segmento de embalagens flexíveis apresentam espessura variável com tipo de aplicação, geralmente acima de 0,005mm; quanto menor a espessura maior é a possibilidade de formação de microfuros. Acima de 0,025mm a quantidade de microfuros fica reduzida, espessura acima da qual tornam as folhas de alumínio um material impermeável ou de máxima barreira aos gases e vapor de água (Hanlon, 1971). 4.5.VERNIZES Generalidades

Os vernizes são revestimentos orgânicos poliméricos, derivados de resinas e óleos naturais ou produzidos sinteticamente. Dentre suas várias funções, destaca-se o seu efeito de proteção contra a corrosão, pois funciona como uma barreira de isolamento entre o produto e a superfície metálica da embalagem, sendo também denominados revestimentos de proteção (protective coatings). Tal proteção reduz também a migração de metais para o produto.

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Sua evolução tecnológica ocorreu em paralelo com as alterações na estrutura metálica das embalagens. Ao se reduzir o teor de estanho das folhas-de-flandres, por exemplo, implicará numa maior porosidade da camada de estanho e, como conseqüência, maior será a corrosão do aço-base. Também, os problemas de sulfuração na superfície do estanho forçaram ao desenvolvimento de vernizes especiais como os óleos-resinosos com óxido de zinco, bem como o uso das folhas cromadas e de alumínio, as quais só poderão ser utilizadas para alimentos quando envernizadas. Aspectos Legais

Os vernizes para embalagens de alimentos têm que ser do tipo sanitário, ou seja, precisam da aprovação legal que garante seu uso com relação às exigências toxicológicas. Tal exigência estabelece que todos os componentes do verniz precisam constar da lista positiva que relaciona os compostos orgânicos e inorgânicos com baixo potencial de toxicidade.

Os limites de migração deverão ser avaliados conforme as normas técnicas específicas para cada caso. O Quadro 7 relaciona alguns parâmetros e testes geralmente feitos nos vernizes para embalagens de alimentos. Quadro 7 – Testes exigidos na aprovação de vernizes para contato com alimento.

Características Método/equipamento -Resistência à adesão -Resistência à esterilização -Resistência ao enxofre -Teste de porosidade -Resistência ácida -Inerticidade ao sabor e aroma -Resistência à temperatura de soldagem -Flexibilidade -Espessura do filme -Resíduo de solvente

-Teste da fita adesiva -Nenhuma absorção de água e redução da aderência a 121°C -Teste de cistina -Teste de sulfato de cobre -Ácido acético, lático, cítrico mais cloreto de sódio e açúcar -Após esterilização em água -Nenhuma dissolução -Nas operações de fabricação da embalagem -Nas medidas destrutivas e não destrutivas-Método da lata quente

Fonte: FAO, 1986. Tipos de vernizes

Aos primeiros vernizes desenvolvidos, cabem às resinas de origem natural, mas atualmente existe uma grande variedade dos obtidos por processos de polimerização. As principais resinas que compõem as formulações dos vernizes incluem: as oleoresinosas, as fenólicas, as epóxicas, as vinílicas, as butadiênicas e as acrílicas.

Através do ajuste da formulação, obtém-se as características necessárias à adequação do verniz aos diversos requisitos técnicos como: eficiência como barreira de proteção, flexibilidade, aderência, custo, etc. Algumas resinas são misturadas para se obter um verniz com melhor desempenho. Por exemplo, as epoxifenólicas apresentam

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a boa resistência ao enxofre das fenólicas e a flexibilidade das epóxicas, portanto são consideradas de uso geral no setor alimentício.

O Quadro 8 mostra as características e aplicações dos principais vernizes sanitários para alimentos. Quadro 8 - Características e exemplos de aplicações de alguns vernizes. Verniz Peso seco

(g/m2) Espessura (μm)

Aplicações Comentários

Fenólico 3,5 a 5,0 2 a 3 Frutas, vegetais e carne.

Baixa porosidade; baixo custo; pouco flexível; podem causar gosto ruim ao produto.

Epóxico 4,0 a 6,0 4,5 a 6,5 Frutas, vegetais, carne.

Boa aderência; usado como verniz base para latas de alumínio.

Epoxi-fenólico 4,5 a 5,5 4 a 6 Frutas, vegetais, conservas em geral, carne, cervejas.

Verniz de uso geral; apresenta as vantagens combinadas das resinas básicas; com alumínio para carne.

Óleo resinoso 4,5 a 6,0 4 a 6 Produtos ácidos e Óleos.

Baixo custo, pouca aderência

Óleo resinoso e óxido de zinco

5,0 a 7,0 4,5 a 7,5 Milho, ervilha e produtos que liberam enxofre.

Devido ao zinco, não pode ser usado para frutas ácidas

Acrílico 6,5 a 10,0 14 a 17 Conservas em geral e sopas.

Transparentes ou esmaltados, interior e exterior

Butadiênico 4,0 a 6,0 5 a 6,5 Cerveja, refrigerantes, vegetais, sopas.

Baixa porosidade, Maior custo relativo

Vinílico 5,5 a 6,5 6 a 8 Cerveja e refrigerantes.

Segunda camada, sensível aos processos térmicos, boa barreira

Urêico 4,5 a 6,5 5 a 7 Frutas e vegetais

Verniz de base para latas de alumínio.

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4.6.CONTROLE DE QUALIDADE DE EMBALAGENS METÁLICAS 4.6.1.Controle de qualidade de vernizes Objetivo: Determinar o peso seco e realizar os testes de aderência, cozimento e porosidade. Tais informações são importantes para especificação técnica de latas para alimentos, visando atender aos requisitos de proteção e otimização de custo. Material necessário: -Balança de precisão (0,1mg) -Solução de soda cáustica -Gabaritos -Solvente para remoção de vernizes -Folhas metálicas ou latas envernizadas -Vidraria -Estufa Procedimento: a)Teste de aderência -Reticular um pedaço de amostra (ver Figura 1), usando gabarito; -Aderir uma fita adesiva de 2cm de largura sobre os quadriculados; -Puxar a fita rapidamente para cima; -Avaliar a aderência ou o grau de destacamento do verniz, conforme o Quadro 1. b)Teste de cozimento -Aplicar metil-etil-cetona com algodão, fazendo movimentos de fricção sobre a amostra envernizada durante 20 segundos, sempre em um mesmo sentido.

O cozimento é considerado satisfatório quando não há remoção de verniz, após efetuada a fricção da amostra. c) Teste de Porosidade

A porosidade de uma camada de verniz é proveniente de várias causas: viscosidade inadequada do verniz antes da aplicação, presença de partículas insolúveis no verniz ou nas superfícies de contato (cilindros e folhas) e baixo teor de sólidos no solvente. Quanto maior a porosidade maior a possibilidade de corrosão localizada. Teste Químico

Consiste no uso de soluções corrosivas que atacam a superfície do metal, que fica exposta devido a porosidade do verniz. -Cortar a mostra; -Limpar com água, sabão, acetona e secar; -Despejar a solução corrosiva (CuSO4 em meio ácido) sobre a amostra e deixar por 2 minutos; -Lavar, enxugar e verificar pontos de cor de cobre metálico, especificando o número de poros por cm2. d)Determinação do Peso Seco -Cortar as amostras com gabarito ou prensas de corte; -Para amostras litografadas, remover a litografia (tinta+verniz externo) com palha de aço;

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-Lavar a amostra com água e sabão, e secá-la com jato de ar quente; -Determinar o peso inicial (Pi) em balança analítica; -Remover o verniz com o solvente adequado ou com soda cáustica a 10% em ebulição; -Certificar-se da completa remoção do verniz, lavar a amostra e secar com jato de ar quente; -Repesar a amostra sem o verniz, determinando o peso final (Pf) em balança analítica. Apresentação dos resultados

A quantidade de verniz deverá ser calculada por diferença dos pesos obtidos e o seu valor médio expresso em g/m2, a saber: Peso seco = [(Pi-Pf)/área da amostra] x 10.000 Outros testes “MIKROTEST”: Aparelho específico para teste de vernizes que mede a força eletromagnética e sua correlação com a espessura do verniz e sua porosidade. Teste Eletrolítico: Medida da corrente elétrica, em função da porosidade, utilizando-se cuba eletrolítica ou a própria lata. A formação de pontos de corrosão no verniz evidencia os poros e permite quantifica-los por unidade de superfície exposta (Figura 2). A medida de amperagem pode ser também usada para correlacionar com a porosidade. e) Identificação de vernizes Objetivo: Identificar o verniz aplicado a amostras de embalagens metálicas através de métodos empíricos. Material necessário: -Álcool metílico -Bico de Bunsen -Clorofórmio -Chapa de aquecimento -Etil oxitol (celusolve) -Haste de cobre -Soda cáustica -Lupa -Ácido sulfúrico concentrado -Tubos de ensaio e pinças -Papel de filtro Procedimento: Executar os testes descritos na seqüência abaixo e identificar o verniz utilizando o Quadro 2. 1. Teste da mistura de clorofórmio e álcool metílico Colocar pedaços da amostra envernizada em um tubo de ensaio e adicionar a mistura clorofórmio:metanol(10:1). Logo em seguida, retirar a amostra e anotar as alterações visuais e de aderência do verniz. 2. Teste da soda cáustica fria Colocar em um tubo de ensaio a solução de NaOH (10%) e manter a amostra por 3 a 4 minutos e observar as possíveis alterações de cor e aderência do verniz. Este teste é bem específico para identificação do verniz fenólico, o qual forma cor roxa e podendo causar remoção parcial.

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Para as amostras que contêm alumínio (latas de refrigerante e de cerveja), não se recomenda o uso dos testes com soda cáustica, devido ao seu ataque ao alumínio. Nestes casos, tem que se utilizar os demais testes, pois, a efervescência e dissolução do alumínio dificultarão a identificação do verniz. 3. Teste da soda cáustica em ebulição Aquecer em um tubo de ensaio a solução de NaOH (10%) até ebulição e colocar a amostra por 30 segundos. Retirar a amostra e observar as alterações no verniz. 4. Teste da soda cáustica e celusolve em ebulição Em um tubo de ensaio adicionar partes iguais de NaOH (10%) e celusolve, aquecer até ebulição, colocar a amostra por 30 segundos. Observar se houve dissolução ou mudanças na cor inicial do verniz. 5. Teste do ácido sulfúrico concentrado Colocar uma gota do ácido, por meio de um bastão de vidro, sobre a amostra e verificar, após 15 segundos, se ocorre dissolução do verniz. Em seguida, cobrir a gota com papel de filtro seco e, decorridos 15 segundos, verificar a formação de cor roxa, a qual indica a presença de resina epóxida. IMPORTANTE: Ao terminar os testes, colocar o resíduo de solvente no respectivo frasco de descarte (na capela), jogar a amostra no lixo, enxaguar os tubos de ensaio e mergulha-los na solução detergente. 6. Teste de Beilstein Este é um teste que indica a presença de resinas vinílicas cloradas. Ao queimar-se a amostra numa haste de cobre em bico de Bunsen, vernizes contendo elementos halogênicos como o cloro, formarão uma chama de cor verde. Vernizes que contêm pigmentos inorgânicos, apresentam-se opalescentes, brancos ou de cor cinza, dependendo do metal utilizado. Exemplos destes são os C-esmaltados ou óleo-resinosos, que contêm óxidos ou carbonatos de zinco, os com pasta de alumínio e os com óxido de titânio. Neste caso, o uso de uma lupa permite visualizar os pigmentos metálicos. 4.6.2.Determinação da camada de estanho em folhas-de-flandres Objetivo: Quantificar o estanho em folhas-de-flandres por gravimetria. As funções principais do estanho são a melhor resistência a corrosão para produtos ácidos e para proporcionar agrafagem com solda branca em latas de conserva. A avaliação desse recobrimento é de fundamental importância, pois estão em jogo, não somente os problemas referentes a fabricação da embalagem , mas tamb[em como esta irá preservar o produto que acondicionará. Material Necessário: -Folhas-de-flandres ou latas -Gabarito ou prensa de corte -Tesoura de funileiro -Solventes (acetona, tricloroetileno ou tetracloreto de carbono) -Solução de Clark (36g de tricloreto de antimônio dissolvido em 800mL de HCl concentrado e 200mL de água destilada) -Estufa a 105oC -Balança analítica

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Procedimento: -Cortar as amostras com área mínima de 25cm2; -Remover o verniz da amostra com solvente orgânico ou com solução de NaOH 10% em ebulição; -Para latas litografadas, usar tricloroetileno ou tetracloreto de carbono para remover a tinta de impressão; -Retirado o verniz, limpar a amostra com acetona embebida em algodão; -Pesar a amostra em balança analítica (0,1mg); -Mergulhar a amostra na solução de Clark, em placa de Petri, até parar o desprendimento de gases (cerca de 1 minuto). Remover a amostra com pinça e lavar em água corrente, até eliminar o precipitado escuro (SnCl2). Voltar a amostra para a solução, por mais 30 segundos, lavá-la novamente e secar com jato de ar quente. -Pesar novamente a amostra e, por diferença de peso, calcular o teor de estanho em g/m2 e lb/cb (1 caixa base é o conjunto de 56 folhas de 20x28 polegadas ou 112 folhas de 20x14 polegadas); -Comparar os resultados com os da Tabela 1 e classificar a amostra quanto ao revestimento. Figura 1. Detalhes de execução do teste de aderência. Quadro 1. Avaliação de fragmentos de verniz aderido à fita adesiva em função do risco e grade

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Fonte de corrente contínua

Cuba com solução eletrolítica

Lata com solução eletrolítica

(0-250V e 0-300mA)

Figura 2. Detalhes da determinação de porosidade por testes eletroquímicos. Solução eletrolítica: 3% de NaCl e ácido acético glacial (pH 4,5).

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Quadro 2. Características dos vernizes em relação aos testes de identificação. TESTES VENIZES

Álcool metílico + clorofórmio

Soda cáustica em ebulição

Soda cáustica em ebulição + celusolve

Soda cáustica fria

Radiação ultravioleta

Ácido sulfúrico concentrado

Beilstein (chama verde)

Óleo resinoso

Enrugamento e remoção

Escurecimento e dissolução rápida

Dissolução rápida

Não muda a cor

Sim Não Não

Óleo resinoso modificado com resina orgânica

Amolecimento

Escurecimento e remoção lenta com fragmentos de filme, não dissolve

Dissolução rápida

Não muda a cor

Sim Não Não

Fenólico-oleoso

Fácil remoção

Escurecimento e remoção lenta com filme inteiro, não dissolve

Escurecimento e dissolução

Não muda a cor

Sim Não Não

Fenólico Não é afetado

Aparecimento momentâneo de cor roxa, remoção rápida, não dissolve

Aparecimento de cor roxa, remoção rápida, não dissolve

Aparece cor roxa, remoção do filme em alguns casos

Não Não Não

Vinílico Dissolução rápida

Não escurece ou dissolve. Pode haver descascamento.

Não escurece ou dissolve. Pode haver destacamento

Não muda a cor

Não Não Sim

Butadieno Ligeiro amolecimento

Não escurece descascamento como filme inteiro

Escurecimento e descascamento do filme inteiro

Não muda a cor

Sim Não Não

Epoxyfenólico

Ligeiro amolecimento

Não escurece, remoção externa lenta

Escurecimento rápido. Remoção rápida sem dissolução

Não muda a cor

Sim Sim Não

Epoxyureico

Ligeiro amolecimento

Não há remoção

Não escurece, remoção rápida sem

Não muda a cor

Não Sim Não

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dissolução Epoxyvinílico

Ligeiro amolecimento

Não escurece, destacamento apenas nas bordas

Não escurece, destacamento apenas nas bordas

Não muda a cor

Sim Sim-roxo pálido

Sim

5. EMBALAGENS PLÁSTICAS 5.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS

Os materiais de origem plástica incluem uma vasta classificação, com base na composição química, nas propriedades físicas e mecânicas e nos diversos processos de transformação e/ou conversão das embalagens. Conseqüentemente, devido às suas várias características, são também denominadas embalagens alternativas às tradicionais de origem metálicas e de vidro, pois permitem uma melhor adequação do sistema de embalagem ao produto, evitando desta forma o superdimensionamento, ou seja, uma melhor relação custo/benefício.

Com relação à composição química, propriedades físicas e mecânicas, a classificação dos materiais plásticos dependerá do polímero, da estrutura molecular, do peso molecular, da densidade, da cristalinidade, das transições físicas, dentre outras. Tais características irão de certo modo afetar a permeabilidade (aos gases, vapor de água e aos compostos voláteis) , as resistências (à tração, ao impacto, à compressão, ao alongamento e ao rasgamento), as temperaturas de selagem, a transparência, a opacidade, etc.

Com base nos processos de transformação e/ou conversão, os materiais plásticos darão origem aos diversos tipos e formatos de embalagens, tais como as embalagens flexíveis (sacos e sacolas, filmes encolhíveis e esticáveis, etc.) e as embalagens rígidas (bandejas, potes, garrafas, garrafões, bombonas, caixas, tampas e dispositivos de fechamento, etc.). Outras denominações pertinentes incluem: embalagens convertidas (por laminação, por extrusão e coextrusão), embalagens termoformadas, embalagens metalizadas, sacolas auto-sustentáveis (stand up pouches), embalagens a vácuo, embalagens encolhíveis (shrinks), embalagens bolhas (blisters), envoltórios e acessórios (selos, grampos, rótulos e etiquetas).

Como pode ser observada, a embalagem plástica constitui uma grande variedade de opções que possibilitam uma dosagem adequada na especificação e dimensionamento da embalagem ao produto, tornando-as altamente competitivas em relação aos demais materiais. Dentre esses requisitos, destacam-se as exigências de proteção, os aspectos econômicos e as restrições de legislação e do meio ambiente. Quanto ao fator proteção, as embalagens plásticas permitem a obtenção de um gradiente de barreira com relação à permeabilidade aos gases, ao vapor de água e aos compostos voláteis, dependendo da constituição polimérica e dos processos de fabricação da embalagem. Outros fatores como as propriedades mecânicas e resistência física são tanto quanto importantes para que o sistema de embalagem não

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venha ser subdimensionado, ou apresentar reduzido tempo de vida útil de comercialização.

Atualmente, do mercado nacional de materiais plásticos, 40% é para embalagens, cujas principais resinas incluem: polietileno, polipropileno, poliestireno, policloreto de vinila, politereftalato de etileno e policarbonato. 5.2. POLÍMEROS E POLIMERIZAÇÃO Os materiais plásticos são polímeros orgânicos ou inorgânicos, obtidos por processos de polimerização de unidades monoméricas, contendo basicamente os elementos químicos: carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, cloro e flúor. A polimerização consiste na reação de síntese dos monômeros em reatores especiais, com controle de calor, pressão e de catalisadores, para a obtenção do polímero que geralmente é uma molécula de alto peso molecular.

As reações de polimerização podem ser por adição (em massa, em solução, em emulsão, por suspensão) ou por condensação. A reação por adição é típica dos materiais poliolefínicos e vinílicos, enquanto que a por condensação é características da polimerização de materiais poliamídicos e poliésteres.

Quando a polimerização é a partir de um só monômero tem-se o homopolímero, mas quando se origina de monômeros diferentes (comonômeros) tem-se o heteropolímero. Os heteropolímeros provenientes de dois ou três comonômeros são denominados copolímeros e terpolímeros, respectivamente. As propriedades e características dos materiais poliméricos dependem da polimerização, bem como da proporção entre os comonômeros e sua distribuição ao longo da estrutura molecular. Assim sendo, os polímeros podem apresentar estrutura molecular linear ou ramificada.

Os materiais poliméricos ainda podem ser do tipo termoplástico ou termofixo. Os termoplásticos são aqueles que apresentam comportamento reversível sob a ação do calor. Quando aquecidos amolecem, mas ao resfriarem ainda mantém as mesmas características iniciais, característica essa que permite a termosoldagem das embalagens plásticas. Ao contrário, os termofixos ou termorrígidos endurecem irreversivelmente sob a ação do calor, sendo assim pouco utilizados com material de embalagem.

A matéria-prima ou a fonte dos monômeros utilizados na polimerização pode ser de origem vegetal, animal e mineral. A fonte vegetal inclui a celulose, o amido, a proteína, os óleos e o látex, enquanto que a principal fonte animal é a caseína. Essas matérias-primas, apesar de serem de origem natural e renovável, são utilizadas como alternativas às de origem mineral, entretanto apresentam limitações técnicas e econômicas.

Com relação às fontes de origem mineral, a hulha ou carvão de pedra já foi bem utilizado, mas foi praticamente substituída pela nafta do petróleo, a principal fonte dos monômeros: etileno, propileno e butileno. 5.2.1.Peso Molecular e Grau de Polimerização

O número médio de unidades de monômero e comonômeros em uma estrutura polimérica expressa o grau de polimerização (n). Essa medida, bem como o peso molecular médio da molécula (PMm), definem as propriedades e características do material plástico obtido. Por exemplo, a resistência à tração, ao impacto, a flexibilidade, a viscosidade e as condições de processabilidade do polímero variam em função do peso molecular médio e da distribuição do peso molecular.

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5.3.ADITIVOS E FUNÇÕES

Para se obter as características necessárias ao bom desempenho das embalagens plásticas, geralmente são adicionados aos polímeros outros compostos químicos, denominados aditivos ou coadjuvantes de processos. Tais aditivos, além de facilitar a transformação da resina, podem melhorar as propriedades físicas e mecânicas do material final. Dentre as várias funções dos aditivos, destacam-se aquelas que facilitam o processamento ou a transformação da resina, os antioxidantes, os estabilizantes térmicos, os absorvedores de ultravioleta, os lubrificantes, os plastificantes, etc.

O grau de aditivação depende do polímero e das aplicações da embalagem. Os polietilenos para produção de filmes geralmente recebem poucos aditivos, às vezes adicionam-se antioxidantes fenólicos na concentração máxima de 1%, para minimizar as reações oxidativas via autoxidação e/ou devido à oxidação térmica durante o processo de extrusão. Por outro lado, existem materiais que recebem vários aditivos a exemplo do policloreto de vinila, denominados compostos ou formulações vinílicas, os quais recebem além dos antioxidantes, outros aditivos como os estabilizantes térmicos (bário e cálcio de zinco) e os plastificantes (fitalatos). 5.4.PRINICPAIS MATERIAIS POLIMÉRICOS 5.4.1.Polietileno (PE)

O polietileno é um dos materiais termoplásticos mais utilizados para embalagem. É obtido pela polimerização do monômero insaturado, o etileno, cuja estrutura molecular pode ser da forma linear ou ramificada (Figura 2), do tipo homopolímero ou copolímero.

Como pode ser constatado, através do tipo de estrutura molecular, grau de polimerização, tamanho molecular e das características dos monômeros utilizados na polimerização, obtém-se os diversos polímeros do grupo dos polietilenos. Quando se usa alta temperatura e alta pressão, produz-se o polietileno de baixa densidade ramificado e, quando se usa catalisador estereoespecífico, obtém-se o polietileno de alta densidade em condições de pressão e temperatura relativamente menores. Com base na densidade final do polímero, os polietilenos recebem as seguintes denominações: Polietileno linear de ultrabaixa densidade - PELUBD (0,890 – 0,915g/mL); Polietileno linear de baixa densidade – PELBD (0,916 – 0,940g/mL); Polietileno de média densidade – PEMD (0,925 – 0,940g/mL); Polietileno de alta densidade – PEAD (0,940 – 0,965g/mL); Polietileno de alta densidade e alto peso molecular – PEAPM (0,940 – 0,965g/mL). A densidade está relacionada com a disposição molecular, portanto quanto maior a ramificação menor a densidade, tal como acontece com o PEBD. Essa propriedade física depende também do grau de cristalinidade; por exemplo, o PEAD que apresenta mais de 70% de sua estrutura molecular na forma cristalina, aumentando desta forma a opacidade e as propriedades de barreira. As características e propriedades para os polietilenos de baixa densidade:

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Adequado para produção de filmes com alta flexibilidade; Boa transparência dos filmes com baixa espessura; Boa barreira ao vapor de água; Alta permeabilidade aos gases; Grande faixa de temperatura de termoselagem. As características e propriedades para os polietilenos de alta densidade: Menor transparência e maior opacidade dos filmes; Adequado para garrafas, balde e bandejas; Melhores propriedades de barreira; Maior resistência aos óleos, gorduras e compostos químicos. FIGURA 2 - Polietileno de baixa densidade com estrutura ramificada. Exemplos de aplicações dos polietilenos: Produção de filmes para uso diverso; Filmes esticavam e/ou encolhíveis; Embalagens convertidas por laminação ou extrusão; Sacolas para supermercados (PEAD e PEAPM); Embalagens rígidas (garrafas, bombonas, bandejas, caixas). 5.4.2. Polipropileno (PP)

O polipropileno é o polímero obtido pela polimerização do monômero propileno. A molécula resultante apresenta-se de forma linear, com configurações atática, isotática e sindiotática, dependendo do processo de síntese utilizado. A forma atática apresenta uma disposição aleatória do grupo metil, originando-se uma resina amorfa e pegajosa de pouca aplicação no segmento de embalagem, a não ser como componente das formulações de adesivos e revestimentos do tipo hot melt.

O uso de catalisador estereoespecífico induz a uma reação mais ordenada, possibilitando a formação do PP isotático e sindiotático. No isotático (Figura 3) o grupo metil fica disposto em um só lado da molécula, enquanto que no sindiotático a disposição é alternada, sendo que ambas as formas apresentam características e propriedades mais apropriadas para o segmento de embalagens.

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FIGURA 3 - Polipropileno com estrutura molecular isotática.

Por apresentar uma temperatura de fusão cristalina relativamente alta (Tm=170°C), as embalagens de PP podem ser utilizadas em fornos de microondas. Entretanto, o baixo valor da temperatura de transição vítrea (Tg=-18°C), limita as aplicações do PP homopolímero como embalagem de produtos que serão congelados, pois nessas temperaturas torna-se muito frágil e quebradiço ao ser manuseado. Características e Propriedades: Alto rendimento na produção de embalagens convertidas; Filme biorientado (BOPP) com ótima transparência; Boa barreia aos óleos e gorduras; Boa barreira ao vapor de água. Exemplos de aplicações: Filmes para embalagens flexíveis transparentes; Filmes biorientados transparentes, metalizados ou perolisados; Filmes para conversão de embalagens flexíveis; Tampas e sistemas de fechamento; Garrafas, potes, bandejas e caixas; Sacos de monofilamentos ou de ráfia; Fitas para arqueação. 5.4.3.Poliestireno (PS)

A estrutura molecular do PS, na forma isotática, está representada na Figura 4. Quando na forma atática, é bastante amorfo, transparente e quebradiço, usado para a produção de peças injetadas, também denominado de PS cristal. Como material de embalagem, o PS cristal apresenta limitações técnicas devidas à fragilidade, ou seja, apresenta baixa resistência ao impacto. Através da dispersão de borracha sintética ao polímero de PS, obtém-se o poliestireno de alto impacto (PSAI), adequado para a produção de potes e frascos para produtos lácteos e pratos e copos descartáveis.

Através da técnica de expansão com o gás pentano, produz-se o poliestireno expandido (PSE), material muito utilizado no segmento de embalagem devido a baixa densidade do material e de suas boas características como acolchoamento e isolante térmico. Características e Propriedades:

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Alta transparência, no caso do poliestireno cristal; Filmes biorientados resistem ao congelamento; Fragilidade e baixa resistência ao impacto; Fácil termoformação, quando modificado para alto impacto; Boa resistência aos ácidos e bases fortes; Boa resistência aos álcoois e hidrocarbonetos alifáticos; Solúvel em ésteres, compostos clorados e hidrocarbonetos aromáticos; Baixa propriedade de barreira. Exemplos de aplicações: Filmes com alta transparência; Copos e talheres descartáveis; Chapas para termoformagem; Caixas e bandejas expandidas; Material de acolchoamento, Material para isolamento térmico.

FIGURA 4 - Estrutura química do poliestireno isotático. 5.4.4.Policloreto de Vinila (PVC)

Este é um termoplástico vinílico, obtido a partir da polimerização do monômero cloreto de vinila, cuja estrutura molecular (Figura 5) é semelhante à de uma poliolefínica, mas que possui um átomo de hidrogênio substituído por um de cloro. O átomo de cloro se distribui na molécula de forma linear atática e por ser relativamente mais volumoso, não se cristaliza com facilidade.

A alta polaridade da molécula faz do PVC um polímero rígido e duro à temperatura ambiente. Para torna-lo mais aplicável no segmento de embalagens, geralmente é plastificado para a produção de filmes flexíveis. A mistura dos plastificantes e de vários outros aditivos é feita mecanicamente antes da extrusão da resina em filmes ou em outras embalagens. Dependendo das propriedades a serem obtidas, outros aditivos como estabilizantes, lubrificantes, pigmentos e outros são incorporados à resina, originando-se as diferentes formulações também conhecidas

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como compostos de PVC. Para a produção de PVC de grau alimentar ou atóxico, os aditivos precisam ser aprovados pela legislação.

Geralmente, o alto grau de aditivação do PVC pode chegar a 15% para os rígidos e até 40% para os flexíveis. Características e Propriedades: As propriedades físicas e mecânicas dependem da formulação; Filmes sem plastificantes tornam-se quebradiços; Os plastificantes diminuem a barreira do PVC; Os filmes são bem transparentes e brilhantes; Boa resistência aos óleos e gorduras; Boa resistência aos hidrocarbonetos não polares; Quando superaquecido, libera ácido clorídrico e gás tóxico;

FIGURA 5 - Estrutura química do policloreto de vinila Exemplos de Aplicações: Filmes plastificados e esticáveis; Filmes termoencolhíveis; Filmes para uso como envoltório de bandejas; Chapas para termoformagem em geral; Garrafas, frascos, blisters, skin packs, etc. 5.4.5. Policloreto de Vinilideno (PVDC)

O policloreto de vinilideno é um homopolímero semelhante ao do PVC, porém com mais um átomo de cloro na molécula (Figura 6). É um dos materiais plásticos de maior densidade, apresentando-se muito rígido e inadequado para fabricação de embalagens. Devido a essas características, é utilizado na forma de verniz, pois apresenta ótima barreira; quando copolimerizado com PVC, torna-se adequado para fabricação de filmes para embalagens a vácuo.

A alta densidade da resina abaixa o rendimento nas aplicações do PVDC como embalagem, onerando ainda mais o seu custo, geralmente superior aos dos demais materiais plásticos.

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Na forma de filmes, geralmente é copolimerizado com 30 a 50% de PVC, dando origem ao bem conhecido Saran© ou simplesmente o copolímero de PVDC, uma marca comercial da empresa Dow Chemical. Suas propriedades dependem do grau de copolimerização e do teor de aditivos como os plastificantes. Características e Propriedades: Boa barreira aos gases, vapor de água e compostos voláteis; Boa resistência aos óleos e gorduras; Difícil termosoldagem por máquinas convencionais; A resina pode ser processada por extrusão e/ou coextrusão; Baixa resistência mecânica em temperatura de congelação; Atacado por solventes clorados, cetonas, cetonas e compostos aromáticos. Exemplos de Aplicações: Revestimentos de barreira para filmes poliolefínicos, poliésteres e celulósicos; Componente de barreira em embalagens flexíveis convertidas; Material de barreira em embalagens laminadas e coextrusadas. FIGURA 6 - Estrutura química do monômero de policloreto de vinilideno. 4.15. Politereftalato de Etileno (PET)

O PET é obtido da polimerização dos ácidos (dimetiltereftalato ou tereftálico) com o etilenoglicol, cujas estruturas moleculares estão apresentadas na Figura 7.

Além do ajuste do peso molecular, a viscosidade intrínseca do polímero também precisa ser ajustada, para se permitir as diferentes aplicações do PET. Por exemplo, quando a viscosidade está baixa, não é possíveis a produção de garrafas com boas qualidades.

O poliéster obtido pela reação de transesterificação do etilenoglicol com o ácido dicarboxílico (naftaleno), denomina-se polinaftalato de etileno (PEN). Apesar de suas melhores características técnicas como material para embalagem, ainda é pouco utilizado por limitação econômica, em relação ao PET. Características e Propriedades: Alta resistência mecânica (tração, ruptura e impacto); Boas propriedades óticas (transparência e brilho); Estabilidade térmica (uso em fornos microondas); Boa barreira ao gás carbônico e aos aromas; Boa resistência aos óleos e gorduras; Boa resistência química, exceto aos ácidos e álcalis alcoólicos.

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Exemplos de Aplicações: Produção de filmes biorientados; Embalagens biorientadas (garrafas para alimentos); Embalagens para produtos farmacêuticos (frascos); Chapas para termoformagem (bandejas, blisters); Bandejas cristalizadas para forno convencional e microondas.

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FIGURA 7 - Estrutura química dos monômeros e do polímero de

politereftalato de etileno.

5.4.7. Poliamidas (PA)

As poliamidas compreendem um grupo de polímeros denominadas náilons (nylons), sintetizados pela DuPont em 1939. Atualmente existem os tipos: náilon 6, náilon 6-6, náilon 6-10, náilon 6-12, náilon 11 e náilon 12. O algarismo refere-se ao número de átomos de carbono existente nos monômeros envolvidos na reação polimérica de condensação.

As propriedades de cada tipo de náilon dependem dos monômeros, os quais podem ser ácidos, diaminas ou aminoácidos heterofuncionais, tais como: ácido adípico, ácido sebático, hexametileno-diamino, e-caprolactona, acido w-aminoundecanóico e acido w-aminodadecanóico.

Devido às possíveis estruturas moleculares dos náilons, diferentes características específicas serão obtidas como: propriedades mecânicas, propriedades de barreira e as propriedades térmicas, densidade e absorção de água. Tais propriedades estão relacionadas com o custo do material, conforme o Quadro 9. Quadro 9 - Exemplos de algumas propriedades relativas às poliamidas.

Poliamida

Densidade (g/mL)

Temp. fusão (°C)

Abs. de água (%)

Barreira aos gases e aromas

Custo relativo

Náilon 6 1,13 428 9,5 boa 1,0 Náilon 6/6-6 1,13 400 9,0 1,2 Náilon 6-6 1,14 491 8,5 1,3 Náilon 6-10 1,07 419 3,3 1,4 Náilon 6-12 1,07 410 3,3 1,5 Náilon 11 1,04 367 1,8 1,8 Náilon 12 1,01 352 1,6 ruim 1,7 Fonte: Marilyn , 1986. Características e Propriedades: Alta resistência à tração e ao alongamento; Excelente resistência ao impacto e perfurações; Boa barreira aos gases e aromas; Boa resistência ao calor e às baixas temperaturas; Resistentes aos reagentes inorgânicos; Afetado por peróxido de hidrogênio e hipocloritos; Exemplos de Aplicações: Produção de filmes mono e biorientados; Filmes para laminação e coextrusão; Filmes laminados (PA/PE, PA/IO, PA/EVA, etc.); Embalagens a vácuo. Embalagens termoformadas.

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5.4.8.Polivinil Álcool (PVOH)

Este polímero é obtido a partir da hidrólise do polivinil acetato (PVA), o qual constitui-se um polímero amorfo. Devido ao grupo hidroxila (-OH), forma forte interação molecular principalmente com a água tornando-o um polímero solúvel. Por apresentar restrita movimentação, seu processamento é mais difícil do que os outros termoplásticos, sendo portanto pouco utilizado como material de embalagem. Como é uma boa barreira ao oxigênio em ambientes secos, tem sua aplicação como verniz em outros filmes. 5.4.9.Copolímero de Etileno e Acetato de Vinila (EVA)

As propriedades do polietileno de baixa densidade podem ser modificadas pela sua copolimerização. Dentre os vários comonômeros possíveis, um dos mais utilizados é o acetato de vinila, cujo copolímero resulta no etileno-vinil-acetato (EVA), na proporção de 6 a 8%.

A resina de EVA é muito usada como adesivo de coextrusão (tie-layer resins) e, como filme, apresenta propriedades semelhantes ao do PEBD, porém mais flexível, maior resistência ao estiramento, maior coeficiente de atrito e melhor termoselagem. 5.4.10.Copolímero de Etileno e Álcool Vinílico (EVOH)

Pela hidrólise do copolímero de etileno e acetato de vinila, obtém-se o EVOH. Semelhante ao polivinil álcool, a grande disponibilidade de hidroxila ao longo da molécula induz a uma grande interação com a água, tornando-o também um material solúvel, porém mais estável termicamente.

A grande vantagem deste material é sua barreira ao oxigênio, aos aromas e aos óleos e gorduras. Tal barreira depende da proporção relativa aos comonômeros (acetato ou álcool vinílico e etileno) na composição final do copolímero.

Em conseqüência de sua alta higroscopicidade, geralmente é usado entre outros materiais em conjunto com adesivos especiais. Através dessas aplicações, garante sua grande propriedade de barreira, sendo muito usado para sistemas de embalagens a vácuo ou com atmosfera modificada. Nestas aplicações a resina pode ser extrusada ou coextrusada por processo plano ou tubular e quando biorientado torna-se ainda menos permeável. 5.4.11.Ionômeros (IO)

Ionômeros são copolímeros do etileno com o ácido acrílico, que teve parte dos átomos de hidrogênio do grupo carboxílico substituída por átomos de sódio ou de zinco (Figura 8). O copolímero resultante é alta transparência, tenaz e resistente à perfuração, menor temperatura de selagem e boa aderência à quente (hot tack). Apesar de ser mais caro do que o PEBD e EVA, suas distintas propriedades favorecem a relação custo/benefício, principalmente nas aplicações que requerem boa selagem como nas embalagens a vácuo, nos laminados cartonados contendo folha de alumínio para produtos ácidos e para cartões plastificados do tipo skin packs. Outras aplicações dos ionômeros são em estruturas coextrusadas, como componente de embalagens para óleos e gorduras e produtos químicos.

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Uma marca comercial de ionômero, conhecida internacionalmente, é o Surlyn© da DuPont.

Figura 8 - Estrutura do polímero ionômero de sódio. 5.5. MIGRAÇÃO DE MONÔMEROS E ADITIVOS Um monômero é a unidade básica de uma cadeia polimérica; são os constituintes mais simples dos plásticos. Por exemplo, o monômero eteno ou etileno (H2C = CH2) polimeriza-se para formar o polietileno. A polimerização é uma reação de síntese, feita em reatores especiais, por meio da utilização de catalisadores; o produto é comercializado em forma de resina. Na resina, resíduos de monômeros podem existir em concentrações suficientes para afetar o produto acondicionado; esses resíduos geralmente não afetam sensorialmente o produto, mas suspeita-se de que possam ter efeitos toxicológicos. Alguns monômeros que merecem atenção especial nesse sentido são: o cloreto de vinila, o estireno e o acrilonitrilo; o cloreto de vinila é o de maior destaque, por ser amplamente utilizado em garrafas (especialmente para água mineral e óleos) e na forma de filme para carnes frescas. Os aditivos são incorporados às resinas plásticas para modificar algumas características, atendendo assim aos requisitos de cada material de embalagem. Os principais aditivos utilizados são: • Antioxidantes: retardam as reações oxidativas, que comprometem principalmente as propriedades mecânicas dos plásticos. • Deslizantes: lubrificam o material, reduzindo o coeficiente de atrito. • Antibloqueio: reduzem a aderência entre superfícies de filmes, facilitando o manuseio. • Anti-estático: reduzem o efeito eletrostático, evitando a aderência de filmes entre si ou com partículas do ambiente carregadas eletrostaticamente. A migração dos aditivos envolve difusão e solubilidade dos mesmos através do polímero. A concentração do aditivo, a temperatura e o tempo afetam diretamente a velocidade de migração. A contaminação de alimentos por migração de monômeros ou de aditivos é assunto que compete à legislação sanitária. Os materiais de embalagem destinados ao

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acondicionamento de alimentos devem ser obrigatoriamente registrados e aprovados, entre outras coisas, quanto à inexistência de efeitos tóxicos. Segue abaixo alguns quadros referentes as características de alguns materiais plásticos, as quais permitem sua identificação. Quadro 10 - Classificação de filmes quanto à resistência à elasticidade e ao rasgamento.

Estica e rasga com facilidade

Estica pouco e rasga com dificuldade

Não estica e rasga fácil após o corte

polietileno (PEBD) policloreto de vinilideno (PVdC)

celofane comum ou envernizado

polipropileno “cast” (PPC)

poliestireno modificado (PSM) poliéster orientado

policloreto de vinila (PVC)

acetato de celulose (AC) polipropileno biorientado

borracha hidroclorada (BHd)

poliéster (PET), náilon laminados dos materiais acima

Quadro 11 - Identificação de materiais plásticos pela queima.

MATERIAIS CARACTERÍSTICAS DA QUEIMA

CELO

AC NC NA PET

PE PP PS PVC

PVdC

BHd

Queima rapidamente formando cinza e cheira papel queimado

X X X

Queima lentamente, odor de papel e ácido acético (vinagre)

X

Queima lentamente e apaga após retirar da chama, cheira lã, ou cabelo queimado, bordas de chama azul

X

Queima lentamente, apaga após retirar da chama, odor adocicado

X

Queima lentamente, fumaça preta, odor marigold’ e apaga após retirar da chama

X

Queima pouco e apaga após retirar da chama, fumaça preta, odor sabão

X

Queima pouco e apaga ao X

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retirar da chama, odor penetrante Queima pouco, chama de borda verde, cheira borracha queimada

X

Queima com gotejamento, fumaça escura,odor de cera

X

Queima com gotejamento (ás vezes) fumaça branca, odor de cera

X

Teste de queima com haste de cobre: com chama verde

X X X

FONTE: Adaptado de Blair (1959) e Hanlon (1971) Celo=celofane; AC=acetato de celulose; NC=nitrato de celulose; NA=náilon; PET=poliéster; PE=polietileno; PP=poliproplleno; PS=poliestireno; PVC=policloreto de vinila; PVdC=policloreto de vinilideno e BHd=borracha hidroclorada. Quadro 12 - Densidade de materiais plásticos MATERIAL DENSIDADE

(g/cm3) MATERIAL DENSIDADE

(g/cm3) POLIPROPILENO 0,90 POLICARBONATO 1,20 POLIETILENO (BD) 0,92 POLIVINIL ÁLCOOL 1,25 POLIETILENO (AD) 0,96 ACETATO DE

CELULOSE 1,30

POLIESTIRENO 1,07 NITRATO DE CELULOSE

1,38

BORRACHA HIDROCLORADA

1,11 POLICLORETO DE VINILA

1,40

NÁILON 6/6 1,14 CELOFANE 1,44 POLIÉSTER (PET) 1,15 POLICLORETO DE

VINILIDENO 1,68

Quadro 13 - Testes de solubilidade para materiais plásticos MATERIAL

ACETONA

TETRA CLORETO DE CARBONO

ACETATO DE ETILA

TOLUENO EM EBULIÇÃO

ETANOL

CELOFANE I I I I I ACETATO DE CELULOSE

S I I I PS

NITRATO DE CELULOSE

S I S I PS

NÁILON (6, 6/6, 6/10) I I I I I POLIÉSTER (PET) I I I I I POLIETILENO I I I S I POLIPROPILENO I I I S I POLIESTIRENO S S S S I POLIVINIL ÁLCOOL I I I I I POLICLORETO DE PS I I I I

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VINILA POLICLORETO DE VINILIDENO

PS I I I I

BORRACHA HIDROCLORADA

I S I S I

I = insolúvel; S = solúvel; OS = parcialmente solúvel FONTE: Adaptado de Blair (1959); Brickman (1959); Hanlom (1971) Bibliografia Básica: Manual de aulas práticas de TA 711 — Prof. José de Assis F. Faria. 5.6.CONTROLE DE QUALIDADE PARA EMBALAGENS PLÁSTICAS a)Determinação da gramatura 1.Objetivo Determinar a gramatura (g/m2) de materiais de embalagem 2. Material e aparelhos - Filmes plásticos monocamada, papéis, cartões e papelões ondulados e materiais laminados; - Balança de precisão analítica ou semi-analítica; - Gabaritos, guilhotina ou prensa de corte para obtenção de corpos de prova de área definida. 3.Procedimento a. Para materiais laminados deve-se realizar uma delaminação através de fricção ou de um solvente delaminador (tricloroetileno, por exemplo). b. Para filmes com adesivos ou vernizes (geralmente aplicados em filmes de celofane, polipropileno, poliéster ou folhas de alumínio) deve-se remover o revestimento com um solvente adequado. Sendo o revestimento de base aquosa, lavar a amostra com água destilada, secá-la em estufa e proceder o recondicionamento. c. Cortar as amostras com área definida (100 cm2), a partir de aproximadamente 2,5 cm das bordas da bobina, transversalmente ao seu comprimento. d. Condicionar as amostras (corpos-de-prova>, conforme as normas da ABNT ou similares. e. Pesar as amostras, calcular o valor médio e o desvio padrão, conforme descrito no Capítulo 1 da Apostila. f. Expressar os resultados da gramatura em g/m2, a saber: Gramatura = Peso Médio (g/cm2) x 10.000; Gramatura = Peso Médio x 100, caso utilize um gabarito de 100 cm2. g. Para materiais laminados, expressa-se a gramatura total e as parciais em uma ordem de tal modo que o primeiro material é o que fica no lado externo da embalagem. Por exemplo, para um laminado do tipo poliéster (PET)/ polietileno (PE) com espessura

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total de 50μ m ou parcial 20/30 tem-se que PET=20 μ m e PE=30 μ m. bDeterminação da espessura de materiais de embalagem 1.Objetivo Determinar a espessura (mm) de materiais de embalagem. 2.Materiais e aparelhos - Filmes plásticos monocamadas, papéis, cartões e papelões ondulados e material laminado; - Micrômetros manuais ou fixos; - Micrômetro especial para materiais flexíveis (2 discos planos e paralelos). 3.Procedimento Utilizando um micrômetro realizar a medida da espessura dos materiais. Para amostras laminadas e com verniz proceder como nos ítens a e b de Determinação de Gramatura e utilizar o mesmo procedimento da expressão dos resultados de gramatura de laminados. Para material de pouca espessura, agrupar em várias camadas e dividir a espessura medida pelo número de amostras do conjunto. Para estruturas multicamadas co-extrusadas, pode-se medir as espessuras dos componentes através de um microscópio óptico equipado com escala numérica devido à dificuldade de delaminação. 4.Cálculo de outros parâmetros - Peso específico (g/cm3) O peso específico aparente ou densidade dos materiais de embalagem é o peso em gramas de um cm3. Pe = G x E 1000 Pe = peso específico aparente em g/cm3

G = gramatura em g/m2

E = espessura em mm - Volume específico aparente (cm3/g) O inverso do peso especifico é usado para determinar o grau de compactação ou de calandragem de papéis. - Peso por metro linear de filme tipo extrusado bobinado (g/m) Visando também maior conveniência, as indústrias produtoras de filmes tubulares, como os de polietileno, estão adotando o controle de peso em gramas de 1 metro linear de tubo, para controlar indiretamente a gramatura ou espessura do filme. Este valor representa a espessura estimável do material que poderá ser calculada com base no peso do metro linear de tubo, na densidade do polímero e da largura da bobina, conforme me a fórmula:

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L = E espessura do filme (mm) P = peso do metro linear de tubo(g) D = densidade da resina (g/cm3) L = largura do filme (mm) - Rendimento O rendimento é a relação entre a área de material produzida por peso de material geralmente expresso em metro quadrado de área obtida por kg de resina (m2/kg). O rendimento é inversamente proporcional á densidade de material ou à gramatura.

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6.RECIPIENTES DE VIDRO PARA EMBALAGEM 6.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS O vidro é um dos materiais mais antigo, utilizado há mais de 6.000 anos pelo homem, mas somente no início do século XX é que se iniciou sua fabricação de forma industrializada, ao substituir o processo artesanal de assopro humano pelo uso de ar comprimido. Os materiais de vidro apresentam um vasto campo de aplicação, nas seguintes modalidades: vidro plano, fibra de vidro, ótica e fibra ótica e “vidro oco” ou para vidro para embalagens.

Os recipientes de vidro, na forma de embalagem, representam atualmente mais de 31% das vendas das indústrias de vidro. Destes, aproximadamente, 70% são para bebidas, 23% são para alimentos e 7% para outros produtos (EMBANEWS, 2004). As garrafas de vidro têm perdido muito mercado para garrafas plásticas (PET) e para latas de alumínio, no envase de bebidas carbonatadas e sucos. Entretanto, outros produtos estão bem consolidados, como os potes para maionese, vegetais em conserva e café solúvel.

A reciclagem dos recipientes de vidro tem apresentado um crescimento constante, graças à política ambiental fomentada pelas industrias de vidro. Dados da Associação Brasileira das Indústrias de Vidro (ABIVIDRO) afirmam que são utilizados 44% do caco de vidro como matéria-prima, alem da tradicional reutilização de garrafas, potes e copos pelas indústrias de pequeno porte. Neste contexto, destacam-se também as garrafas retornáveis, as quais representam uma boa contribuição para com o meio ambiente.

O vidro como embalagem apresenta várias características distintas, em relação aos demais materiais, a saber: impermeabilidade aos gases, vapor de água e aromas; relativamente inerte ao produto, destacável apresentação visual ao produto, versatilidade de formatos e cores à embalagem final, agrega valor ao produto, totalmente reciclável, permite a reutilização, etc. 6.2.COMPOSIÇÃO QUÍMICA O vidro é composto de vários materiais inorgânicos, que após a fusão e resfriamento transforma-se num material rígido, homogêneo, amorfo e isotrópico, podendo ser moldado a uma determinada temperatura sem se degradar.

Basicamente, é compostos dos óxidos de silício, sódio, cálcio, potássio, magnésio e alumínio, em quantidades bem definidas, para atribuir ao vidro as características e propriedades necessárias às diversas aplicações.

O óxido de silício (SiO2) ou sílica é o componente vitrificante ou formadora do vidro, que ao apresentar alto ponto de fusão 1.700 a 1.800 C, dificulta o processo de fabricação. O óxido de sódio (Na2O) e/ou de potássio (K2O), atua como material fundente ou de fluxo, reduzindo a temperatura de fusão da silica e os óxidos de cálcio (CaO), magnésio (MgO) e de alumínio (Al2O3), atuam como estabilizantes do vidro durante o processo de fabricação.

A composição básica do vidro para embalagem e dos vidros planos inclui os óxidos de silício, sódio e cálcio, denominando-se de vidro sílico-sódico-cálcico. Outros óxidos são adicionados com as funções de estabilizantes e para diminuir a temperatura de fusão (1.600 C). Por exemplo, os óxidos de cálcio e magnésio também têm a função de conferir ao vidro maior resistência à lixiviação. Devido à presença dos vários tipos de óxidos, a quantidade de oxigênio (O2) na composição dos vidros chega a 50% do seu peso molecular total.

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O Quadro 14 mostra a composição típica do vidro sódico-cálcico para embalagens, expressa em % do peso de matéria-prima: Quadro 14 – Óxidos usados na fabricação de vidros para embalagens.

Óxido de silício (SiO2) Óxido de sódio (Na2O) Óxido de cálcio (CaO) Óxido de magnésio (MgO) Óxido de alumínio (Al2O3) Óxido de potássio (K2O)

71 a 74 13 a 16 7 a 11 1 a 5 1 a 3 0,4 a 2

Teor (%)

6.3.MATÉRIAS-PRIMAS

A matéria-prima para obtenção dos óxidos é proveniente da natureza, a saber: areia, calcário, dolomita, feldspato, nefelina sienito, alumina calcinada, barrilha e lixívia de soda cáustica.

A areia é o material principal ou componente de formação do vidro, contendo no mínimo 995 de sílica (SiO2). Pode ser obtida por extração convencional de origem marinha, fluvial ou de jazidas naturais, com granulometria de 0,1 a 0,5mm. Partículas maiores são de difícil fusão, enquanto que as menores incorporam muito ar e formam muitas bolhas na massa fundida.

O calcário é o carbonato de cálcio (CaCO3), extraído de jazidas rochosas (pedreiras), que recebe um beneficiamento e moagem com granulometria final de 0,1 a 1,0mm para a produção do óxido de cálcio.

A dolomita é o carbonato duplo de cálcio e magnésio (CaMgCO3), também extraído de jazidas naturais, que após o beneficiamento semelhante ao calcário, produzira o óxido de magnésio.

O feldspato é um mineral complexo extraído de jazidas naturais, composto por aluminosilicato duplo de sódio e potássio (KNa(AlSi3O8)), que fornecerá os óxidos de silício, sódio, potássio e alumínio.

Nefelina sienito é outro mineral complexo (Al2O3.Na2O.2SiO2), cujas jazidas naturais são abundantes no Canadá e Noruega. É uma fonte mais eficiente (20% superior) do que o feldspato para a produção de alumina e álcalis.

A alumina calcinada é uma fonte alternativa do feldspato, para adição do alumínio sem os demais óxidos. O óxido de alumínio confere ao vidro melhores propriedades de moldagem e maior inércia química.

A barrilha ou carbonato de sódio (Na2CO3), é utilizado para a obtenção do óxido de sódio. Essa matéria-prima é muito importante, pois poderá corresponder até 60% do custo de produção do vidro.

A lixívia de soda cáustica ou solução de hidróxido de sódio (NaOH), na concentração de 50%, é uma fonte alternativa da barrilha. 6.4.TRANSPARÊNCIA E CORES O vidro mais utilizado como material de embalagem é o transparente, mas o âmbar é também muito comum para produtos sensíveis às radiações provenientes da luz solar e/ou artificial e da ultravioleta. Quando na cor âmbar, a transparência da

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embalagem deverá ser inferior a 20% para alimentos e menor que 10% para produtos farmacêuticos, valores esses medidos na faixa de 280 a 450nm.

Outras cores são utilizadas com o efeito de proteção ou como decoração, principalmente no segmento de cosméticos. O Quadro 15 mostra a correlação dos componentes químicos adicionados à composição básica do vidro com suas respectivas cores.

Alternativas para reduzir o efeito da luz sobre os produtos em embalagens transparentes são através da rotulagem, com rótulos bem projetados para reduzir a exposição do produto. Estes incluem a impressão do vidro com tintas com boa barreira à luz e os rótulos denominados sleeves ou do tipo 360o. Quadro 15- Correlação entre a cor dos vidros e a composição química. Cor do Vidro Componentes Químicos Vermelho Amarelo Amarelo-verde Verde Azul Violeta Preto Opalescente Âmbar

Óxido de cobre e sulfeto de cádmio Óxido de ferro e oxido de antimônio Óxido de cromo Sulfato de ferro e óxido de cromo Óxido de cobalto Óxido de manganês Óxido de ferro concentrado Fluoreto de cálcio Compostos de enxofre e carbono

Fonte: Hanlon, 1971. 6.5.PROPRIEDADES MECÂNICAS Ao contrário do que se pensa, os recipientes de vidro são materiais com boa resistência mecânica, todavia, quando a superfície apresenta defeitos mesmo microscópicos como ranhuras e trincas, tornam-se altamente frágeis. Tal resistência decresce numa razão direta à quantidade e intensidade dos defeitos. Por esses motivos, a resistência de uma embalagem de vidro nas prateleiras poderá ser apenas 10% da resistência que teve ao sair do molde.

As trincas na superfície do vidro podem ser provenientes de várias causas: trincas produzidas mecanicamente (impacto, abrasão) e trincas induzidas no processo de fabricação da embalagem (choque térmico, inclusões sólidas e gasosas, dobras, etc.). Por isso, os processos de fabricação e utilização do vidro envolvem técnicas artifícios e técnicas especiais para minimizar os defeitos e manter a integridade da superfície. Mesmo, assim, ocorre o fenômeno natural de perda da resistência mecânica pela “fadiga estática” do vidro.

A fadiga reduz a tensão de ruptura e essa depende de vários fatores como da intensidade dos esforços mecânicos, do tempo de exposição, do ataque à superfície do vidro por agentes químicos e até mesmo pala água e ou vapor de água da atmosfera, dentre outros. Esses problemas podem trazer grandes conseqüências na utilização de garrafas de vidro para produtos com alta pressão interna como os gaseificados, em especial cervejas e bebidas carbonatadas. Neste contexto, as garrafas retornáveis ou com alto índice de reutilização são as mais críticas, pois a

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resistência relativa à pressão interna diminui em escala logarítmica em função do tempo de uso ou de aplicação da carga.

O revestimento por aspersão da superfície externa do vidro, age como um lubrificante e diminui o atrito causado pelo contato das embalagens entre si e dessas com as superfícies dos equipamentos de envase. A aplicação pode ser feita antes (cloreto de estanho ou de titânio) ou após (óleos vegetais ou polietileno) do processo de têmpera do vidro. 6.6.RESISTÊNCIA QUÍMICA Os recipientes de vidro destacam-se dos demais materiais de embalagem devido às suas características de barreira e inerticidade. Geralmente não apresentam os problemas de migração e corrosão, situações essas possíveis de acontecer com os outros materiais.

Entretanto, para outras aplicações além dos alimentos, e quando o período de utilização da embalagem for longo, certo ataque (corrosão aquosa) da superfície do vidro pelo produto poderá acontecer. Estudos feitos pelo setor farmacêutico, indicam que o vidro é mais afetado pela água destilada com pH neutro do que pela água comum. Soluções ácidas diluídas são também mais agressivas do que as mais concentradas. Nestas condições, os íons de sódio (Na+) do vidro são substituídos pelos íons de hidrogênio (H+) das soluções ácidas diluídas.

Segundo Clark et. al 1979, a reação entre a água e o vidro pode ser dividido em dois estágios: o ataque primário no qual os íons de sódio e potássio são substituídos pelos íons de hidrogênio e o ataque secundário cujo processo envolve a quebra das ligações principais da estrutura (Si-O-Si), ocasionando a dissolução do vidro (Figura 9).

Fonte: Zanotto, 2002. Figura 9 – Reações de corrosão de vidro por solução aquosa.

Outros casos de corrosão da superfície do vidro são aqueles causados pelo intemperismo, ou seja, o efeito da degradação superficial de vidros planos pela ação da umidade atmosférica, cujas conseqüências são as pequenas crateras (pitting) e o descascamento (spalling) de regiões da superfície e até mesmo o aparecimento de manchas visíveis (staining). Situações curiosas acontecem pelo intemperismo dos

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vidros de janelas, associados ao discutido fenômeno de iridescência, efeito similar ao do arco-íres, cuja cor muda conforme o ângulo de observação ou de iluminação, lembrando imagens sacras (Zanotto, 2002). 6.7.PRODUÇÃO DE EMBALAGENS DE VIDRO Os recipientes de vidro (garrafas, frascos e potes) são produzidos após a fusão da matéria-prima em fornos especiais. Geralmente são fornos com chama transversal e com sistema de regeneração da energia calorífica.

A massa vítrea fundida passa por várias fases de viscosidade em função da temperatura. Desta massa forma-se a gota, a qual dará origem às embalagens pelos processos de moldagem sopro-sopro ou pressão-sopro. Após a formação da embalagem, essa passa por um processo de recozimento em túnel especial com um gradiente de temperatura para aquecimento e resfriamento controlado, para se obter a têmpera do vidro e aumentar sua resistência ao choque térmico. Durante esse processo, faz-se também o tratamento superficial a quente (vaporização de óxido metálico) e a frio (pulverização com compostos orgânicos). 6.8.SISTEMA DE FECHAMENTO O sistema de fechamento dos recipientes de vidro é uma parte da embalagem de grande importância, pois se esse não for adequado e eficiente, afetará a grande vantagem do vidro em relação aos outros materiais que é barreira aos gases, vapor de água e aromas.

Dependendo do tipo de recipiente (garrafa, pote ou copo), o sistema de fechamento deverá ser projetado de modo a atender no mínimo os seguintes requisitos técnicos:

• Hermeticidade - evitar vazamentos do produto e proporcionar barreira aos gases, vapor de água, aromas e microrganismos;

• Praticidade - ser de fácil abertura e fechamento; • Segurança - apresentar dispositivos que evidenciem a violação do fechamento; • Funcionalidade - ser compatível com os equipamentos e processos de

industrialização. 6.9.TENDÊNCIAS E INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS Os outros materiais de embalagem, em especial as plásticas, são os que mais tem acompanhado o desenvolvimento tecnológico industrial e às exigências dos consumidores cada vez mais criteriosos. Os recipientes de vidro, entretanto, permaneceram por vários anos sem muita evolução, possivelmente ancorados às suas consolidadas vantagens quanto à proteção aos produtos, inerticidade química, imagem de pureza, reutilização pós-uso e reciclabilidade.

As principais tendências e inovações tecnológicas nos recipientes de vidro para embalagem incluem:

• Implementação na fabricação das embalagens de vidro por moldagem, como os instrumentos de controle de qualidade de processos para diminuírem o índice de defeitos e refugos;

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• Modernização nos maquinários de fabricação de embalagens de vidro, possibilitando maior controle operacional, resfriamento dos moldes, redução de espessura;

• Melhor controle de peso da gota por sensores eletrônicos; • Implantação de programas de gestão da qualidade total, tornando as indústrias

do setor mais modernas e produtivas; • Produção de moldes por programas totalmente computadorizados, incluindo as

etapas de desenvolvimento das embalagens e usinagem dos moldes; • Novos sistemas de fechamento, rotulagem e lacres de segurança; • Fomento e implantação de programas de reciclagem e reutilização de

embalagens; • Novos sistemas de acondicionamento asséptico em recipientes vidros; • Desenvolvimento de rótulos termoencolhíveis do tipo 360o , os quais conferem

maior barreira e resistência ao vidro – esses rótulos, antes de policloreto de vinila, foram substituído pelos de polipropileno e poliéster;

• Desenvolvimento de rótulos envolventes de poliestireno expandido (plasticshield), inovações essas que conferem proteção à fragilidade do vidro, isolamento térmico e redução da espessura dos recipientes de vidro;

• Em resumo, todas essas inovações possibilitaram a produção de embalagens mais leves e com melhor distribuição da espessura e com superfícies mais uniformes e sem defeitos de fabricação.

6.10.CÓDIGO DE REGULAMENTAÇÃO Com o objetivo de harmonizar os procedimentos para uma melhor utilização dos recipientes de vidro, bem como minimizarem os possíveis acidentes às pessoas envolvidas na cadeia de produção e comercialização, foi criado o “Código de Auto-Regulamentação para Bebidas Carbonatadas Acondicionadas em Garrafas de Vidro”, nos termos do artigo 5o, parágrafo 6o, da Lei 7.347/85.

Tal código foi elaborado pelas instituições normativas, institutos de pesquisa, associações e sindicatos, envolvendo as seguintes categorias: fabricantes de vasilhames de vidro, fabricantes de bebidas carbonatadas, empresas transportadoras e distribuidoras dos produtos, supermercados e pontos-de-venda e consumidores. Na elaboração do código, deu-se muita ênfase aos direitos do consumidor, com base nas suas normas enunciadas no artigo 6o da Lei 8.078 do Código de Defesa do Consumidor.

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6.SISTEMAS DE ACONDICIONAMENTO ASSÉPTICO DE ALIMENTOS

6.1.A EMBALAGEM CARTONADA LONGA VIDA

Figura 10 – Material componente de embalagens cartonadas longa vida

A Embalagem Cartonada Longa Vida (Figura 10), foi lançada no Brasil no início dos anos 70, pela empresa TETRAPAK, com a função de envasar alimentos (leites e sucos), molhos de tomate e maionese. Seu consumo está estimado em cerca de 6 bilhões em 1998 e previsão de 11 bilhões no ano 2005.

Sobre o material de que é feito a embalagem Cartonada Longa Vida pode-se destacar: O papel: produzido a partir de fibras de celulose encontradas em madeiras de árvores (pinus). É importante salientar que todo o papel das embalagens Longa Vida provem de florestas plantadas (recurso renovável) e certificadas (FSC- Forest Stewardship Council) e não de florestas nativas ou tropicais.

O polietileno: produzido a partir do petróleo, porém apenas 1 % do petróleo produzido no Brasil é destinado para a produção de plásticos. A maior parte é utilizada para o transporte e para a geração de energia.

O alumínio: extraído do solo de uma rocha chamada bauxita.

Esses materiais criam uma barreira que impede além da entrada de luz, ar, água e microorganismos, ao mesmo tempo não permitem que o aroma dos alimentos deixe a embalagem. A proteção contra a luz é fundamental, pois evita a destruição de importantes vitaminas dos alimentos ( Vitamina C e B), principalmente no caso do leite e sucos. Já o oxigênio, presente no ar, poderia produzir nos alimentos uma reação chamada de oxidação, e causar uma redução das suas qualidades.

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Perguntas mais freqüentes sobre embalagem longa vida:

1)As embalagens Longa Vida são seguras para o consumidor?

Sim, um dos objetivos das embalagens é proteger o seu conteúdo, preservando-os por muitos meses. Nenhum conservante artificial é adicionado, sendo, portanto, um alimento 100% natural.

Além disso, uma embalagem deve facilitar a distribuição e o armazenamento dos produtos. Com uma embalagem Longa Vida, o alimento pode ser mantido pois, para embalar um litro de alimento, são necessários somente 28 gramas de material (peso inferior a maioria das embalagens convencionais), economizando recursos naturais e gasto de combustível durante o transporte.

Quando derrubadas, dificilmente danificam-se ou produzem bordas cortantes, sendo, portanto, seguras para o consumidor e para o alimento embalado.

2)O processo de reciclagem das embalagens Longa Vida é viável economicamente ?

As fibras das embalagens Longa Vida tem um alto valor para a industria de papel/ papelão. Na Alemanha 124000 toneladas de embalagens foram recicladas no ano de 1998 e transformadas em papel toalha e papel kraft, utilizados na fabricação de sacos industriais. No Brasil, várias fábricas de papel e plástico tem utilizado a embalagem como matéria-prima em seus processos (Figuras 11 e 12).

Figura 11 – Reciclagem dos componentes da embalagem longa vida

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Figura 12 – Rotas para produção de papel

3)A embalagem reciclada pode voltar a ser Embalagem Longa Vida?

Nos EUA existem embalagens produzidas com fibras recuperadas após o consumo. Entretanto, existe um limite para a adição de fibras recicladas para não afetar a estrutura da embalagem (rigidez). Quando a fibra de celulose é reciclada, ocorre uma diminuição em seu comprimento, isto é, ela é cortada durante o processamento dentro da máquina de reciclagem. Isso causa uma diminuição na qualidade do papel, impedindo que a embalagem nova seja produzida com cartão 100% reciclável. 4) As embalagens Longa Vida podem ser incinerados?

Sim, e essa também pode ser uma forma de reciclagem, pois durante a combustão (queima) é gerado vapor que move uma turbina para a produção de energia elétrica. Esse processo é conhecido como incineração com recuperação de energia, sendo largamente utilizado em países europeus e no Japão. Os produtos da combustão de embalagens Longa Vida são gás carbônico (CO2), vapor d`agua, ambos na forma gasosa e trióxido de alumínio na forma sólida (alumina) que é matéria prima para a produção de alumínio e de produtos químicos para o tratamento de água. Uma tonelada de embalagem Longa Vida, quando incinerada, eqüivale a energia de cinco metros cúbicos de madeira ou aproximadamente 40 árvores adultas ou ainda a 500 kg de óleo combustível.

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7.ENVOLTÓRIOS ARTIFICIAIS E NATURAIS PARA PRODUTOS CÁRNEOS

7.1.ENVOLTÓRIOS NATURAIS

São provenientes do intestino, bexiga, esôfago e mesmo estômago e pele de suínos, em alguns casos, são originários de diversas espécies de animais de corte, sobretudo bovinos, suínos e ovinos, vindo em segundo plano equídeos e caprinos.

O trato intestinal e disposição estrutural de suas partes não apresentam variações nas três espécies de animais citadas e possuem estrutura similar em toda a sua extensão, ainda que variações ocorram no seu diâmetro e na espessura de suas paredes.

Dos bovinos são aproveitados o esôfago, a bexiga e todo o trato intestinal; dos ovinos e aproveitado, sobretudo o intestino delgado; e, dos suínos, apenas o esôfago é desprezado.

No intestino verifica-se a existência de cinco camadas de tecidos que consideradas na parte interna para a externa, são: mucosa, submucosa, camada muscular circular, camada muscular longitudinal e a serosa.

Do ponto de vista tecnológico, a camada submucosa é a de maior interesse, constituída por tecido conjuntivo de natureza elástica, a única que possui as propriedades desejadas, outras camadas são freqüentemente mantidas por serem de mais difícil remoção. Via de regra são mantidas a camada muscular transversal e a submucosa.

As tripas podem ser classificadas de acordo com suas dimensões, procedência do trato intestinal e de sua aplicação. 7.1.1.Nomes comerciais empregados

Na comercialização, os envoltórios naturais são conhecidos em nosso meio por nomes vulgares como: “tripa fina” ou “estreita” (intestino delgado); “tripa grossa” (cólon de bovino e suíno); “funda” ou “péros” (cécum de bovino ou suíno); “culatra” (reto). 7.1.2.Cuidados gerais na preparação dos envoltórios

Tendo em vista o elevado grau de contaminação inicial e a fragilidade dos envoltórios, principalmente no caso dos intestinos, cuidados especiais deverão ser tomados a partir do repouso e dieta hídrica dos animais e durante as fases operacionais de sua manipulação.

Na inspeção sanitária, são rejeitados os intestinos portadores de inflamações, ulcerações e nódulos parasitários, estes provocados, nos ruminantes e suínos, sobretudo por helmintos do gênero Oesophagostomum.

No processo de beneficiamento é que os cuidados higiênicos sanitários devem ser aplicados com maior intensidade.

Em todas as fases de elaboração, o preparo dos envoltórios exige água rigorosamente potável e em abundância. 7.1.3.Vantagens e desvantagens dos envoltórios naturais Dentre as vantagens podemos destacar: - são comestíveis, - são muito elásticos e moldáveis,

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- permitem trocas gasosas com o meio ambiente e transpiração inaparente na superfície,

- são altamente permeáveis ao fumo, favorecendo o processo de defumação, - protegem o agradável sabor do embutido, - são mais macios e suculentos, - proporcionam rendimentos máximos, - dão uma apresentação mais atrativa. Como desvantagens podemos citar: - são altamente contaminados, portadores de microrganismos patogênicos e

saprófitos, - falta-lhes homogeneidade de forma, tanto em comprimento como em diâmetro, o

que dificulta a padronização do produto, - são pouco resistentes, - podem portar defeitos (cortes, rupturas, nódulos parasitários, perfurações por

insetos, putrefação, ranço, etc.), - requerem muito trabalho prévio ao seu emprego (lavagem com remoção do sal,

higienização, etc.), - têm odores por vezes desagradáveis, - tornam-se maceráveis com o tempo, principalmente em produtos de maior duração, - proporcionam maior quebra de peso do produto. 7.1.4.Alterações das tripas naturais Putrefação: quando deixadas muito tempo sem se beneficiarem em lugares sob temperaturas elevadas ou em água morna. Como causa, podem ser responsabilizados os m.o. aeróbicos esporogênicos. Rancificação: quando as tripas conservam grande quantidade de gordura mesentérica. Vermelhão: causada por bactérias cromogênicas vermelhas que SCHNEIDER & NIVEN supõem poder tratar-se do Halobacterium cutirubrum. Infestação por insetos: causadas por coleópteros, ácaros e traças. Manchas de tirosina: em tripas que conservam a mucosa podem ser observados cristais de tirosina, que podem causar orifícios. 7.2.ENVOLTÓRIOS ARTIFICIAIS

São de uso mais corrente em embutidos, também empregados em produtos curados empacotados e mesmo em carnes frescas, são constituídos de celulose, de colágeno comestível e de plástico. Originando-se, assim, dos reinos vegetal, animal e mineral, devem obedecer a características bem definidas, de acordo com suas finalidades. a) Envoltórios artificiais de origem animal: são representados pelo aproveitamento de matéria orgânica como o colágeno, derivado de peles, tendões, osseína e outros. b) Envoltórios artificiais de origem vegetal: constituído à base de celulose, é o papel conhecido de longa data. Graças a sua versatilidade, resultou em uma grande

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variedade de papéis especiais para uso como envoltórios, protetores de envoltórios e embalagens em geral. Ex. películas de celulose regenerada e papel. c) Envoltórios artificiais de origem mineral: dentre os envoltórios flexíveis de origem mineral distinguem-se os plásticos e os papéis de alumínio. Ex. plásticos: polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, polipropileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, nylon-poliamidas, poliéster e envoltórios contráteis.

Devem ser levadas em conta as seguintes propriedades na escolha dos envoltórios artificiais: a) inocuidade sanitária e toxicológica: não é permitido o emprego de materiais que

sejam suscetíveis de ceder ou transmitir resíduos para os alimentos e quanto à contaminação microbiana, eles normalmente são produzidos a altas temperaturas, sendo assim, os germes acabam sendo destruídos, porém, podem ser recontaminados quando não armazenados adequadamente.

b) permeabilidade aos gases (especialmente O2 e CO2), ao vapor d’água e aos odores.

c) resistência química, mecânica e térmica d) propriedades óticas: Devem ser levadas em conta a opacidade, o brilho e a

transparência. Os envoltórios artificiais não coloridos interceptam somente 10% da fração de luz que tem atividade fotoquímica sobre a carne, influindo na nitrosomioglobina da carne curada. É recomendável o uso de envoltórios opacos ou pouco transparentes para produtos muito gordurosos.

e) resistência às gorduras e óleos: o grau de resistência à impregnação das gorduras influirá em possíveis modificações na tripa artificial ou no estampado impresso.

f) neutralidade e estabilidade, g) aparência comercial, h) disponibilidade no mercado, i) custo, j) homogeneidade no calibre: ex. calibre 40 (significa 40mm ou 4 cm de diâmetro),

calibre 80 (80mm ou 8 cm de diâmetro), k) encolhimento: alguns embutidos impermeáveis aos gases e ao vapor d’água, têm

seu volume aumentado durante o processamento, já que a pressão do vapor d’água da pasta se intensifica na porção interna. Daí resulta a formação de pregas, se o envoltório, ao esfriar-se, não acompanhar a retração da pasta. Assim sendo, a obtenção de um embutido de superfície lisa requer o emprego de um envoltório que se contrai frente a uma variação de temperatura.,

l) aptidão ao desprendimento da massa: os não comestíveis devem ser destacados do produto ao final do seu processamento e, por vezes, no ato do consumo, razão pela qual devem ser facilmente desprendidos.

m) adaptação à impressão de caracteres de identificação e outros. 7.2.1.Vantagens dos envoltórios artificiais: • Possibilitam a obtenção de produtos finais homogêneos quanto à forma,

comprimento e diâmetro, • Não requerem maior trabalho preparatório antes de sua utilização, • Devido às suas proporções uniformes e à resistência adequada, atendem de forma

mais favorável à automação e à grande variedade de produtos embutidos,

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• São facilmente armazenáveis, transportáveis e manipuláveis, • Favorecem as condições de trabalho, tornando o ambiente livre de detritos, odores,

etc. • Visto que, em sua maioria, não absorvem facilmente a umidade do ar, não

adquirem odores e sabores desagradáveis, • Diminuem consideravelmente os riscos de veiculação de microrganismos e os

riscos para a saúde e prejuízos decorrentes, • Muitos deles resistem às temperaturas extremas de congelação e esterilização, • São inertes frente a diferentes agentes químicos, • Resistem bem em relação a gorduras e óleos, • Permitem a impressão, inclusive a cores. 7.2.2.Desvantagens dos envoltórios artificiais: • Alguns permitem trocas com o meio ambiente, • Dificultam ou impedem a penetração da fumaça na defumação, prejudicando a

qualidade de determinados produtos, • Alguns não são comestíveis, como a celulose e os plásticos, • Os polivinílicos, particularmente o cloreto de polivinil (PVC), são acusados de

transmitirem partículas de aos produtos envasados. • Não apresentam baixo custo e não são biodegradáveis.

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8.EMBALAGEM A VÁCUO

O acondicionamento em embalagem a vácuo é um processo tecnológico de preservação de alimentos, que em essência consiste da exposição dos alimentos à ausência de ar, controlando o desenvolvimento de microrganismos, a ação enzimática e a oxidação, principais mecanismos de deterioração de alimentos. Aliada ao processamento mínimo esta tecnologia permite um incremento significativo na oferta de alimentos, com qualidade e baixo custo, criando uma nova alternativa de renda para produtores e indústrias. Mas para utilização destas tecnologias é necessário que sejam conhecidos os processos deteriorativos que ocorrem nos alimentos, durante seu armazenamento.

As embalagens para este sistema, além das propriedades de barreira a gás e vapor de água, deve apresentar excelente termossoldabilidade, ao mesmo tempo em que permita a fácil abertura. As estruturas utilizadas são, normalmente, boas barreiras a gases, a fim de minimizar ou evitar por completo o contato do produto com o oxigênio do ar.

O acondicionamento a vácuo pode ser feito, utilizando-se embalagens pré-fabricadas, em máquinas com câmara a vácuo ou com material de embalagem em forma de bobina, em máquinas automáticas tipo thermoform-fill-seal. São utilizadas embalagens plásticas de multicamadas. A estrutura mais comumente utilizada é composta por PA/PEBD. Nessa estrutura, a PA atua como barreira ao oxigênio, ao mesmo tempo em que confere ao material resistência mecânica e boas características de termoformação. O PEBD é a barreira ao vapor d´água e a camada termosselante. Muitas outras combinações são disponíveis comercialmente. 8.1.EMBALAGEM A VÁCUO NÃO ENCOLHÍVEL

São utilizadas como embalagem de transporte de produtos, como lingüiça calabresa e salsicha, apresentando baixa transparência. Combinam-se de 3 a 7 camadas de poliamida e polietilenos de baixa densidade ou outras poliolefinas, a exemplo de ionômeros. Nestas estruturas, a poliamida (PA) atua como barreira ao oxigênio, ao mesmo tempo em que confere ao material boa resistência mecânica. O tipo PA utilizado, sua orientação durante a fabricação e sua espessura são parâmetros importantes que afetam a taxa de permeabilidade ao oxigênio e a resistência à perfuração do material de embalagem. No caso de produtos em que são utilizados lacres de polipropileno para identificação do fabricante, a alta resistência à perfuração é essencial. O polietileno de baixa densidade, linear ou não, ou outras poliolefinas especiais, conferem à estrutura características termosselantes e de barreira ao vapor d"água. Os filmes não encolhíveis tem a PA como base, a exemplo de PA/PEBD, PA/EVA/PA/ionômero 8.2.EMBALAGEM A VÁCUO ENCOLHÍVEL

Estas embalagens caracterizam-se pela menor espessura e maior transparência que as não encolhíveis, em geral, devido à ausência da camada de poliamida, o que lhes confere também maior flexibilidade e, conseqüentemente, melhor conformação ao redor do produto. A propriedade de encolhimento é conferida ao filme pela tecnologia de fabricação que, muitas vezes, envolve a irradiação do material. O encolhimento permite que a embalagem tenha contato íntimo com o produto, o que minimiza problemas de exsudação e favorece a barreira a gases, pois o produto se torna uma barreira física à difusão do oxigênio. Na linha de filmes encolhíveis, alguns tipos

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especiais apresentam alta resistência mecânica a perfurações, podendo ser usados para carnes com ossos. Podem ser utilizados tanto para carnes processadas como para carnes frescas.

Os filmes encolhíveis são compostos normalmente por EVA/PVDC/ionômero, EVA/PVDC/EVA ou PP/PVDC/EVA.

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9. EMBALAGEM COM ATMOSFERA MODIFICADA (AM) 9.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS

O acondicionamento em atmosfera vem sendo utilizado para conservação de carnes e derivados, aves, pescado, produtos lácteos, massas frescas, produtos de panificação, alimentos secos, produtos prontos para o consumo e para frutas e vegetais.

O tipo de produto, a temperatura de comercialização, a vida-de-prateleira desejada e o mercado a que o produto se destina irão definir o sistema de embalagem e a mistura gasosa a ser usada.

O maior problema dos alimentos perecíveis, com alta atividade de água, é a deterioração microbiológica. Portanto, atmosferas com alto teor de CO2 devem ser utilizadas para retardar o crescimento microbiológico. Se o alimento perecível, apresentar alto teor de gordura e/ou pigmentos e nutrientes sensíveis a oxidação, o O2 deve estar ausentes da mistura.

Para alimentos de baixa atividade de água e alto teor de gordura, proteger o produto da oxidação é a principal função da atmosfera modificada. O CO2 pode estar presente nas misturas quando se deseja evitar o crescimento de fungos e/ou insetos nos produtos de baixa umidade.

Exemplos das aplicações mais comuns de embalagens com atmosferas modificadas para cada classe de produto, serão discutidas a seguir:

Quadro 16 – Atmosfera modificada para os diferentes alimentos

Produtos CO2 N2 O2

Carne Fresca 20 a 40% - 60 a 80%

Produtos cárneos >20% Até 80% -

Ovos 20% 80% Pequenas qtdes

Produtos lácteos X X Pequenas qtdes

Massas frescas 40 a 70% 30 a 60% -

Produtos secos (amendoim, etc...)

X

X

<2%

Frutas e vegetais 3 a 10% Altas Conc.

3 a 8%

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9.2.AM PARA DIFERENTES CLASSES DE ALIMENTOS 9.2.1.Carne fresca Para manter a coloração vermelha brilhante, por um período mais longo, são necessárias altas concentrações de O2. As carnes frescas mais pigmentadas como a bovina, requerem concentrações mais altas de O2 que a suína (menor presença de mioglobina). A deterioração microbiológica das carnes frescas, causada principalmente pelo crescimento de espécies de Pseudomonas, pode ser retardada pela ação do CO2. Portanto, para combinar os efeitos desejáveis da manutenção de coloração vermelha brilhante com a inibição microbiana, recomenda-se misturas gasosas. Com 60 a 80% O2 e 20 a 40% de CO2. A durabilidade da carne bovina pode ser aumentada de 2 a 4 dias em ar para 5 a 12 dias em atmosfera modificada à temperatura de 0 a 4º. O aumento da vida comercial é bem menor do que o obtido com a embalagem a vácuo, contudo a coloração vermelha de maior apelo comercial é mantida. 9.2.2.Produtos cárneos processados

Os problemas de qualidade mais comuns estão associados ao crescimento microbiológico e às alterações de cor. As embalagens a vácuo ou atmosfera modificada (AM) podem minimizar ambos os problemas, aumentando a vida-de-prateleira dos produtos.

Ainda, algumas vantagens como, melhor apresentação do produto, menor deformação física de produtos frágeis e de textura delicada, facilidade de separação de fatias, possibilidade de comercializar fatias mais finas, redução de exsudação, etc., fazem das embalagens com AM uma opção interessante.

Atualmente produtos como salsicha, lingüiça frescal e curada, salames, bacon, empanados de aves, presunto etc., são comercializados em AM em embalagens de varejo ou para o mercado institucional.

As embalagens para produtos cárneos devem conter altas concentrações de CO2 - > que 20% (possui efeito fungicida e bactericida), balanceadas com N2 (gás de enchimento). O oxigênio é excluído e o teor residual deve ser menor que 0,1%, não devendo estar presente para evitar problemas de desvanecimento da cor e esverdeamento resultantes da oxidação.

9.2.3.Aves A perda de qualidade de aves refrigeradas se dá principalmente pela deterioração microbiológica. Comercialmente, a vida-de-prateleira de aves resfriadas de 0 a 4ºC tem sido estabelecida entre 8 a 10 dias, embora, muitas vezes o dor pútrido aparece em menos de uma semana, mesmo sob condições de refrigeração recomendadas.

Testes demonstraram que usando-se embalagens com AM, com alta concentração de CO2 têm potencial para duplicar a vida-de-prateleira de produtos de frango resfriado.

Quanto a combinação exata de gases a ser usada, o espaço livre da embalagem funciona como reservatório (conservante) para compensar a perdas por permeação. Quanto maior a vida-de-prateleira desejada, maior deve ser o volume de gás (CO2) na embalagem. Recomenda-se a proporção de 1:1 entre o volume de gás e o de produto.

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9.2.4.Ovos As embalagens com AM também podem ser usadas para conservação de vos com casca. A deterioração dos ovos é causada pela perda de CO2, naturalmente presente em seu interior, durante a estocagem e pelo desenvolvimento de fungos na superfície. A refrigeração pode ser usada para retardar a deterioração de vos, ma nem sempre é possível e custa caro. O uso de embalagens com Am com 20% de CO2 e 80% de N2 pode aumentar a durabilidade de ovos a temperatura ambiente. O oxigênio deve estar presente para impedir o desenvolvimento de fungos na casca e sua eventual penetração no ovo, causando deterioração. 9.2.5.Produtos de laticínios

O acondicionamento de produtos de laticínios em embalagens com AM tem sido empregado para uma variedade de produtos, mas o mercado maior é o de queijos. Os vários tipos de queijos apresentam diferenças na atividade de água, portanto, estão sujeitos ao desenvolvimento de microrganismos distintos, além de apresentarem diferentes períodos de vida de prateleira. Entretanto, para todos os tipos de produtos a utilização de AM, visa à redução do desenvolvimento microbiológico com o uso de CO2 e/ou pela substituição total ou parcial do O2 do espaço livre por N2. 9.2.6.Produtos de panificação As causa mais comuns de deterioração de produtos de panificação, como pães e bolos, são o envelhecimento, o ganho ou perda de umidade e a deterioração microbiológica, especialmente por fungos. A embalagem com AM é uma das alternativas para aumentar a vida-de-prateleira dos produtos em 50 a 400%, controlando o ambiente ao seu redor. Isto pode ser feito com aplicação de CO2 ou N2 puros, com misturas de CO2/N2. Ver Quadro 17. Quadro 17 – Misturas gasosas e vida útil de alguns produtos de panificação e confeitaria.

Composição da AM (%) CO2 N2

Vida útil

Temperatura de estocagem Produto

Pão de forma 100 - 3 meses Ambiente 100 - 20 dias Ambiente Pão pré-cozido 100 - 3 meses Ambiente Brioche ou rosca

Bolo 50 50 4 meses Ambiente 100 - 6 semanas Ambiente Croissant, pão de leite 60 40 2 mess Ambiente Crepes

Pão de queijo 50 50 15 dias 4ºC Pizza 50 50 21 dias 4ºC 9.2.7.Massas Frescas

O principal mecanismo de deterioração de massas frescas é o crescimento de fungos e leveduras, devido ã Aa intermediárias desta categoria de produto.

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Na comercialização de massas frescas, a embalagem com AM permite um aumento da vida útil e melhor apresentação do produto. A vida útil do produto refrigerado, em embalagens com AM, gira em torno de 30 a 45 dias para as massas recheadas. A pasteurização com microondas, após acondicionamento em AM de CO2/N2 ou CO2 puro, pode estender a durabilidade de alguns produtos par 3 a 6 meses. No pasteurizador, as microondas com uma freqüência de 2.450 MHz passam pelo material de embalagem e atingem o produto, que se aquece até aproximadamente 85ºC, o que reduz a carga microbiana. As AM incluem misturas de CO2/N2, normalmente na faixa de 40 a 70%CO2/ 30 a 60% de N2. A temperatura de comercialização dos produtos recheados deve ser na faixa de 0 a 3ºC, para evitar riscos de saúde pública, devido ao crescimento de microrganismos patogênicos anaeróbicos. 9.2.8.Produtos secos

Nesta categoria enquadram-se os produtos de atividade de água inferior a 0,60 (Castanha-de-cajú, Castanha-do-Pará, amendoim, macadâmia, avelãs, pistaches, Snacks – batata-frita, cookies de coco, leite em pó integral, café, etc.). nos quais a reação de oxidação e o ganho de umidade são os fatores limitantes da vida-de-prateleira.

Quando ocorre oxidação das gorduras, o produto desenvolve odor e sabor de ranço. Quando a oxidação é dos componentes do aroma, ocorre perda do odor característico do produto. O ganho de umidade causa perda de textura ou aglomeração, alteração de cor e desenvolvimento microbiológico.

Para estes produtos, normalmente utiliza-se N2 no espaço livre da embalagem buscando um residual de O2 inferior a 2%, visando eliminar/reduzir as reações de oxidação. Também podem ser utilizadas misturas de CO2/N2 quando se deseja o efeito do CO2 sobre insetos. A embalagem com AM para esses produtos sempre deve ser boa barreira a umidade e, muitas vezes, é desejável a barreira a luz. 9.2.9.Frutas e vegetais O sistema de embalagens para frutas e hortaliças é mais complexo, pois diferentemente de outros alimentos, o produto continua respirando após a colheita e durante a comercialização. No caso dos alimentos que respiram, a tecnologia visa retardar a respiração, o amadurecimento, a senescência, a perda de clorofila, a perda de umidade e o escurecimento enzimático. Atmosferas com 3 a 8% de O2 e 3 a 10% de CO2, têm potencial para aumentar a vida útil desses produtos e viabilizar a comercialização de frutas e hortaliças minimamente processadas, embora para cada fruta e hortaliça exista uma atmosfera específica que melhor se adeque ou maximize sua durabilidade. Portanto, a especificação de um sistema de embalagem envolve testes experimentais. O controle da temperatura e boas condições sanitárias são imprescindíveis para o sucesso da tecnologia. Absorvedores podem ser incluídos na embalagem, a fim de reduzir os conteúdos de O2 e CO2, etileno e vapor d’água.

No caso de frutas e vegetais minimamente processados, o pré-processamento torna os produtos mais perecíveis do que antes da higienização e corte. Vários

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sistemas de acondicionamento em embalagens plásticas têm sido propostos para preservação.

A modificação da atmosfera no interior da embalagem pode ser obtida com filmes plásticos, cuja permeabilidade deve contrabalancear a respiração do produto, a fim de criar passivamente uma atmosfera de equilíbrio em oxigênio e gás carbônico.

O acondicionamento a vácuo parcial em filmes de alta permeabilidade a gases é outra alternativa. A evacuação leva a diminuição do volume de ar no espaço livre da embalagem que é transformado em uma AM, com teores de O2 e CO2 favoráveis a manutenção do produto.

Outra alternativa é a modificação ativa da atmosfera pela injeção direta da mistura gasosa otimizada para o sistema. Neste caso, os benefícios da AM são obtidos mais rapidamente.

Ressalta-se que as flutuações de temperatura durante a distribuição e comercialização é um problema grave nos sistemas de embalagem envolvendo plásticos e alimentos que respiram, provocando alteração da atmosfera otimizada, podendo perder a sua efetividade ou acelerar a deterioração.

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10.EMBALAGENS ATIVAS 10.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS Estão sendo desenvolvidas novas tecnologias que resultam em um incremento na vida útil do produto, nas quais há uma interação entre o alimento, a embalagem e o ambiente. Essas tecnologias são conhecidas como embalagens ativas ou interativas. O principal objetivo das embalagens ativas é extender a vida de prateleira de alguns produtos alimentícios, por meio do controle da atmosfera gasosa no interior da embalagem e da atividade de água do produto, sem o uso de qualquer conservante. Os tipos mais comuns de embalagens ativas são os absorvedores, os emissores e os dessecantes. A embalagem ativa deve atender aos seguintes requisitos:

• Ser segura em termos de saúde pública; • Absorver/emitir o gás ou vapor de interesse em velocidade apropriada; • Ter alta capacidade de absorção do gás ou vapor de interesse; • Não acarretar reações paralelas desfavoráveis; • Não causar alterações sensoriais no produto; • Manter-se estável durante estocagem; • Ter qualidade consistente; • Ser compacta; • Ter um custo compatível com a aplicação;

10.2.TIPOS DE EMBALAGENS ATIVAS

10.2.1.Absorvedores de Oxigênio

O oxigênio é a principal causa de deterioração dos alimentos embalados. O oxigênio permite a oxidação dos óleos e gorduras, o que altera as propriedades sensoriais do produto, a oxidação de vitaminas e a conseqüente redução no valor nutricional do produto, a descoloração de pigmentos e o escurecimento enzimático, o desenvolvimento de microrganismos como os mofos e as bactérias aeróbias e o desenvolvimento de insetos. Por todos esses motivos, para a grande maioria dos produtos, é desejável que o oxigênio seja eliminado ou mantido sob controle, no interior da embalagem.

As técnicas tradicionais de acondicionamento de alimentos que promovem a remoção de oxigênio do interior da embalagem, como o vácuo, e a atmosfera modificada podem reduzir o teor de oxigênio a níveis mínimos de 0,5%, sob pena de se tornarem anti-econômicas. Esse oxigênio, acrescido daquele que se encontra dissolvido no produto e daquele que permeia a embalagem durante a vida útil do produto promovem a perda de qualidade do alimento. O uso de absorvedores de oxigênio permite o controle desse oxigênio total.

Alguns especialistas mencionam que com o uso de absorvedores corretamente selecionados e posicionados, o teor de oxigênio atinge níveis de 0,0001%.

A grande maioria, cerca de 90% dos absorvedores disponíveis comercialmente, tem a forma de pequenos sachets, contendo agentes redutores como óxido de ferro, carbonato ferroso ou outros compostos ferrosos e platina.

Os sachets são confeccionados com material altamente permeável ao oxigênio. O material mais simples utilizado é um laminado de papel e prolipropileno

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microperfurado. Sachets desse material são utilizados para produtos secos ou quando não um contato direto entre o alimento e o absorvedor.

Sachets para contato direto com alimentos não secos são confeccionados em um material conhecido como Tyvek aprovado pela FDA (Food and Drug Administration) e pela CEE (Comunidade Econômica Européia) para contato direto com o alimento, resiste a umidade e a compostos químicos.

A seleção correta do tipo e tamanho do absorvedor é fundamental para o sucesso da tecnologia.

A velocidade de absorção de oxigênio varia não só em função do tipo de absorvedor, como também do posicionamento do sachet no interior da embalagem. Recomenda-se que o sachet seja colocado em uma região que permita maior contato com a atmosfera gasosa da embalagem.

Apesar de prolongar a vida útil de alimentos, os absorvedores de oxigênio apresentam também algumas desvantagens:

• É necessária uma área livre ao redor do sachet, para assegurar sua máxima eficiência;

• Pode haver um colapso da embalagem; • Pode haver o desenvolvimento de bactérias anaeróbias, produtoras de toxinas; • Pode haver resistência do consumidor quanto à presença do sachet no interior

da embalagem, e há receio de uma mal uso do sachet por parte do consumidor.

10.2.2.Absorvedores de gás carbônico e oxigênio A absorção de oxigênio é feita com o uso de pós de ferro. Para a absorção do gás carbônico, os componentes mais utilizados são o hidróxido de cálcio combinado com hidróxido de sódio ou potássio. Esses últimos, presentes a um nível de 5 a 15% em peso, iniciam a reação com o CO2, produzindo um carbonato metálico e água. A pequena quantidade de água gerada nesta reação é suficiente para quebrar a estrutura cristalina do hidróxido de sódio e iniciar a absorção do CO2. Este tipo de absorvedor é muito utilizado em embalagens para café, cuja apresenta problemas de estufamento devido a produção de CO2. A Mitsubishi comercializa com o nome de Ageless E, um absorvedor capaz de absorver um volume de gás carbônico e oxigênio de 2000 e 200 ml respectivamente. 10.2.3.Emissores de gás carbônico/ emissores de gás carbônico e absorvedores de oxigênio

O gás carbônico devido a sua ação bacteriostática e fungistática e de retardar a taxa de respiração, é usado para aumentar a vida-de-prateleira de alimentos frescos e processados. Além disso, quando usado simultaneamente com absorvedores de oxigênio evita problemas de colapso, devido ao consumo de oxigênio do espaço livre das embalagens.

A Mitsubishi tem um sistema que combina carbonato ferroso com haletos metálicos. Neste sistema para cada mol de oxigênio absorvido, um mol de gás carbônico é liberado.

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10.2.4.Emissores de etanol O etanol é reconhecidamente um agente antimicrobiano, capaz de destruir e inibir o crescimento de microrganismos na superfície do alimento, contribuindo, portanto, para o aumento da vida útil de muitos produtos. O etanol também reduz o envelhecimento em produtos de panificação e alterações oxidativas. Nas embalagens ativas empregam-se anidridos de etanol microencapsulados que são ativados pela atividade de água dos alimentos, após o acondicionamento. O sistema libera vapor de etanol no interior da embalagem, o qual condensa sobre o produto, funcionando como preservante microbiológico. Para mascarar o dor de etanol, pode-se incorporar à formulação do sachet traço do aroma do produto alimentício que será acondicionado. Os emissores de etanol têm sido usados com sucesso em produtos de panificação como bolos, pães e massas para pizzas. No quadro 18 são apresentados alguns exemplos de vida útil de produtos acondicionados neste tipo de embalagem. Quadro 18 – Vida útil de alimentos acondicionados em embalagem contendo emissores de etanol

Produto aw Embalagem Vida-de-prateleiraPão 0,92 BOPP 1 semana Purê de batata desidratado 0,80 BOPP 45 dias Bolo com chocolate 0,72 BOPP/PP 6 meses Doughnuts com geléia 0,83 BOPP 20 dias

10.2.5.Absorvedores de etileno O etileno é um produto natural do metabolismo de muitos vegetais e age como hormônio de crescimento, estimulando a maturação, a senescência e a perda da coloração verde em frutas não maduras e vegetais folhosos. O etileno também é responsável pela formação de compostos amargos em cenouras, brotamento em batatas, enrijecimento de aspargos e perda de qualidade de flores. Portanto, as embalagens ativas visam controlar o teor de etileno no espaço livre para reduzir o metabolismo, aumentando a via-de-prateleira de vegetais. Um dos absorvedores utilizados são sachets contendo permanganato de potássio embebido em sílica. A sílica absorve o etileno e o permanganato o oxida em acetato e etanol. A literatura menciona o aumento da útil de Kiwi estocados a temperatura ambiente por 8 semanas. 10.2.6.Dessecantes

A absorção de umidade por vários tipos de alimentos causa problemas de textura, aglomeração, cor, odor, sabor e deterioração microbiológica. É, portanto, desejável o controle da umidade no interior de embalagens através de dessecantes ou controladores de umidade.

O dessecante mais utilizado na indústria de alimentos é a sílica gel, a qual absorve 40% de seu peso em água, não é tóxica, nem corrosiva.

Outro dessecante utilizado é o óxido de cálcio, que absorve 28,5% de seu peso em água. O óxido de cálcio retém a umidade absorvida mesmo em elevadas temperaturas, tem custo reduzido e maior capacidade de absorção de umidade a baixa

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umidade relativa em relação a outros absorvedores, contudo aumenta de volume quando absorve umidade.

Também pode ser utilizado como dessecante a argila, normalmente uma mistura de componentes.

Sachets contendo um sal inorgânico como o cloreto de sódio, têm sido usados no mercado americano para reduzir a umidade relativa ao redor de tomates de 95 para 85%. Uma empresa japonesa desenvolveu um dessecante comercializado com o nome de Sundry, que é feito de uma mistura de cloreto de cálcio e polpa celulósica, acondicionado em um filme permeável à água. O cloreto absorve a água e a polpa a retém. Essa combinação de componentes permite uma lata capacidade de absorção de água, cerca de 10 vezes superior à da sílica gel.

Já existem sistemas também, que somente se tornam ativos quando o ambiente interno da embalagem atinge a saturação, condensando nas paredes. Neste caso, somente o excesso de umidade é absorvido, de forma que a umidade conveniente é mantida. Sendo assim, o sistema aplica-se a embalagens de frutas e vegetais frescos refrigerados. O absorvente utilizado é a sílica gel.

De modo geral, para a especificação de uma embalagem ativa, seja ela um

absorvedor, um emissor ou dessecante, recomenda-se que as seguintes etapas sejam seguidas:

• Definição dos requisitos de proteção do produto e vida útil desejada; • Seleção do material de embalagem; • Seleção do tipo e tamanho adequado do sachet; • Teste em escala piloto, simulando as condições de produção, estocagem e

comercialização; • Confirmação dos testes piloto em escala industrial.

As principais causas de falha das embalagens ativas são: • Barreira inadequada do material de embalagem; • Falhas na região de fechamento que permitem trocas gasosas entre o interior e

o exterior da embalagem; • Especificação incorreta do tipo e/ou tamanho do absorvedor ou emissor; • Posicionamento inadequado do sachet no interior da embalagem.

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11.FILMES COMESTÍVEIS

Os filmes comestíveis são películas de variadas espessuras constituídas por diferentes substâncias naturais e/ou sintéticas que se polimerizam e isolam o alimento, sem riscos à saúde do consumidor, uma vez que não são metabolizadas pelo organismo e sua passagem pelo trato gastrintestinal se faz de maneira inócua.

As principais funções dos filmes comestíveis são: • Inibir a migração de umidade, oxigênio, gás carbônico, aromas lipídios e outros

solutos; • Carrear aditivos alimentares e agentes antimicrobianos; • Melhorar a integridade mecânica; • Melhorar as características de manuseio do alimento.

Embora haja discordância entre alguns autores sobre a substituição de embalagens sintéticas por biopolímeros com boas propriedades mecânicas pêra aplicação em certos tipos de alimentos, razões econômicas, ambientais e de marketing têm incrementado o desenvolvimento e o consumo destes filmes poliméricos comestíveis. Isto porque podem diminuir a quantidade de embalagem sintética necessária ou transformar uma embalagem multicomponente em simples substância reciclável. Os principais tipos de filmes e suas propriedades serão descritos a seguir. 11.1.FILMES DE POLISSACARÍDEOS

Alguns polissacarídeos como alginato, pectina, carragenana, amido e derivados de celulose têm sido estudados para seu uso potencial como revestimentos comestíveis. Espera-se mínima propriedade de barreira contra umidade nestes filmes, devido a sua natureza hidrofílica. No entanto, alguns filmes de polissacarídeos podem retardar a perda de umidade de alguns alimentos, quando aplicados na forma de gel, que age como agente sacrificante, ou seja, a umidade do gel evapora antes da desidratação do alimento revestido. Ainda alguns desses filmes podem proteger o alimento quanto às alterações provocadas pela ação do oxigênio. 11.2.FILMES DE PROTEÍNAS

Os filmes de proteínas são considerados excelente barreira para substâncias não polares como o oxigênio.

Os principais filmes protéicos utilizados são: Colágeno (usado como substituto de tripas naturais em salsichas), Gelatina, zeína do milho, glúten do trigo, isolado protéico de soja, isolado protéico de soro e caseína. 11.3.FILMES DE LIPÍDIOS

Variados compostos lipídicos têm sido empregados como revestimentos protetores de alimentos, incluindo monoglicerídios acetilados e ceras naturais. Em função da sua baixa polaridade, a principal atuação do revestimento lipídico é bloquear o transporte de umidade.

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12.ROTULAGEM DE ALIMENTOS No Brasil, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) é o órgão responsável pela regulamentação da Rotulagem de Alimentos Industrializados. Muitas portarias regulam o que um rótulo deve ou não conter. O objetivo desses regulamento é garantir produtos de qualidade e em boas condições de higiene para toda a população brasileira visando a manutenção da saúde.

O marco legal da implementação dessa política foi, em março de 2001, onde a Agencia Nacional de Vigilância Sanitária, publicou a RDC n.º 39, substituída em 2003 pela Resolução RDC n.º 360, de 23 de dezembro de 2003, Aprova Regulamento Técnico sobre Rotulagem Nutricional de Alimentos Embalado, tornando obrigatória a rotulagem nutricional, e RDC nº 40, substituída em 2003 pela Resolução RDC n.º 359, de 23 de dezembro de 2003, Aprova Regulamento Técnico de Porções de Alimentos Embalados para fins de Rotulagem Nutricional. A RDC nº360 e a RDC nº 359 podem ser visualidas no anexo 1. A Política Nacional de Alimentos e Nutrição, definiu a rotulagem nutricional obrigatória como uma das estratégias para redução dos índices de sobrepeso, obesidade, e doenças crônico degenerativas, associadas aos hábitos alimentares da população.

Além da informações nutricionais que os rótulos dos alimentos devem apresentar, existem algumas informações que as indústrias devem declarar nos seus rótulos. São elas: 1. Nome do produto 2. Lista de ingredientes em ordem decrescente de quantidade. Isto é o ingrediente que estiver em maior quantidade deve vir primeiro, e assim por diante; 3.Conteúdo líquido, é a quantidade ou volume que o produto apresenta; 4.Identificação da origem, é a identificação do país, local de produção daquele produto; 5. Identificação do lote 6. Prazo de validade. O DIA e O Mês para produtos com duração mínima menor de 3 meses e O MÊS e O ANO para produtos com duração superior a 3 meses; 7. Instrução para o uso quando necessário Obs. No caso de produtos importados, as informações acima devem estar em português. Com o mesmo objetivo de auxiliar o consumidor na escolha de seus alimentos, evitando que possa se enganar na hora da compra, foram regulamentadas algumas informações que os rótulos de alimentos não podem declarar. São elas: • Palavras, sinais desenhos que possam tornar a informação do rótulo falsa,

insuficiente, incompreensível ou que possam levar a um erro do consumidor; • Atribuir ao produto qualidades que não possam ser demonstradas; • Destacar a presença ou ausência de componentes que são próprios dos alimentos;

Ex: Declarar que leite, queijo, iogurte são alimentos ricos em cálcio, pois todos estes são ricos em cálcio. Declarar que óleo vegetal apresenta vitamina E, pois todos os óleos vegetais apresentam vitamina E.

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Declarar que óleo vegetal não apresenta colesterol, pois todos os óleos vegetais não apresentam colesterol em sua composição.

• Ressaltar em certos produtos a presença de alguma substância que adicionada como ingrediente em todos os alimentos de fabricação semelhante;

• Indicar que o alimento possui propriedades terapêuticas ou medicinais; • Aconselhar o uso do produto para melhorar a saúde, para evitar doenças ou

como ação curativa.

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ANEXOS

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REFERÊNCIAS

ARDITO, E. F. G.; GARCIA, A. E.; GARCIA, E. E. C. Embalagens de papel, cartão e papelão ondulado para alimentos. Campinas: CETEA, 1988. BARUFALDI, R.; OLIVEIRA, M. N. Fundamentos de tecnologia de alimentos. V. 3, São Paulo: Atheneu, 1998. BRODY, A. L. Envasado de alimento en atmósferas controladas, modificadas y a vácuo. Zaragoza: Acribia, 1996. BUREAU, G.; MULTON, J. L. Embalaje de los alimentos de gran consumo. Espanha: Acribia, 1995. CABRAL, A. C.; MADI, L. F. C.; SOLER, R. M. ORTIZ, S. A. Embalagens para produtos alimentícios. Campinas: CETEA, 1991. Embalagens para produtos cárneos. Campinas: CETEA, 1991. FARIA, E. V.; DANTAS, S. T.; SOLER, R. M.; ANJOS, V. D. A.; ARDITO, E. F. G. Controle de qualidade de embalagens metálicas. Campinas: CETEA, 1990. FERNANDES, M. H. C.; GARCIA, E. E.C.; PADULA, M. Migração de componentes de embalagens plásticas para alimentos. Campinas: CETEA, 1987. GARCIA, E. E. C; PADULA, M.; SARANTOPOULOS, C. I. G. L. Embalagens plásticas: Propriedades de barreira. Campinas: CETEA, 1989. Interação de embalagens metálicas com produtos alimentícios. Campinas: CETEA, 1989. NETO, R. O.T.; VITALI, A. A. Reações de transformação e vida-de-prateleira de alimentos processados. Manual técnico. n. 6, 2 ed., Campinas: CETEA, 1996. ORTIZ, S. A .; JAIME, S. B. M.; SEGANTINI, E.; OLIVEIRA, L. M. Avaliação da qualidade de embalagens de vidro. Campinas: CETEA, 1996. PADULA, M.; SARANTOPOULOS, C. L. G. L.; ARDITO, E. F. G.; GARCIA, E. E. C.; OLIVEIRA, L. M.; ALVES, R. M. .V. Embalagens plásticas: Controle de qualidade. Campinas: CETEA, 1989. SARANTOPOULOS, C.I.G. L.; ALVES, R. M. V.; OLIVEIRA, L. M.; GOMES, T. C. Embalagens com atmosfera modificada. 2. ed.,Campinas: CETEA, 1998. www.abre.org.br

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