A atmosfera controlada é usada em alimentos para controle de insetos e microrganismos, ou ainda, preservando por mais tempo as características sensoriais do produto. A atmosfera controlada, é uma técnica semelhante à atmosfera modificada, porém a um controle mais rigoroso e preciso nas concentrações dos gases no ambiente onde os grãos estão armazenados, que devem ser monitoradas e corrigidas durante o período de armazenamento ou tratamento.

A atmosfera modificada, por sua vez, pode ser descrita quando se expõe o alimento a uma mistura de gases diferente da convencional (como encontrada na natureza) dentro de um local hermético com o objetivo de favorecer a manutenção da qualidade do produto estocado. Dentre alguns exemples de gases utilizados na tecnologia de armazenamento temos principalmente o uso do oxigênio, gás carbônico e nitrogênio. A tecnologia costuma ser usada em alimentos para controle de insetos e microrganismos, ou ainda, preservando por mais tempo as características sensoriais do produto.

O ar ambiente é composto por uma mistura de gases. Cada gás possui sua participação em percentual do volume em massa do total de todos os gases que compõem a atmosfera que respiramos, podendo existir pequenas variações de acordo com cada região e altitude em que for analisado.

Normalmente, podemos falar que a atmosfera terrestre é composta por:

1. Nitrogênio – N₂ (78%)
2. Oxigênio – O₂ (21%)
3. Argônio – Ar (0,93%)
4. Dióxido de carbono – CO₂ (0,039%)
5. Outros gases: neônio, metano, hidrogênio, criptônio, hélio e ozônio (0,031%)

Quando se aumenta ou se diminuí a participação de um determinado gás, estamos alterando o que é normal na natureza. E essa nova mistura de gases é chamada de “atmosfera modificada”.

Vantagens da indústria de alimentos ao utilizar esta tecnologia?

Para responder a esta pergunta, é necessário entender primeiro que todo alimento que é produzido no campo, ou na indústria, é condenado a estragar. E isso é o destino natural de qualquer alimento.

Se imaginarmos que quando a indústria produz e embala um alimento, a atmosfera que vai estar presente dentro do produto é exatamente a mesma presente na natureza. Microrganismos normalmente presentes na natureza como vírus, bactérias, bolores e leveduras continuarão vivos e ativos dentro da embalagem, realizando um processo enzimático, alguns produzindo toxinas prejudiciais a saúde e outros degradando alimentos. Microrganismos se multiplicam na mesma velocidade com que eles estão acostumados a se reproduzirem no meio ambiente.

Alguns desses microrganismos gostam de oxigênio, e outros, não toleram o oxigênio. Então, toda vez que mexemos nesse equilíbrio de gases, vamos eliminar alguns microrganismos e preservar outros. Por exemplo: a maioria das bactérias que contaminam os alimentos precisam do oxigênio para sobreviver.

Então, quando diminuímos a concentração do oxigênio e aumentamos o gás carbônico, por exemplo, em um produto acondicionado dentro de uma embalagem, consequentemente, reduzimos o processo de crescimento desses microrganismos, aumentando assim, o tempo de prateleira do alimento (vida-útil). Desta forma, na atmosfera modificada enriquecida com oxigênio ou gás carbônico, você altera a participação desses gases com o objetivo de fazer com que o microrganismo não tenha aquilo que ele está acostumado e necessita para se reproduzir.

Uma coisa que precisa ser entendido, é que o ozônio é um excelente biocida e tem uma função mais direta nos microrganismos promovendo sua eliminação e agindo sobre enzimas e toxinas através de uma oxidação ativa de forma rápida e eficiente. Dependendo do microrganismo-alvo, a exposição dele a uma atmosfera modificada rica em ozônio reduzirá a contaminação, podendo até eliminar, a sua existência.

Os produtos perecíveis são os que mais utilizam esta tecnologia modificada por possuírem tempo de vida curto como: carnes, aves, peixes, frutos do mar, frutas, legumes, verduras, pães e produtos lácteos.

Outro aspecto que deve ser observado é que o tempo de prateleira (Shelf Life) de frutas, legumes e verduras pode ser modificado de acordo variáveis como:

1. Temperatura: ao refrigerar produtos em temperaturas baixas interferem na velocidade de crescimento de microrganismos aumentando o seu tempo de prateleira,
2. Reserva de energia: nível de combustível. Por exemplo: verduras tem uma baixa reserva de energia e uma batata que tem grande reserva de energia que é o amido.
3. Taxa respiratória do vegetal: Alguns vegetais têm taxas metabólicas diferentes em função da superfície específica, quantidade de estômato que determina a característica fisiológica. Por exemplo: uma uva tem taxa respiratória baixa, já o tomate tem taxa respiratória mais alta.
4. Qualidade e nível de maturação da matéria-prima.
5. Técnica de processamento antes do embalamento: Manuseio correto, evitando batidas que danifiquem fisicamente os produtos somado a eficiência na lavagem, limpeza e sanitização para reduzir a carga de microrganismos.

Tipos de embalagem de atmosfera modificada

As embalagens de produtos com o objetivo de aumento de tempo de prateleira são divididas em dois tipos:

1. Atmosfera Modificada Passiva (ATP): normalmente possuem microfuros (perfurados a laser) ou macrofuros produzidas cada um por diferentes polímeros adequados para cada tipo de produto ou material. O objetivo desta embalagem é permitir com que o produto respire. Alguns produtos possuem metabolismos mesmo após embalados. Grande parte dos frutos, mesmo após de colhidos, possuem metabolismos, absorvendo o oxigênio e liberando gás carbônico. Embalar este tipo de produto em uma embalagem fechada vai causar um déficit de oxigênio. O aumento do CO₂ dentro da embalagem está associado ao aumento da atividade respiratória do fruto que promove o aumento na produção de etileno. Quando frutos que liberam etileno no mesmo ambiente que outros frutos, eles podem aumentar a taxa de maturação desses frutos ao redor. Isso ocorre porque o etileno atua como um sinal químico que estimula a produção de enzimas responsáveis pela maturação, promovendo mudanças como o amolecimento e a mudança de cor dos frutos.
2. Atmosfera Modificada Ativa. Possuem uma grande barreira com o objetivo de impedir perda de água ou contaminação do produto quando exposto no ambiente de venda ao consumidor. Algumas embalagens utilizam o vácuo a fim retirar gases para reduzir o metabolismo dos frutos. Este tipo de embalagem é extremamente eficiente para produtos que não respiram, como carnes e castanhas.

Atmosfera controlada com ozônio

Conforme descrito anteriormente, alguns microrganismos presentes em alguns tipos de alimentos se desenvolvem na presença de oxigênio, acelerando o processo de degradação do alimento. Existe muita dúvida se podemos usar o ozônio nesse caso. E, a resposta é “sim”.

Normalmente usar uma atmosfera modificada “rica em oxigênio” irá estimular o crescimento desses microrganismos degradando mais rápido o alimento. Mas, aplicando uma atmosfera controlada “rica em ozônio” dentro da embalagem o resultado será diferente. Isto se deve ao fato de o ozônio conseguir eliminar esses microrganismos e, após alguns minutos, o ozônio degrada-se em oxigênio. Sem microrganismos vivos para crescerem na presença do oxigênio, o produto irá durar um tempo maior, atingindo o objetivo desejado.

Um bom exemplo disso, é o uso do ozônio em vinhos no momento do envaze. Sabemos que a presença de oxigênio estimula atividades de microrganismos que, por sua vez, prejudicam rapidamente a qualidade do vinho. O ozônio, por sua vez, aumenta o tempo de prateleira e realça as características sensoriais da bebida. Motivo este, que fizeram com que as maiores vinícolas do mundo implantassem o ozônio em seus processos de produção, envase, pasteurização e higienização de embalagens, equipamentos, tanques e tonéis.

Vantagem da atmosfera controlada com ozônio

Dentre as principais vantagens do uso da atmosfera controlada com ozônio, destacam-se:

1. Aumento de tempo de prateleira: toda empresa de alimentos deseja melhorar o prazo de validade dos seus produtos. Para isso ocorrer, precisam reduzir a carga microbiana nos alimentos e embalagens. E é exatamente nisso, que o ozônio gasoso entra;
2. Ação rápida na inativação de microrganismos;
3. Não afeta características sensoriais na maioria dos produtos
4. Degradação do ozônio rapidamente em oxigênio;
5. Inativa enzimas que são naturais em processos de degradação do alimento e bebidas;
6. Inativa gás etileno reduzindo a velocidade do processo de amadurecimento de frutos;
7. Inativa gás amônia, retirando mau cheiro de pescados, frutos do mar e carnes;
8. Manter características sensoriais do produto mantendo um aspecto de produto mais

Fatores que influenciam o desempenho atmosfera controlada com ozônio

A aplicação do ozônio em produtos secos, como grãos, folhagens e farináceos também tem demonstrado resultados eficientes. Por ser um poderoso agente oxidante investigações científicas apontam o ozônio gasoso como uma alternativa ao uso do gás fosfina (PH₃) para controle de pragas em grãos armazenados. O ozônio gasoso apresenta um comportamento difusivo através de meios porosos constituídos de grãos e materiais particulados.

Quando em contato com o alimento a granel o transporte do ozônio gasoso ocorre em duas fases: Em um primeiro momento o ozônio é consumido pelo alimento e posteriormente esta taxa de degradação reduz e o alimento consome menos ozônio, permitindo um aumento de concentração e a dinâmica que o gás percola através da massa de grãos.

O tempo de meia-vida do ozônio gasoso no ar é de 20-50 min e este tempo é reduzido quando em contato com o alimento. Devido ao tempo de meia-vida curto em condições ambientes o ozônio deve ser aplicado no próprio local onde é gerado.

O ozônio tem sido eficiente no manejo de pragas, quando transportado através da massa do produto tratado por meio de movimentação forçada de ar. Mendez et al. (2003) verificaram os efeitos da exposição dos grãos de trigo, arroz, soja e milho de pipoca ao ozônio gasoso na concentração de 50 ppmv por um período de 30 dias em caixas plásticas de 0,025 m³. Na base destas caixas foram instaladas telas metálicas para sustentação dos grãos e formação de um plenum (espaço vazio deixado na parte de baixo de silos metálicos) para melhor distribuição do ozônio gasoso. Neste estudo foi constatado que a velocidade de reação do ozônio gasoso com os grãos é diretamente proporcional à velocidade intersticial do ar que está transportando o gás.

A geometria de equipamentos e instalações industriais para aplicação do ozônio gasoso para desinfestação de alimentos armazenados não é nenhum desafio. A estrutura mínima necessária é composta por:

• fonte de oxigênio;
• gerador de ozônio industrial e uma câmara hermética de tratamento podendo ser um container;
• câmara de lona ou silo metálico.

Além disso todos os sistemas que são utilizados para secagem de produtos a granel podem ser adaptados para aplicação do ozônio gasoso.

Vale lembrar que o a aplicação de ozônio em contêiner ou câmara de lona não garante uma distribuição homogênea do gás em toda massa de produto. Assim, como ocorre em outros fumigantes como fosfina. O tratamento com ozônio nestas estruturas apesar de não ser 100% eficiente como as empresas gostariam, mas podem ser uma boa alternativa, visto que eficiência do ozônio é maior com períodos de exposição em bem menores do que o tratamento convencional com gás fosfina que é de 7 a 14 dias.  Com ozônio esse tempo pode ser reduzido e realizado em menor de 1 dia.

Desta forma, se o objetivo da empresa é substituir o tratamento com fosfina pelo ozônio, a aplicação do ozônio precisa garantir que a temperatura no interior do contêiner ou câmara de lona sejam menores que 50ºC. Uma boa solução é colocar o equipamento na sombra ou realizar durante o período noturno.

É muito importante entender que as dosagens e tempos de exposição da fosfina usados por muitas empresas possuem baixa letalidade. A FAO (Food and Agriculture Organization) dos EUA e o próprio MAPA (Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento) brasileiro afirmam que a dosagem de fosfina recomendada para fumigação de produtos agrícolas com um coeficiente de letalidade de 50% da população de insetos possui dosagem em média de 3g/m³.

O primeiro passo é garantir a segurança das pessoas, por isso a aplicação deve sempre ser realizada em local hermético. Após o tratamento, um período deve ser aguardado para que o ozônio seja degradado, antes da abertura da câmara de tratamento.

Diversas pesquisas científicas já demonstraram que o ozônio quando aplicado na dosagem e tempo de exposição corretos atingem letalidade superior ao gás fosfina. Porém o ozônio é um gás. E, assim como todo fumigante, funcionará se atingir a superfície a ser tratada. Produtos a granel com granulometrias maiores são mais fáceis de tratar do que produtos embalados. Assim como embalagens com boa permeabilidade como ráfia e juta.

Um bom tratamento depende muito de conhecer o produto e escolher a melhor estratégia de aplicação garantindo uma boa distribuição do ozônio em toda a massa de produtos.

Algumas estratégias de aplicação de ozônio ajudam na busca por resultados melhores.

Abaixo, são descritas algumas variáveis que podem interferir no tratamento com ozônio:

1. Granulometria do produto tratado (ex: grãos, flocos, folhagens e pó). Quanto maior o espaço intergranular menor será a resistência de penetração do ozônio gasoso. Um trigo com casca é mais fácil de tratar do que farinha de trigo.
2. Porosidade do material. Cada produto agrícola possui uma porosidade. Produtos muito porosos consumirão o ozônio gasoso não só na sua superfície, mas também, no interior do grão em razão da maior superfície de contato.
3. Concentração do gás (mg/L ou ppm). Assim como ocorre em outros fumigantes, a eficiência do tratamento com o ozônio está diretamente relacionada com a concentração. Quanto maior a concentração de ozônio, maior será a mortalidade dos insetos e controle de fungos.
4. Volume de massa tratada (kg) – taxa de utilização da estufa. Quanto maior o volume de massa a ser tratada, maior quantidade de ozônio será necessário. Outro ponto importante é o que chamamos de taxa de utilização da estufa. Deixar um espaço vazio dentro da estufa é uma excelente alternativa, pois melhora a dispersão do gás na câmara resultando em um tratamento melhor.
5. Tamanho do gerador. Cada gerador possui uma capacidade específica de produção (g/h). Quanto maior for a produção do equipamento mais rápido o resultado será alcançado.
6. Tempo de tratamento. O tempo de exposição é importante durante o tratamento. Quanto maior o tempo de exposição, melhores serão os resultados.
7. A temperatura da câmara de tratamento também interfere nos resultados dos tratamentos. O ozônio possui tempo de meia-vida muito curto quando exposto em temperaturas superiores a 40°C.

Tipo de embalagem (ráfia, juta, papel kraft, polipropileno etc.). Uma embalagem com menor barreira física facilita a penetração do ozônio gasoso dentro da embalagem aumentando a eficiência do tratamento. Algumas embalagens permitem que o produto “respire” e permite que o produto seja tratado embalado. Mas existem outros tipos de embalagens não permitem troca gasosa (embalagens impermeáveis) onde o ozônio não penetra tornando ineficaz o tratamento.

As pessoas acreditam que terão bons resultados aplicando dosagens elevadas de ozônio. Mas, um bom projeto que garanta uma boa distribuição, permite com que o ozônio chegue na superfície, ou material tratado, atingindo de forma mais eficiente os objetivos desejados.

Se tomarmos como exemplo que a eficiência de um forno não depende somente do queimador e sim do dimensionamento das dimensões, material usado e isolamento. Se colocássemos um queimador em uma sala de tijolos que nunca teríamos a mesma eficiência de um forno projetado para isso.

Autores:

Vivaldo Mason Filho

Alexandre Momesso

Marcus Vinicius de Assis Silva