Impressão 3D de queijos processados: fatores que fazem a diferença

A impressão 3D de alimentos, também conhecida como manufatura aditiva, tem ganhado destaque por permitir a criação de produtos com formatos personalizados, texturas diferentes e composição nutricional ajustada. Essa tecnologia oferece precisão, flexibilidade e inovação, além de possibilitar a produção sob demanda de alimentos saudáveis com maior tempo de prateleira (Ross et al., 2021). Entre os alimentos com potencial para essa aplicação, os derivados lácteos, como iogurtes e queijos, destacam-se. Até o momento, o tipo de queijo mais estudado para impressão 3D é o queijo processado.

O queijo processado é obtido pela combinação de queijo natural com outros ingredientes lácteos, como soro de leite em pó e manteiga, além de água, gorduras vegetais, proteínas, emulsificantes e aditivos que podem incluir vitaminas, corantes e aromatizantes (Tohic et al., 2018). Essa mistura é submetida a tratamento térmico e mistura constante, garantindo uma textura uniforme que favorece seu armazenamento prolongado. Durante sua fabricação, há um rigoroso controle de temperatura e pressão, além da seleção criteriosa dos componentes para assegurar sabor, textura e segurança alimentar. Esse tipo de queijo é amplamente utilizado em alimentos prontos, sanduíches, hambúrgueres e pizzas, devido à sua maciez, capacidade de derretimento e praticidade, características que o tornam valioso para a indústria alimentícia (Bihola et al., 2024).

Para comprovar a aplicação desta tecnologia na produção de queijos, Tohic et al. (2018) mostraram que o queijo processado comercial pode ser impresso usando uma bioimpressora 3D. Além disso, observaram que o processo de derretimento e extrusão tem um efeito marcante nas propriedades texturais do produto final. Os resultados indicaram que os queijos previamente derretidos e impressos apresentaram textura mais macia, com redução de até 49% nos níveis de dureza. Adicionalmente, em comparação com amostras não tratadas termicamente, os queijos derretidos e impressos exibiram maior derretibilidade, com incremento variando entre 14% e 21%.

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Quando se trata de impressão 3D de um queijo processado, diversos fatores influenciam o desempenho e a qualidade do produto durante o processo: pH, temperatura, tipo e estágio de maturação do queijo, teor de umidade e a quantidade de emulsificantes usados. Por isso, este artigo técnico busca elucidar como esses parâmetros afetam diretamente a capacidade de imprimir queijos com qualidade esperada.

Fatores que afetam a printabilidade do queijo processado

• pH: O pH é um dos principais fatores que influenciam a printabilidade do queijo processado, pois afeta diretamente a estrutura das proteínas, alterando a consistência, a coesão e a estabilidade do material. O controle rigoroso do pH é essencial para garantir que o queijo consiga fluir adequadamente pelo bico da impressora, mas mantenha firmeza suficiente para formar camadas bem definidas após a extrusão (Ross et al., 2021).
  
  Estudos indicam que valores mais baixos de pH, geralmente abaixo de 5,5, podem comprometer a estabilidade estrutural do queijo impresso. Isso ocorre porque a acidificação favorece a solubilização do cálcio das micelas de caseína, enfraquecendo as interações entre as proteínas e resultando em uma rede menos coesa. Como consequência, o produto tende a apresentar textura mais macia e instável, dificultando a manutenção da forma após a impressão (Marchesseau et al., 1997; Solowiej, 2009).
  
  Ross et al. (2021) observaram que queijos ajustados para pH em torno de 5,8 apresentaram textura mais macia e pegajosa, o que levou à deformação das estruturas impressas. Da mesma forma, Marchesseau et al. (1997) relataram que queijos com pH entre 5,7 e 6,1 tendem a formar redes proteicas mais frágeis. Portanto, pH moderadamente mais alto — próximo à faixa de neutralidade — parece favorecer a integridade da matriz proteica e a estabilidade das camadas formadas durante a impressão 3D.
  
  Assim, encontrar um pH intermediário, que equilibre fluidez e firmeza, é fundamental para alcançar melhores resultados na impressão de queijos processados. Vale a pena ficar de olho nesse detalhe!

• Maturação do queijo: O estágio de maturação é um fator determinante para o desempenho do queijo processado na impressão 3D, influenciando diretamente a textura, a precisão dimensional e a estabilidade das estruturas formadas. Ross et al. (2021) demonstraram que queijos produzidos exclusivamente com coalhada fresca (1 a 2 meses) apresentaram dureza significativamente maior do que aqueles formulados com misturas de cheddar fresco e maturado (1 a 2 meses ou 6 a 8 meses). Esse comportamento está relacionado à alta concentração de proteínas estruturais intactas, como a αS1-caseína, presentes no queijo fresco. Essa rigidez dificulta o escoamento suave pelo bico da impressora e favorece o espalhamento durante a deposição, comprometendo a definição das camadas.
  
  Durante a maturação, o queijo cheddar passa por intensa proteólise, que reduz a quantidade de caseína intacta e gera peptídeos de menor massa molecular. Essa transformação contribui para uma textura mais macia, menor resistência à deformação e melhor capacidade de fusão entre camadas — propriedades desejáveis para a impressão 3D (Fenelon, 2000). De forma geral, o uso de cheddar fresco com aproximadamente 60 a 75% de caseína intacta tem se mostrado ideal para alcançar o equilíbrio entre estrutura e fluidez necessário para a impressão estável e precisa (Ross et al., 2021).
  
  Portanto, a seleção criteriosa do grau de maturação do queijo é essencial para otimizar a performance do material durante a impressão e assegurar a qualidade final do produto impresso. 

• Temperatura: O controle da temperatura é essencial para evitar colapso estrutural e garantir a repetibilidade do processo. Em temperaturas mais altas, como 60°C, o produto adquire uma textura mais firme e resiliente em comparação com impressões realizadas a 40°C. Esse efeito está associado à maior coalescência dos glóbulos de gordura em condições mais quentes, o que contribui para uma estrutura final mais compacta e estável (Ross et al., 2021). Portanto, controlar bem a temperatura na impressão é essencial para alcançar a textura ideal. Não dá para descuidar desse detalhe!

• Teor de umidade: O teor de umidade do queijo processado exerce grande influência na qualidade da impressão 3D, afetando a viscosidade e a definição das formas impressas. Queijos com umidade mais baixa tendem a apresentar contornos mais definidos e menor espalhamento durante a impressão, o que melhora a precisão das formas. Isso ocorre porque uma umidade em torno de 47% reduz a viscosidade do material, facilitando seu fluxo pelo bico da impressora. Porém, se o teor de umidade for inferior a esse valor, o queijo se torna excessivamente viscoso, dificultando a impressão e comprometendo a qualidade final do produto (Ross et al., 2021). Portanto, controlar o teor de umidade faz toda a diferença!

• Sal emulsificante: A escolha e a quantidade de emulsificantes influenciam diretamente a qualidade da impressão 3D de queijos processados. Para o citrato trissódico, a concentração de 2,5% resultou em impressões mais uniformes e bem definidas em comparação com 1,5%. Em concentrações menores, a massa do queijo apresentava uma consistência mais líquida, comprometendo a forma das estruturas impressas (Ross et al., 2021).
  
  Isso acontece porque a maior quantidade de citrato trissódico promove uma maior quelação do cálcio, o que melhora a emulsificação da gordura e a dispersão da caseína durante o aquecimento. Como resultado, a estrutura do queijo processado se torna mais coesa e firme, favorecendo a estabilidade e a precisão na impressão (Shirashoji et al., 2021). Além disso, a utilização de emulsificantes inovadores, como nanofibrilas de proteína do soro, pode aumentar a coesão e a fusão entre camadas, resultando em impressões com superfícies mais lisas e detalhes mais precisos (Wang et al., 2023). Desse modo, controlar cuidadosamente a concentração do emulsificante é essencial para garantir a qualidade e a precisão da impressão 3D do queijo processado!

Considerações finais

A impressão 3D de queijos processados representa uma inovação promissora na indústria de alimentos, ao possibilitar a criação de produtos personalizados, com formatos complexos e atributos sensoriais ajustáveis. No entanto, o sucesso desse processo depende diretamente do controle preciso de variáveis como pH, estágio de maturação, temperatura de extrusão, teor de umidade e tipo e concentração de emulsificantes.

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Esses fatores influenciam de forma decisiva as propriedades reológicas e estruturais do material, afetando sua fluidez, adesão entre camadas e estabilidade dimensional após a impressão. O domínio dessas variáveis permite não apenas otimizar a performance do queijo durante a impressão, mas também garantir a qualidade e a funcionalidade do produto final.

Assim, ao integrar conhecimento técnico sobre formulação e comportamento físico-químico dos queijos processados, a impressão 3D se consolida como uma ferramenta estratégica para o desenvolvimento de alimentos inovadores, customizados e com alto valor agregado, apontando para novas possibilidades no design e na fabricação de derivados lácteos.

Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES - Código Financiamento 001; ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), à Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) (APQ 00785-23/RED 00157-23/ APQ-06600-24/ APQ 05926-24), a FINEP e a Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais - Instituto de Laticínios Cândido Tostes (EPAMIG-ILCT).