A tecnologia de impressão em 3D foi originariamente inventada para construir objetos feitos de metais, cerâmica e polímeros a fim de realizar a fabricação de estruturas complexas e peças em apenas uma etapa. Hoje em dia, a impressão em 3D também é utilizada com bastante êxito em materiais alimentícios e está prestes a revolucionar a preparação, processamento e fabricação de alimentos com capacidades customizadas em termos de design do produto e desempenho. Os possíveis usos da impressão em 3D incluem não apenas características decorativas, formas e geometrias complexas, cores, sabor e textura elaborada, mas também nutrição sob medida. Com o emprego de diversos ingredientes, uma impressora de alimentos pode formular produtos com base em necessidades nutricionais personalizadas, podendo fornecer uma provável solução, na forma de ferramenta prototípica, para facilitar a concepção de novos produtos alimentícios. É possível alcançar um novo patamar de habilidades artísticas nos setores de restaurantes e na culinária por meio do uso da tecnologia de impressão em 3D.
Materiais alimentícios e impressão em 3D
Existem três categorias de materiais disponíveis, que incluem materiais alimentícios naturais imprimíveis (glacê, queijo, húmus e chocolate), materiais alimentícios convencionais não imprimíveis e ingredientes alternativos. Testes de capacidade de impressão em materiais alimentícios convencionais foram analisados quanto a sua viscosidade, consistência e propriedades de solidificação. De acordo com a grande quantidade de testes realizados, o material imprimível que mais obteve êxito foi a massa de macarrão. Alimentos como arroz, carne, frutas e vegetais não são imprimíveis por natureza. Para liberar sua capacidade de extrusão, o acréscimo de hidrocoloides (gomas) nesses materiais sólidos pode ser utilizado em muitos setores culinários.
Plataformas comerciais e de autodesenvolvimento de impressão de alimentos foram utilizadas para imprimir e realmente fabricar produtos alimentícios. Uma típica plataforma de impressão de alimentos consiste em uma etapa de três eixos (X, Y e Z), unidades de dispensação e sinterização e uma interface de usuário. Existem diversas técnicas e tecnologias para a impressão em 3D: sinterização seletiva a laser e sinterização a ar quente, extrusão a quente ou deposição fundida, extrusão em temperatura ambiente, jatos aglutinantes e impressão a jato de tinta. A maioria desses processos envolve tanto o depósito quanto a fusão de materiais de acordo com a forma pretendida, geralmente derretendo-se e solidificando-se o material empregado. Com um sistema informatizado e controlado de alimentação de materiais, tais plataformas podem manipular a fabricação de alimentos em tempo real.
O tipo e propriedades dos materiais e do produto a serem fabricados determinam o tipo adequado de tecnologia de impressão em 3D. As tecnologias são agrupadas pelo tipo de material utilizado: pó, semissólido, líquido ou culturas celulares. Sistemas com base em culturas celulares foram utilizados para realizar a bioimpressão de carne.
Tanto laser quanto ar quente podem ser utilizados como uma fonte sinterizadora para fundir partículas de pó e formar uma camada sólida. Essa técnica é adequada apenas para açúcar e materiais à base de gordura com ponto de fusão relativamente baixo. Na extrusão a quente, um polímero alimentício semissólido derretido é repelido de uma cabeça móvel, solidificando-se quase que imediatamente após a extrusão, unindo-se às camadas anteriores do produto. A técnica de extrusão a altas temperaturas foi aplicada para criar produtos de chocolate em 3D customizados. A extrusão em temperatura ambiente foi utilizada em alguns materiais naturais imprimíveis, como queijo, glacê e húmus.
No tipo de impressão alimentícia de jato por aglutinação, cada camada de pó é distribuída de forma igual ao longo da plataforma de fabricação e um líquido aglutinador é borrifado para aglutinar as camadas consecutivas de pó. Antes da fabricação, uma camada de neblina de água é borrifada para estabilizar o material em pó e minimizar problemas causados pelo distribuidor de aglutinação. Com o emprego de açúcar e diferentes aglutinantes de sabor, esse tipo de tecnologia é utilizado para fabricar esculturas complexas de bolos para ocasiões especiais.
A impressão a jato de tinta distribui um fluxo de gotículas de tintas comestíveis a partir de um bico impressor parecido com o de uma seringa, de forma a imprimir, sob demanda, em diferentes superfícies alimentícias. Já foi usada em decoração de cookies, bolos, fabricação de massas ou preenchimento de superfícies. A impressão por jato de tinta pode ser facilmente automatizada, sendo perfeita para produção em massa, oferecendo a chance da aplicação de marcações customizadas e personalizadas, podendo ser integrada a linhas de produtos alimentícios já existentes. As desvantagens são as distâncias curtas de marcação (< 1 cm) e problemas de compatibilidade de tinta, uma vez que, teoricamente, cada produto alimentício requereria uma tinta específica para que se consiga uma qualidade de impressão e adesão suficientes.
A bioimpressão foi originalmente aplicada na construção de tecidos sem o uso de qualquer plataforma à base de biomateriais. Essa técnica depende do depósito preciso, camada a camada, de materiais biológicos e culturas de células vivas. Gotículas de agregados multicelulares preparados com antecedência (partículas de biotinta) são depositadas por meio de um bocal de jato de tinta em uma estrutura biocompatível de apoio. O objeto final é transferido para um biorreator concebido para tal fim para que seja conservado posteriormente, bem como para que mature. A carne bioimpressa pode atender às necessidades da comunidade vegetariana e encontrar aceitação nesse grupo.
Necessidades futuras
Os possíveis usos de alimentos impressos em 3D podem ser analisados em três patamares: alimentos produzidos para o consumidor, produção de alimentos em pequena escala (para lojas, restaurantes e confeitarias) e produção de alimentos em escala industrial. Avanços na tecnologia de impressão em 3D podem mudar substancialmente e melhorar o modo como os produtos alimentícios são fabricados e produzidos. Qualquer objeto pode ser escaneado ou concebido por meio de softwares de design e, depois, fatiados em pequenas camadas, que podem, posteriormente, ser impressas para formar um produto em 3D.
Já foram despendidos esforços expressivos para pré-processar materiais adequados para impressão e melhorar sua estabilidade térmica no pós-processamento. Consequentemente, as receitas utilizadas em impressão teriam que ser um pouco diferentes das tradicionais. Ingredientes com propriedades materiais até mesmo bastante conhecidas precisariam ser ajustados para cada aplicação de impressão. Além disso, questões de segurança alimentar limitaram bastante a aplicação de tecnologias que envolviam laser, feixes de elétrons e aditivos alimentares perigosos em impressão de alimentos. Impressoras com certificação de segurança alimentar e de fácil limpeza precisarão ser inventadas. Outro fator limitador na adoção da impressão em 3D como um processo da indústria alimentícia é a baixa velocidade dessa operação. A impressão em 3D, como um todo, é um conjunto lento de tecnologias que, às vezes, requer horas para produzir formas grandes. Entre vários outros aspectos, o desenvolvimento da combinação de especialização em alimentos e novas tecnologias de impressão é vital para fazer impressões em alimentos ou imprimir alimentos em escala industrial.
Referências
GODOI, F. C.; PRAKASH, S. & BHANDARI, B. R. “3D printing technologies applied for food design: Status and prospects” (Tradução livre: “Tecnologias de impressão em 3D aplicadas na criação de alimentos : conjuntura e perspectivas”). Journal of Food Engineering, nº 179, p. 44-54, 2016.
SUN, J. et al. “An overview of 3D printing technologies for food fabrication” (Tradução livre:“Um panorama das tecnologias de impressão em 3D para a fabricação de alimentos”). Food and Bioprocess Technology, nº 8, p. 1605-1615, 2015.
carnetec Por Tatiana Koutchma