Avaliação das propriedades mecânicas e do tempo de vida de prateleira de produtos cárneos acondicionados em embalagens plásticas aditivadas com nanopartículas de cobre

Abstract

A ascensão na área da nanotecnologia tem possibilitado o desenvolvimento de materiais inovadores, com destaque para as embalagens ativas, que buscam aprimorar a conservação dos alimentos. O presente estudo descreve a produção e caracterização de filmes poliméricos incorporando nanopartículas de cobre fornecidas em masterbatch na forma de nanocompósitos, para aplicação em embalagens flexíveis de produtos cárneos. O objetivo foi avaliar o desempenho dos filmes destinados a diferentes tipos de alimentos, sendo eles, pernil resfriado e linguiça calabresa, com ênfase nas propriedades mecânicas, microbiológicas e sensoriais das embalagens. O trabalho foi dividido em duas partes, primeiramente a produção de embalagens para pernil resfriado utilizando nanopartículas de cobre do fornecedor 1 (FNP1) e a segunda parte com a produção de embalagens para linguiça calabresa usando nanopartículas do fornecedor 2 (FNP2). As propriedades mecânicas avaliadas incluíram espessura, resistência à tração, resistência à perfuração, módulo secante 2%, taxa de permeabilidade ao oxigênio (TPO²) e resistência da selagem a quente (Hot Tack). As propriedades microbiológicas foram analisadas por meio da contagem de microrganismos mesófilos aeróbios e de propriedades sensoriais avaliadas quanto a sua aparência, odor e textura, para avaliação da vida de prateleira dos produtos durante 30 dias. Os resultados obtidos, apresentados em duas partes, demonstraram desempenhos distintos, sendo que a primeira parte não modificou de forma positiva as propriedades antimicrobianas e mecânicas da embalagem, apresentando problemas na vedação do vácuo, demonstrando uma possível aglomeração das nanopartículas devido à má homogeneização das nanopartículas de cobre na matriz polimérica. Enquanto a segunda parte da pesquisa obteve resultados positivos através da formação de uma rede de interações benéficas entre os componentes cobre/polímero, potencializando a interação com células microbianas e a eficácia antimicrobiana ao reduzir a carga de microrganismos mesófilos em até 69,6%, também melhorando os aspectos sensoriais do produto. A dispersão e a ampla área de superfície do compósito contribuíram para o aprimoramento das propriedades térmicas e de resistência do material, promovendo o efeito de reforço desejado ao fortalecer as propriedades de rigidez, ductilidade, permeabilidade ao oxigênio e resistência dos filmes. Isso indica que as nanopartículas de cobre testadas se mostraram potenciais aditivos antimicrobianos para aplicações futuras no setor alimentício, sugerindo que a área de embalagens ativas deve ser investigada de forma contínua.

Abstract: The advancement of nanotechnology has led to the creation of innovative materials, particularly active packaging, aimed at enhancing food preservation. This study describes the production and characterization of polymeric films incorporating copper nanoparticles supplied in a masterbatch, resulting in nanocomposites for flexible packaging applications designed for meat products. The goal was to evaluate the performance of these films for various types of food, specifically chilled ham and Calabrian sausage, with an emphasis on their mechanical, microbiological, and sensory properties. The project is divided into two parts. The first part involved producing packaging for chilled ham using copper nanoparticles sourced from Supplier 1 (FNP1) and the second part involved the production of packaging for Calabrian sausage using nanoparticles from Supplier 2 (FNP2). The evaluated mechanical properties included thickness, tensile strength, puncture resistance, 2% secant modulus, oxygen permeability rate (TPO²) and Hot Tack strength. The microbiological properties were analyzed by counting aerobic mesophilic microorganisms, while the sensory properties were evaluated based on appearance, smell, and texture, to assess the shelf life of the products for 30 days. The results, presented in two parts, showed different performances, with the first part indicating that there were no positive modifications to the antimicrobial and mechanical properties of the packaging. It highlighted issues with vacuum sealing and suggested that there may have been agglomeration of the nanoparticles due to insufficient homogenization of the copper nanoparticles within the polymer matrix. In contrast, the second part of the study yielded positive results, demonstrating the formation of a network of beneficial interactions between the copper/polymer componentes. This enhanced interaction with microbial cells improved antimicrobial efficacy, reducing the mesophilic microorganism load by up to 69.6%, while also improving the sensory properties of the product. The dispersion and large surface area of the composite contributed to improving the thermal and resistance properties, enhancing rigidity, ductility, oxygen barrier properties, and overall resistance of the films. This findings suggest that copper nanoparticles have potential as antimicrobial additives for future applications in the food industry, reinforcing the importance of continued research in active packaging.