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Impressão 3D de alimentos: uma realidade para o setor de lácteos?

INDÚSTRIA DE LATICÍNIOS

EM 28/10/2020

7 MIN DE LEITURA

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A impressão 3D ou manufatura aditiva vem ganhando cada vez mais espaço nas pesquisas acadêmicas e no setor industrial de diversos segmentos, com o propósito de fornecer produtos de forma mais rápida, eficiente e/ou complementar ao modo tradicional existente. Estima-se que até 2024, os investimentos em produtos e serviços de impressão 3D devem superar o montante de 40 bilhões de dólares, apresentando uma taxa de crescimento anual em torno de 26,4%.

Apesar de considerada uma tecnologia emergente, a impressão 3D foi desenvolvida na década de 80 e possui aplicações diversas, incluindo a produção de peças de reposição para automóveis, tecidos e órgãos na medicina regenerativa, próteses médicas e dentárias personalizadas, bens de consumo customizados ou de baixo volume, dentre outras. Contudo, seu uso no setor alimentício despontou apenas nos últimos anos, acompanhando o necessário processo de renovação do segmento e as novas tendências e demandas do mercado consumidor.

A impressão tridimensional de alimentos não oferece apenas a oportunidade de personalização de produtos para um público plural e de anseios distintos, mas também propõe soluções inovadoras para problemas ordinários, como o reduzido consumo de frutas e vegetais e o atendimento às necessidades de pessoas que seguem dietas restritivas, por exemplo. Adicionalmente, se trata de uma alternativa mais sustentável devido à diminuição do número de operações dentro da cadeia produtiva, redução da necessidade de armazenamento, transporte e embalagem.

A criação de objetos e alimentos, a partir de arquivos digitais, ocorre através do uso das impressoras 3D, que realizam esse processo por meio da adição de material específico, camada por camada até a obtenção do produto final. Dentre as propriedades do material utilizado, os aspectos reológicos são de grande importância, especialmente a viscosidade, uma vez que a construção de objetos tridimensionais, em boa resolução, requer que os materiais sejam mais viscosos permitindo que suas camadas sejam autossustentáveis e empilháveis. Nesse contexto, devido às versáteis propriedades tecnológicas dos principais constituintes do leite, observa-se o seu grande potencial como fonte de matéria-prima oportuna para a impressão 3D de alimentos, desenvolvendo produtos com funcionalidades, estruturas (texturas) e composições diferentes.

A impressão 3D no setor lácteo será tema de uma das palestras do Dairy Vision 2020, que ocorrerá totalmente online, com 30 palestras distribuídas durante 4 dias de programação (1 a 4 de dezembro de 2020). O formato digital nos permitiu reunir grandes nomes do mundo todo e garantir que este é o melhor programa já realizado sobre atualizações do setor lácteo. A palestra "O futuro à frente: impressão de alimentos em 3D" será ministrada por Emilio Sepulveda, CEO e fundador da Natural Machines. Confira toda a programação aqui e garanta já sua inscrição!

Em estudos preliminares, pesquisadores da Universidade College Cork, na Irlanda, perceberam que alguns tipos de queijos, como os fundidos, possuem os parâmetros adequados para a impressão 3D, permitindo que ingredientes sejam misturados em alta temperatura, sob vácuo e moldados em uma forma cilíndrica. Os pesquisadores após submeterem o queijo a altas temperaturas até seu derretimento e posterior extrusão através da impressora 3D, avaliaram as alterações na textura e estrutura do produto em comparação a um queijo processado não extrusado (convencional). O queijo antes do aquecimento apresentava uma estrutura sólida, garantida pela rede de proteínas e gotículas de gordura uniformes, entretanto, com o processo de derretimento e impressão, os glóbulos de gordura sofreram alteração, aumentando de tamanho e gerando uma frágil rede de proteínas. Verificou-se, através de ciclos de compressão e descompressão, que o queijo impresso, quando comparado ao queijo convencional, exigiu menos força de compressão, ou seja, se mostrou mais macio e suave. Ressalta-se ainda que o queijo obtido por impressão 3D exibiu uma coloração mais escura, como resultado da modificação do tamanho e da morfologia dos glóbulos de gordura durante o processamento.

Fonte: FoodBev

O desempenho da impressão 3D de uma pasta de proteína do leite foi avaliado com a adição de proteína isolada do soro e o aumento do teor total de proteína na formulação. Observou-se que a pasta baseada em leite em pó semidesnatado com 60% de teor de sólidos totais rendeu excelente capacidade de impressão, enquanto uma pasta à base de leite em pó desnatado não apresentou desempenho satisfatório, apesar do teor de sólidos não gordurosos semelhante. Recente pesquisa destaca ainda que o desempenho da impressão tridimensional baseada em extrusão é otimizada quando a pasta de leite em pó é preparada com concentrado proteico do leite e isolado de proteína de soro de leite, na proporção de 5/2, garantindo viscosidade e resistência mecânica adequadas para deposição e adesão, além de precisão geométrica e fidelidade da impressão, tornando-a propícia ao desenvolvimento de alimentos ricos em proteínas.

Outra referência de aplicação da tecnologia de impressão 3D no setor de lácteos é o produto fabricado pela Perfect Day®, que utiliza a bioimpressão para inserir uma versão modificada de DNA bovino em leveduras ou outros micro-organismos, chamados de “flora”. Tal inserção estimula a produção das principais frações proteicas do leite, que combinadas com gorduras vegetais, água, vitaminas e minerais em tanques de fermentação permitem a elaboração de produtos como queijos, iogurtes e sorvetes com propriedades nutricionais semelhantes, sabor e textura comparáveis ao produto convencional, garantindo espaço no mercado de produtos veganos e lactose free.

Nota-se que embora a impressão 3D de derivados lácteos seja uma realidade promissora, os estudos sobre seus aspectos tecnológicos e práticos ainda são escassos. Espera-se que com mais informações sobre o efeito de seus componentes e propriedades no processo de impressão e vice-versa, o setor possa se reinventar elaborando produtos com maior personalização em formatos, atributos sensoriais, nutricionais, além de estarem mais alinhados aos preceitos de sustentabilidade.

Vale destacar que esta tecnologia possui algumas limitações práticas, pois nem todo alimento pode ser utilizado devido a alterações na aparência, sabor e textura, além de interações químicas entre os ingredientes da formulação, que, catalisadas pelo processo, podem ocasionar sinérese, escurecimento e outras modificações indesejáveis. Outro fator de atenção é a vida útil, visto que a maioria dos materiais ao serem extrusados é aquecida para criar uma substância maleável que permita passagem através do bocal de extrusão, e logo após a impressão, é resfriada na mesa da impressora. Dependendo das condições utilizadas, este processo de aquecimento e resfriamento pode tornar os alimentos mais suscetíveis à contaminação e crescimento microbiológico.

Além disso, a aceitação de novas tecnologias pelo consumidor também é um obstáculo. Neste sentido, é necessário garantir que os produtos oriundos dessa tecnologia não sejam associados a um conceito de artificialidade pelo público em geral, uma vez que a inserção do nome 3D pode relacioná-lo à impressão tradicional e ao alto nível de processamento. Recomenda-se que os alimentos produzidos pela tecnologia de impressão 3D sejam apresentados de forma bastante clara e transparente no mercado.

 

Autores:

Rafael M. Leal1; Jade G. Martins1; Maria Luiza Q. K. Ribas1; Mariana A. G. da Silva1; Carolina S. Portel2; Mariana T. C. Machado1; Mônica M. Pagani1; Erick A. Esmerino1,2

1 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Instituto de Tecnologia (UFRRJ), Departamento de Tecnologia de Alimentos
2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ) – campus Maracanã, Departamento de Alimentos

 

Bibliografia:

3D PRINTER AND 3D PRINTER NEWS.  Perfect Day is 3D printing dairy milk without the cow. Disponível em: https://www.3ders.org/articles/20181120-perfect-day-is-3d-printing-dairy-milk-without-the-cow.html. Acesso em: 28 set. 2020.

DANKAR, I. et al. Tendências em ciência e tecnologia de alimentos: Tecnologia de impressão 3D: a nova era para personalização e elaboração de alimentos. 75. ed. [S.l.]: ELSEVIER, 2018. p. 231-242.

GODOI, F. C. et al. Fundamentos da impressão e aplicações de alimentos 3D: Capítulo 1 - Uma introdução aos princípios da impressão de alimentos 3D. 1. ed. [S.l.]: ACADEMIC PRESS, 2019. p. 1-18.

ROSS, Megan M.; KELLY, Alan L.; CROWLEY, Shane V. Fundamentos da impressão e aplicações de alimentos 3D: Capítulo 7 - Potenciais Aplicações de Produtos Lácteos, Ingredientes e Formulações em Impressão 3D. 1. ed. [S.l.]: ACADEMIC PRESS, 2019. p. 175-206.

LIU, Y. et al. Innovative Food Science & Emerging Technologies: 3D printed milk protein food simulant: Improving the printing performance of milk protein concentration by incorporating whey protein isolate. 49. ed. [S.l.]: Elsevier, 2018. p. 116-126.

LIU, Z. et al. Trends in Food Science & Technology: 3D printing: Printing precision and application in food sector. 69. ed. [S.l.]: Elsevier, 2017. p. 83-94.

PESQUISA FAPESP. O avanço da impressão 3D. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/o-avanco-da-impressao-3d/. Acesso em: 15 set. 2020.

ROSS, Megan M.; KELLY, Alan L.; CROWLEY, Shane V. Journal of Food Engineering: Effect of 3D printing on the structure and textural properties of processed cheese. 1. ed. [S.l.]: Board, 2018. p. 56-64.

Voon, S. L.; An, J.; Wong, G.; Zhang, Y.; Chua, C. K. (2019). Virtual and Physical Prototyping: 3D food printing: a categorized review of inks and their development. V.14, 3, p. 203-218.

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