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Tecnologias emergentes para melhorar a segurança e o shelf life na indústria de alimentos e bebidas

Shelf life é o período durante o qual o alimento mantém uma qualidade aceitável do ponto de vista organoléptico e de segurança, sendo sua importância reconhecida tanto para fabricantes quanto para consumidores.

Técnicas convencionais de conservação de alimentos e ampliação do shelf life vem sendo usadas de forma abrangente em todo o mundo. Contudo, o setor de alimentos vem se expandindo de forma acelerada, com avanços científicos que contribuem para a evolução e inovação das tecnologias existentes.

Entendendo o shelf life

De forma geral e simplificada, shelf life, termo que vem do inglês e significa “tempo de prateleira”, também popularmente conhecido comoprazo de validade, é um conceito aplicável a todos os alimentos e que compreende o tempo que transcorre entre a produção e embalagem até o momento em que se torna impróprio para consumo.

Entretanto, os mecanismos de perda de qualidade dos alimentos são complexos e os consumidores possuem sensibilidades diferentes a essa perda, o que inviabiliza estabelecer uma definição universal, dando margem a várias conotações e definições.

Oficialmente, segundo as diretrizes do Institute of Food Science and Technology (IFST), shelf life é definido como o tempo durante o qual o produto alimentício irá permanecer seguro; se terá a certeza de que mantém as características sensoriais, químicas, físicas e microbiológicas desejadas; e se cumprirá com qualquer declaração constante no rótulo quanto aos seus dados nutricionais. Já para o consumidor em geral, é o limite de tempo, normalmente indicado no rótulo de validade, de quanto tempo o alimento específico pode ser mantido antes de ser jogado fora. Shelf life também pode ser considerado como o período de tempo que um produto alimentício pode ser armazenado e exibido para venda, mantendo uma qualidade aceitável ou funcionalidade específica.

Segundo Mônica Higa, Analista de Serviços Técnicos da Kemin, empresa com vasta expertise em tecnologias de conservantes antimicrobianos, a determinação do shelf life pode ser entendida como uma forma do produtor garantir ao consumidor de que os seus métodos de produção proporcionam a entrega de produtos seguros para consumo dentro do período determinado, desde que respeitadas as condições de armazenamento especificadas na embalagem. “Porém, a determinação do shelf life não se limita à segurança microbiológica. Também pode ser estendida à termos físico-químicos e nutricionais. Nesse sentido, a determinação do shelf life garante ao consumidor que, dentro do período determinado e seguindo as condições de armazenamento especificadas, as características sensoriais estarão dentro do que é considerado padrão ou desejável, e as características nutricionais são mantidas de acordo com o que é expresso na embalagem”, complementa.

Independe da sua definição, é óbvia a sua importância, tanto para fabricantes quanto para consumidores, pois além de ajudar os consumidores a fazer uso seguro e informado dos alimentos, garante a sua segurança, já que as características químicas, físicas, funcionais e nutricionais são mantidas; transmite credibilidade e transparência, o que passa confiança ao consumidor; evita riscos à saúde; reduz desperdícios, visto que é possível verificar a quantidade de produtos a serem produzidos, com menos ou mais frequência; e garante o cumprimento da lei, já que por meio da RDC n° 259, de 20 de setembro de 2002, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), os produtos fabricados devem ter na rotulagem a informação do prazo de validade.

A atribuição do prazo de validade correto de um produto pode ser a chave para o seu sucesso comercial e deve ser feita nos estágios iniciais do seu desenvolvimento. Neste ponto, vale alertar sobre a importância da reavaliação do prazo de validade quando os produtos são reformulados, pois alterar ou reduzir os níveis de sal, açúcar ou conservantes pode afetar o prazo de validade.

O shelf life dos produtos alimentícios é influenciado por considerações microbiológicas, químicas e sensoriais e deve ser determinado seguindo princípios científicos sólidos, que possam levar em consideração todos os fatores relevantes de formulação, fabricação, distribuição e armazenamento.

Tipicamente, o shelf life é determinado durante o desenvolvimento de um alimento, considerando-se as características (intrínsecas e extrínsecas) que afetam a sua segurança e/ou qualidade.

Os fatores intrínsecos são as propriedades do produto final e incluem:

• atividade da água (aw) (água disponível);

• valor de pH e acidez total; tipo de

ácido;

• potencial redox ou valor redox (Eh);

• oxigênio disponível;

• nutrientes;

• microflora natural e contagens de microorganismos sobreviventes;

• bioquímica natural da formulação do produto (enzimas, reagentes químicos);

• uso de conservantes na formulação do produto (por exemplo, sal).

Os fatores extrínsecos são os que o produto final encontra à medida que se move através da cadeia alimentar e incluem:

• perfil de tempo-temperatura durante o processamento;

• variabilidade espacial de pressão;

• controle de temperatura durante o armazenamento e distribuição;

• umidade relativa (UR) durante o processamento, armazenamento e distribuição;

• exposição à luz (UV e IV) durante o processamento, armazenamento e distribuição;

• contagem microbiana ambiental durante o processamento, armazenamento e distribuição;

• composição da atmosfera dentro das embalagens;

• tratamento térmico posterior (por exemplo, reaquecer ou cozinhar antes do consumo);

• manuseio do consumidor.

Os fatores intrínsecos e extrínsecos podem operar de forma interativa e, muitas vezes, imprevisível, inibindo ou estimulando uma série de processos que limitam o shelf life.

De acordo com Higa, a composição do alimento e suas características intrínsecas influenciam diretamente a forma e a velocidade de deterioração do produto, impactando no seu shelf life. Dessa forma, alterações de formulação, seja em quantidade de ingredientes já utilizados, ou substituição de ingredientes, podem ser uma das vias para uma maior estabilidade de shelf life.A matéria-utilizada deve ser de boa qualidade, além de ser armazenada e manipulada correntemente, segundo as Boas Práticas de Fabricação (BPF). A utilização de matérias-primas de má qualidade, (por exemplo, matérias-primas com altas contagens microbiológicas) pode colocar em risco a segurança do alimento e também impactar as características sensoriais”, destaca a Analista de Serviços Técnicos da Kemin.

Além disso, o método de processamento deve ser corretamente delineado e dimensionado, de forma a promover as transformações necessárias e adequadas no alimento para torná-lo seguro e deixá-lo com as características sensoriais desejáveis. “O tipo de embalagem utilizado também influenciará muito na manutenção da qualidade do alimento ao longo do shelf life. Cada tipo de produto necessita de um tipo específico de embalagem, que garanta os níveis de proteção exigidos por aquele alimento”, ressalta Higa, acrescentando que o armazenamento deve garantir que o produto seja alocado e transportado em condições adequadas de temperatura e exposição à luz, além de garantir que nenhum dano seja exercido na embalagem de forma a comprometer essa barreira. Um armazenamento inadequado pode anular todo o cuidado tomado nas etapas anteriores.

Fatores físicos, químicos e biológicos da deterioração dos alimentos

A deterioração é um processo natural pelo qual os alimentos perdem gradualmente sua cor, textura, sabor, qualidades nutricionais e comestibilidade. Considerando a vida própria, os alimentos podem ser classificados em perecíveis, semi perecíveis e não perecíveis.

Alimentos que possuem vida de prateleira variando de vários dias a cerca de três semanas são conhecidos como perecíveis. Leite e laticínios, carnes, aves, ovos e frutos do mar são alguns exemplos. Se técnicas especiais de conservação não forem aplicadas, os alimentos podem estragar imediatamente.

Diversos alimentos podem ser conservados por muito tempo (cerca de seis meses) em condições adequadas de armazenamento. Esses alimentos são conhecidos como semi perecíveis e incluem legumes, frutas, queijos e batatas.

Já os alimentos naturais e processados que têm vida útil indefinida são chamados de alimentos não perecíveis e podem ser armazenados por vários anos. Feijão, nozes, farinha, açúcar, frutas enlatadas, maionese e pasta de amendoim são alguns exemplos desse tipo de alimento.

A deterioração dos alimentos pode ser causada por fatores físicos, microbiológicos e químicos.


A deterioração física ocorre devido a mudanças físicas ou instabilidade. Perda ou ganho de umidade, migração de umidade entre diferentes componentes e separação física de componentes ou ingredientes são alguns exemplos. Os principais fatores que afetam a deterioração física são o teor de umidade, a temperatura, o crescimento de cristal e a cristalização.

A deterioração microbiana é uma fonte comum de deterioração de alimentos que ocorre devido a ação de microrganismos. É também a causa mais comum de doenças transmitidas por alimentos. Os alimentos perecíveis são frequentemente atacados por diferentes microrganismos, cujo crescimento da maioria deles pode ser evitado ou prolongado ajustando a temperatura de armazenamento, reduzindo a atividade de água, diminuindo o pH, usando conservantes e embalagens adequadas.

Já as reações químicas e bioquímicas que ocorrem naturalmente em alimentos levam a resultados sensoriais desagradáveis. Alimentos frescos podem sofrer alterações elementares de qualidade causadas por crescimento microbiano e metabolismo que resulta em alterações de pH; compostos tóxicos; e/ou oxidação de lipídios e pigmentos na gordura, que resulta em sabores e descoloração indesejáveis. A deterioração química está inter-relacionada com as ações microbianas. No entanto, os fenômenos de oxidação são de natureza puramente química e também dependentes de variações de temperatura.

Mônica Higa observa que a reação de oxidação, principalmente quando em um grau mais avançado, favorece o surgimento de sabores e odores indesejáveis, o que, muitas vezes, pode limitar o shelf life de um produto. “A manutenção da estabilidade oxidativa vai proporcionar que as características sensoriais do alimento sejam preservadas, de forma a entregar um produto dentro dos padrões de qualidade desejados. Um controle eficiente da reação de oxidação, através do uso de antioxidantes, pode, inclusive, aumentar o shelf life de um alimento”, explica.

Já a manutenção da estabilidade microbiológica, tratando-se de microrganismos patógenos, garantirá que o alimento, ao ser armazenado nas condições especificadas e consumido dentro do período estipulado, não ofereça riscos à saúde do consumidor. “Para microrganismos deteriorantes, a manutenção da estabilidade microbiológica evita o surgimento de alterações no produto que prejudicariam o seu aspecto visual e sensorial”, alerta Higa.

Para a escolha do melhor sistema para promover a estabilidade oxidativa e microbiológica, Higa dá um conselho importante: “No processo de escolha do sistema antioxidante ou antimicrobiano que melhor se adeque ao produto, inicialmente, deve-se ter uma boa clareza de qual é o tipo e a dimensão do desafio que se busca superar. Deve-se entender se é um desafio relacionado à deterioração físico-química ou deterioração microbiana, como e o quanto essas reações estão afetando a vida útil e qual o resultado que se necessita ou espera atingir ao controlar essas reações. Em outras palavras deve-se conhecer de onde está partindo e onde se deseja chegar”. A Analista de serviços Técnicos da Kemin, ressalta que com esses pontos mapeados, os principais aspectos a serem considerados para a escolha são: composição e ingredientes utilizados no alimento, aspecto físico e solubilidade da solução antioxidante ou antimicrobiana, método de aplicação, necessidade de utilização de produtos naturais, necessidade de adequação às alegações nutricionais (por exemplo, redução de sódio) e permissão regulatória de utilização, entre outros pontos.

As novas tecnologias de conservação que ampliam o shelf life

Os alimentos são substâncias orgânicas consumidas para fins nutricionais que podem ser de origem vegetal ou animal, e que contêm umidade, proteínas, lipídios, carboidratos, minerais e outras substâncias orgânicas, portanto, sofrem deterioração devido a ações microbianas, químicas ou físicas, assim como os seus valores nutricionais, cor, textura e comestibilidade são suscetíveis à deterioração. Portanto, os alimentos devem ser conservados para manter sua qualidade por mais tempo.

A conservação de alimentos é definida como os processos ou técnicas realizadas para manter os fatores internos e externos que podem causar a deterioração dos alimentos. Seu principal objetivo é aumentar a vida útil, mantendo os valores nutricionais originais, cor, textura e sabor.

Técnicas convencionais de conservação de alimentos, como secagem, congelamento, resfriamento, pasteurização e preservação química, estão sendo usadas de forma abrangente em todo o mundo. Entre estas, a pasteurização é a técnica de conservação física mais conhecida e utilizada. Consiste no aquecimento do alimento a uma temperatura específica para destruir microrganismos e enzimas causadores de deterioração. Quase todas as bactérias patogênicas, leveduras e bolores são destruídos por este processo, resultando no aumento da vida útil dos alimentos.

A eficiência da pasteurização depende da combinação temperatura-tempo, a qual é baseada principalmente nos estudos de tempo de morte térmica de microrganismos resistentes ao calor. Com base na temperatura e exposição ao calor, a pasteurização pode ser categorizada como cuba (lote), alta temperatura e curto tempo (HTST) e ultra-alta temperatura (UHT).

A pasteurização por lote é adequada para pequenas plantas, com capacidade de 100 a 500 galões. Requer supervisão constante para evitar superaquecimento, excesso de retenção ou queima. A pasteurização de curto prazo de alta temperatura (HTST) é um processo contínuo, com sistema de controle sofisticado, bomba, dispositivos ou válvulas de desvio de fluxo e equipamento de trocador de calor. Estas duas técnicas são efetivas contra microrganismos patogênicos.

Para inativar os esporos termorresistentes, a pasteurização de ultra-alta temperatura (UHT) é a mais eficaz. Durante o tratamento térmico de alimentos, ocorrem mudanças físicas, químicas ou biológicas mínimas. Após o aquecimento, os produtos são embalados assepticamente em recipientes estéreis. Os produtos pasteurizados UHT apresentam vida útil mais longa do que outros produtos pasteurizados.

Contudo, para atender à crescente demanda dos consumidores, o setor de conservação e processamento de alimentos vem se expandindo de forma acelerada, com avanços científicos contribuindo para a evolução e inovação das tecnologias existentes. Entre as mais recentes destacam-se o tratamento com irradiação; tecnologia de alta pressão hidrostática; campo elétrico pulsado; tratamento com ultrassom; tratamento com ozônio; e nanotecnologia.

A irradiação é um processo físico no qual a substância sofre uma dose definida de radiação ionizante, que pode ser natural ou artificial. A radiação ionizante natural geralmente inclui raios X, raios gama e radiação ultravioleta (UV) de alta energia; a gerada artificialmente consiste de elétrons acelerados e radiação secundária induzida.

Essa tecnologia é usada em 40 países, em mais de 60 alimentos diferentes. Seu efeitos incluem desinfestação de grãos, frutas e hortaliças; melhora na vida de prateleira de frutas e hortaliças pela inibição da brotação ou pela alteração da sua taxa de maturação e senescência, e vida dos alimentos pela inativação de organismos deteriorantes; e melhoria na segurança dos alimentos pela inativação de patógenos de origem alimentar.

De acordo com os limites regulamentares, a dose de radiação ionizante fornecida aos alimentos é medida em quilos de cinzas (kGy), sendo que uma cinza equivale a dose de energia ionizante absorvida por 1 kg de material irradiado. Os parâmetros nutricionais, como lipídios, carboidratos, proteínas, minerais e a maioria das vitaminas, permanecem inalterados mesmo em altas doses.

A tecnologia de alta pressão hidrostática, ou processamento de pressão ultra-alta (HPP), envolve a atribuição de pressão de até 900 MPa para eliminar microrganismos em alimentos. Esse processo também inativa a deterioração dos alimentos, retarda o início dos processos de deterioração química e enzimática e retém as importantes características físicas e físico-químicas dos alimentos.

A tecnologia HHP tem o potencial de servir como um importante método de conservação sem degradar vitaminas, sabores e moléculas de cor durante o processo. Frescura e sabor melhorado com alto valor nutricional são características deste processo, que segue o princípio de Le Chatelier e o princípio isostático. De acordo com o princípio de Le Chatelier, fenômenos bioquímicos e físico-químicos em equilíbrio são acompanhados pela mudança de volume e, portanto, influenciados pela pressão. Já o princípio isostático baseia-se na transmissão de pressão instantânea e uniforme em todos os sistemas alimentares, independentemente da forma, tamanho ou geometria dos produtos.

Os processos HHP afetam todas as reações e mudanças estruturais em que uma mudança de volume está envolvida. O efeito combinado de quebra e permeabilização da membrana celular mata ou inibe o crescimento de microrganismos. As células vegetativas são inativadas a uma pressão de aproximadamente 3.000 bar à temperatura ambiente, enquanto a inativação de esporos requer uma pressão muito mais alta em combinação com o aumento da temperatura de 60°C a 70°C. O nível de umidade é extremamente importante neste contexto, pois pouco efeito é perceptível abaixo de 40% de umidade.

O processamento de alimentos com campo elétrico pulsado (PEF) é definido como uma técnica na qual o alimento é colocado entre dois eletrodos e exposto a um campo pulsado de alta tensão (20 a 40 kV/cm). Geralmente, o tempo de tratamento do PEF é inferior a um segundo. A baixa temperatura de processamento e o curto tempo de residência deste processo permitem uma inativação altamente eficaz de microrganismos, mantendo o sabor, aroma e cor dos alimentos, além de não ser tóxica.

O tratamento com ultrassom envolve o uso de ondas sonoras de alta intensidade e frequência que são passadas para os alimentos. É uma tecnologia eficiente é amplamente utilizada devido a simplicidade no uso do equipamento e ao baixo custo em comparação com outros instrumentos...




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