A tecnologia de atmosfera modificada em alimentos pode ser resumida quando expomos o alimento dentro de um local hermético, normalmente a própria embalagem do produto, e mudamos a participação de um determinado gás que está presente na nossa atmosfera.

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

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 aumentamos ou diminuímos a participação de um determinado gás, alterando o que é normal na natureza, costumamos chamar de “atmosfera modificada”.

Que vantagem leva uma indústria de alimentos ao utilizar esta tecnologia nos alimentos que ela produz?

Para responder 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 final é exatamente a mesma presente na natureza. E, portanto, bactérias e outros microrganismos normalmente presentes na natureza como vírus, bolores e leveduras continuarão vivos e ativos, realizando um processo enzimático, alguns produzindo toxinas, outros degradando alimentos. Este conjunto de 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, que não toleram o oxigênio. Então, toda vez que mexemos nesse equilíbrio de gases, vamos estar eliminando alguns microrganismos e preservando outros. Por exemplo: a maioria das bactérias que estragam os alimentos são bactérias que 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. Desta forma, na atmosfera modificada com oxigênio ou gás carbônico, acontece a alteração da participação desses gases com o objetivo de fazer com que o microrganismo não tenha aquilo que ele está acostumado e necessita para se reproduzir.

O ozônio tem uma função mais direta nos microrganismos promovendo sua eliminação e agindo sobre enzimas e toxinas através de uma oxidação ativa de forma rápida. Dependendo do microrganismo-alvo, a exposição dele a uma atmosfera modificada rica em ozônio reduzirá, podendo até eliminar, a sua existência dentro da embalagem.

Os produtos perecíveis são os que mais utilizam esta tecnologia por possuírem tempo de vida curto como:

  • carnes,
  • aves,
  • peixes,
  • frutos do mar,
  • frutas,
  • legumes,
  • verduras,
  • pães
  • produtos lácteos.

Efeitos e objetivos da atmosfera modificada

Cada tipo de gás tem um determinado efeito nos alimentos:

  1. O aumento do dióxido de carbono (CO2) é eficaz na inibição de microrganismos comuns no ar, reduzindo a atividade microbiológica e também o valor do pH no interior da embalagem.
  2. Já o oxigênio é frequentemente utilizado para manter a respiração de hortaliças, frutas frescas e alimentos minimamente processados aumentando o tempo de conservação destes produtos depois de embalados mantendo o seu aspecto fresco.
  3. O nitrogênio é um gás inerte (não reage com outros gases), usado para eliminar o ar do interior da embalagem e evitar a oxidação. Esse gás também vem sendo usado para manter o volume interno da embalagem, evitando que esmague os produtos dentro dela (embalagem de biscoitos, salgadinhos e água mineral).
  4. O argônio também é um gás inerte, muito usado para preservar a qualidade de garrafas de vinhos após abertas.
  5. O ozônio vai ter uma função mais ativa eliminando microrganismos e se transformando rapidamente em oxigênio após alguns minutos.

A especificação para escolher o tipo embalagem com atmosfera modificada para frutas e hortaliças frescas e minimamente processadas é muito complexa, pois diferente de outros alimentos, estes produtos continuam respirando, alguns amadurecendo e perdendo água mesmo após a colheita até sua comercialização. Depois do processo de embalagem, as frutas e hortaliças consomem oxigênio e produzem gás carbônico e vapor d’água. Se houver um equilíbrio entre o oxigênio e o dióxido de carbono no interior da embalagem, poderá se criar, de forma passiva, uma atmosfera modificada favorável para a conservação destes alimentos.

O princípio de conservação de vegetais por meio de atmosfera modificada é diferente daqueles produtos que não “respiram”, como: carne, massas e queijos. No caso dos alimentos que respiram, a tecnologia visa retardar a respiração, o amadurecimento, o envelhecimento, a perda de clorofila, a perda de umidade, o escurecimento enzimático e, consequentemente, as alterações de qualidade advindas destes processos.

Devemos lembrar que o oxigênio é importante dentro do processo. Retirar totalmente o oxigênio de uma embalagem de carne vermelha a fim de aumentar o tempo de prateleira do produto final é uma decisão muito ruim. Pois, o próprio oxigênio é importante para manter o aspecto desejável de carnes vermelhas que é a própria cor vermelha. O mesmo ocorre com frutas, onde o objetivo é manter as características de frescor.

Pesquisadores na área de microbiologia de alimentos têm demonstrado que a atmosfera modificada prolonga a validade comercial de diversos alimentos, porém, não é suficiente para eliminar de forma efetiva os microrganismos deteriorantes e principalmente os patogênicos. O gás ozônio pode ser usado para este fim, e de acordo com os resultados científicos, têm demonstrado eficiência na produção de alimentos seguros.

O maior desafio das empresas de alimentos é encontrar uma atmosfera modificada dosando uma “mistura de gases” que vai trazer o melhor resultado para cada produto. Quando uma empresa descobre uma sua “receita ideal” usam isto como diferencial de mercado e guardam essa informação a sete chaves, principalmente da sua concorrência.

Sendo assim, a atmosfera modificada em alimentos, muitas vezes é baseada em testes e estudos desenvolvidos dentro das próprias empresas onde o especialista altera as proporções nas quantidades necessárias para atingir o objetivo desejado sem perder as características sensoriais dos produtos, criando uma atmosfera para cada produto.

Atmosfera modificada com ozônio

Conforme falamos, alguns microrganismos presentes em alguns tipos de alimentos gostam de oxigênio. Existe muita dúvida se podemos usar o ozônio nesse caso? E a resposta é “sim”.

Usar uma atmosfera modificada “rica em oxigênio” estimulará o crescimento desses microrganismos. Mas, aplicando uma atmosfera modificada “rica em ozônio” dentro de uma embalagem, o ozônio eliminará esses microrganismos. E, após alguns minutos, mesmo o ozônio se degradando em oxigênio, não existirá microrganismos vivos para serem estimulados pelo oxigênio.

Um bom exemplo disso é o uso do ozônio em vinhos. Sabemos que a presença de oxigênio estimulará atividades de microrganismos que, por sua vez, prejudicam rapidamente a qualidade do vinho. O ozônio, por sua vez, aumentará 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 armazenamento.

Vantagem da atmosfera modificada com ozônio

Dentre as principais vantagens do uso da atmosfera modificada com ozônio, destacamos:

  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 gás ozônio entra;
  2. Ação rápida na inativação de microrganismos;
  3. Não afeta características sensoriais da grande maioria dos produtos
  4. Degradação do ozônio rapidamente em oxigênio;
  5. Inativa enzimas que são naturais em processos degradação do alimento e bebidas;
  6. Inativa gás etileno reduzindo a velocidade processo de amadurecimento de frutos;
  7. Inativa gás amônia, retirando mau cheiro de pescados, frutos do mar e carnes;
  8. Manter características sensoriais e às vezes realçar as características sensoriais devolvendo um aspecto de produto mais

Aplicação de atmosfera modificada com ozônio usando seladoras a vácuo

As seladoras a vácuo com atmosfera modificada é sem dúvida, a opção mais segura e mais usada para aplicar uma atmosfera rica em ozônio em um produto dentro de uma embalagem.

O equipamento de atmosfera modificada com ozônio funciona em 3 etapas:

  • Com a ajuda de uma bomba de vácuo, o equipamento retira o ar presente dentro da embalagem.
  • O equipamento insere uma “mistura de gases” rica em ozônio;
  • O equipamento lacra a embalagem.

O principal objetivo que as empresas buscam com esta tecnologia é aumentar o tempo de conservação dos alimentos, evitando com que estes sofram alterações em suas propriedades sensoriais, como cor, aroma e sabor. Alimentos em contato com o ar, podem ser expostos às ações de fungos e bactérias. A aplicação dentro de uma embalagem, de uma atmosfera rica em ozônio, proporciona o aumento da durabilidade dos alimentos sem o uso de conservantes químicos. Desta forma não altera o sabor, o aroma, a cor e as qualidades nutricionais do alimento.

Alguns cuidados devem ser tomados para usar ozônio em seladoras a vácuo. O gás ozônio é um gás oxidante e pode reagir com alguns materiais plásticos, vedações, metais e componentes que não sejam compatíveis com o ozônio.

Sendo assim, é aconselhável que o fabricante da seladora seja consultado antes de qualquer tentativa de aplicar o ozônio.

As principais características que deverão ser observadas no equipamento são:

  1. Sistema de vedação com material resistente ao ozônio;
  2. Bomba de vácuo de inox com palheta de grafite. Nunca utilize bombas que contenha óleo;
  3. Instalação de sistema de destruição de ozônio entre cada embalagem.

Aplicação de atmosfera modificada com ozônio em câmaras hipobáricas

O uso de câmaras hipobáricas para tratar alimentos com ozônio é uma excelente alternativa em produtos embalados. Os alimentos que não respiram, como carnes e derivados, costumam ser embalados em filmes de baixa permeabilidade aos gases, neste caso, a aplicação de atmosfera modificada com ozônio é nula, pois mesmo aplicando o gás dentro da câmara ele não consegue penetrar no interior da embalagem.

Já, em alimentos que respiram, como grãos, farinhas e outros produtos agrícolas, que costumam ser acondicionados em embalagens que permitem troca gasosa como sacos de ráfia, juta e embalagens de papel kraft e outras embalagens plásticas que possibilitam troca gasosa possuem excelente permeabilidade. Sendo assim, produtos acondicionados em embalagens, que permitem a troca gasosa com outros gases, também permitem a penetração do gás ozônio.

As câmaras hipobáricas de alimentos são construídas com o objetivo de expor alimentos e outros materiais em pressões menores que a pressão atmosférica. Este tipo de equipamento funciona de maneira completamente oposta das câmaras hiperbáricas que trabalham com pressão positiva.

A aplicação do gás ozônio em câmara hipobárica funciona da seguinte forma:

  1. o alimento embalado é submetido dentro da câmara;
  2. com a ajuda de uma bomba de vácuo, retira-se o ar da câmara monitorando a redução da pressão até atingir a pressão desejada. A pressão não poderá comprometer a capacidade estrutural da câmara;
  3. com a injeção do gás ozônio, a pressão da câmara hipobárica tenderá a se igualar a pressão atmosférica;
  4. após a injeção do gás, aguarda-se um período de ação do ozônio;
  5. repete-se o processo por algumas vezes até que o objetivo (redução de carga microbiana, degradação de agrotóxicos, detoxificação de micotoxinas, fumigação de insetos) seja alcançado.

Dentre as principais vantagens da utilização de pressões baixas, destacamos:

  1. com a retirada do ar atmosférico, maior quantidade gás ozônio caberá dentro da câmara;
  2. ao retirar o ar de dentro da câmara, também é retirado de dentro das embalagens e também dos poros alimento a ser tratado. Em baixas pressões, facilitam a penetração do gás ozônio nas embalagens, pelo espaço intergranular e pela porosidade do alimento conseguindo atingir todas as superfícies;
  3. a distribuição do ozônio em uma atmosfera modificada é homogênea, fazendo o ozônio chegar em todos os espaços inclusive no interior de embalagens de forma mais eficiente;
  4. maior segurança do tratamento, pois não existem riscos de vazamentos de gás ozônio da câmara, pois a pressão externa é sempre maior.

Após a injeção, o ozônio reagirá com todas as superfícies, embalagens e alimentos existentes dentro da câmara. Parte do ozônio injetado na câmara será consumido pelo alimento tratado, e outra parte, se degradará em oxigênio naturalmente após alguns minutos. Motivo este, que seja necessário que o processo seja repetido várias vezes.

Aplicação de atmosfera modificada com ozônio em câmaras frias e resfriadas

A aplicação de atmosfera modificada rica em gás ozônio para a preservação de alimentos começa com a esterilização do ar. A estrutura necessária para aplicar ozônio na fase gasosa em uma área de armazenagem de alimentos é bastante simples quando comparada com outras aplicações de ozônio em soluções aquosas, principalmente porque misturar um gás (ozônio) com outro gás (ar) é muito menos complicado do que dissolver o ozônio em água.

Os componentes típicos deste tipo de tratamento são:

  1. Oxigênio ou ar ambiente fornecido através de uma rede canalizada;
  2. Gerador de ozônio com controle de potência variável com controle de concentração em tempo real;
  3. Monitor de ozônio em fase gasosa, para garantir o controle de nível de ozônio desejado na câmara.

Em câmaras frias, altas taxas de decomposição de ozônio são esperadas devido à elevada umidade nos locais de armazenagem e também à reação de oxidação que se inicia imediatamente nas paredes do local de estocagem, no material de embalagem e na absorção dos produtos.

Deve-se procurar um equilíbrio entre a quantidade de ozônio consumido pelo ambiente, pelas embalagens, paredes, ventiladores dentro da câmara, etc. Os principais pontos que devem ser observados, são:

  1. Distribuição uniforme: um ponto importante no projeto é garantir que o projeto distribua o gás ozônio de forma uniforme com a mais perfeita distribuição do ar ozonizado dentro do local de estocagem. Para isso, costuma-se fazer uma interface do sistema de distribuição com os ventiladores de resfriamento da sala, de forma a garantir, uma forte movimentação do ar, para que não haja uma distribuição irregular de ozônio.
  2. Umidade Ideal: o aumento do teor de umidade da câmara eleva-se, favoravelmente, o efeito germicida do ozônio, por ajudar na sua distribuição. Isto é conseguido por causar “stress” aos micro-organismos e torná-los mais susceptível à destruição. Aumentando o teor de umidade melhora o poder de oxidação do ozônio. Por exemplo: Em armazenamento de carnes, a umidade mínima recomendada é de 60%.
  3. Temperatura: Quanto mais baixa é a temperatura mais difícil é a oxidação. A temperatura de armazenagem é mais eficiente acima de 5°C. Em concentrações muito baixas de ozônio, digamos entre 0,01 e 0,04ppm, o ar dentro da câmara de refrigeração é fresco e agradável e nenhum mau cheiro é sentido.

Para a estocagem de carnes, peixes, queijos, frutas e outros produtos perecíveis, a aplicação de 6mg/m de ozônio um ou dois períodos diários de duas horas é suficiente para garantir a redução de carga microbiana dentro da câmara em níveis controlados a fim de aumentar o tempo de conservação dos alimentos durante o armazenamento em atmosferas modificadas.

A redução de patógenos microrganismos deteriorantes é importante nas superfícies de alimentos, a fim de aumentar o tempo de conservação e melhorar a segurança dos alimentos. O ozônio em concentrações de 0,1ppm é capaz de destruir microrganismos e remover odores após uma exposição de 48 horas. Um tempo de exposição maior, em menor concentração, é equivalente em efeito bactericida, contudo é falho na eliminação de odores provocados por fungos.

 

Vivaldo Mason Filho Diretor da myOZONE

Vivaldo Mason Filho é Administrador de Empresas e Especialista em Análise de Sistemas pela PUCCAMP, Especialista e Mestre em Engenharia pela USP. Empresário e especialista na implantação de ozônio para indústrias de alimentos. Atuou por 11 anos como Professor nos cursos de graduação e pós-graduação de Administração, Comércio Exterior e Engenharia de Produção. É atual vice-presidente da Associação Brasileira de Ozônio – ABRAOZÔNIO.