10/02/2021
La impresión 3D o fabricación aditiva está ganando cada vez más espacio en la investigación académica y el sector industrial de diversos sectores, con el fin de entregar productos de manera más rápida, eficiente y / o complementar la forma tradicional existente. Se estima que para 2024, se espera que las inversiones en productos y servicios de impresión 3D superen los 40 mil millones de dólares, con una tasa de crecimiento anual en torno al 26,4%.
A pesar de ser considerada una tecnología emergente, la impresión 3D se desarrolló en la década de 1980 y tiene varias aplicaciones, incluyendo la producción de repuestos para automóviles, tejidos y órganos en medicina regenerativa, prótesis médicas y dentales personalizadas, bienes de consumo personalizados o personalizados. Bajo volumen, entre otros. Sin embargo, su uso en el sector de la alimentación ha surgido solo en los últimos años, siguiendo el necesario proceso de renovación del segmento y las nuevas tendencias y demandas del mercado de consumo.
La impresión tridimensional de alimentos ofrece no solo la oportunidad de personalizar productos para un público plural y con diferentes deseos, sino que también propone soluciones innovadoras para problemas cotidianos, como la reducción del consumo de frutas y verduras y la satisfacción de las necesidades de las personas que siguen dietas. restrictivo, por ejemplo. Adicionalmente, es una alternativa más sustentable debido a la disminución en el número de operaciones dentro de la cadena productiva, reduciendo la necesidad de almacenamiento, transporte y empaque.
La creación de objetos y alimentos, a partir de archivos digitales, se produce mediante el uso de impresoras 3D, que realizan este proceso añadiendo material específico, capa por capa hasta obtener el producto final. Entre las propiedades del material utilizado, los aspectos reológicos son de gran importancia, especialmente la viscosidad, ya que la construcción de objetos tridimensionales, en buena resolución, requiere que los materiales sean más viscosos permitiendo que sus capas sean autoportantes y apilables. En este contexto, debido a las propiedades tecnológicas versátiles de los principales componentes de la leche, se observa su gran potencial como fuente de materia prima oportuna para la impresión 3D de alimentos, desarrollando productos con diferentes funcionalidades, estructuras (texturas) y composiciones.
En estudios preliminares, investigadores del College Cork University en Irlanda encontraron que algunos tipos de queso, al igual que las piezas fundidas, tienen los parámetros adecuados para la impresión 3D, lo que permite mezclar los ingredientes a alta temperatura, al vacío y moldearlos en forma cilíndrica. Los investigadores, luego de someter el queso a altas temperaturas hasta que se derritió y posteriormente extruido a través de la impresora 3D, evaluaron los cambios en la textura y estructura del producto en comparación con un queso procesado no extruido (convencional). El queso antes de calentar tenía una estructura sólida, garantizada por la red de proteínas y gotitas de grasa uniformes, sin embargo, con el proceso de fusión e impresión, los glóbulos de grasa sufrieron cambios, aumentando de tamaño y generando una frágil red de proteínas. Se verificó, mediante ciclos de compresión y descompresión, que el queso impreso, en comparación con el queso convencional, requería menos fuerza de compresión, es decir, era más suave y terso . También cabe destacar que el queso obtenido por impresión 3D mostró un color más oscuro , como consecuencia del cambio en el tamaño y morfología de los glóbulos grasos durante el procesamiento.
Fuente: FoodBev
El rendimiento de la impresión 3D de una pasta de proteína de leche se evaluó agregando aislado de proteína de suero y aumentando el contenido de proteína total en la formulación. Se observó que la pasta a base de leche semidesnatada en polvo con un 60% de contenido de sólidos totales produjo una excelente capacidad de impresión, mientras que una pasta de leche desnatada en polvo no se comportó satisfactoriamente, a pesar del contenido similar de sólidos no grasos. Investigaciones recientes también destacan que el rendimiento de la impresión tridimensional basada en extrusión se optimiza cuando la pasta de leche en polvo se prepara con concentrado de proteína de leche y aislado de proteína de suero, en la proporción de 5/2, garantizando viscosidad y resistencia mecánica aptas para la deposición y adhesión, además de precisión geométrica y fidelidad de impresión, lo que lo hace propicio para el desarrollo de alimentos ricos en proteínas.
Otro referente para la aplicación de la tecnología de impresión 3D en el sector lácteo es el producto fabricado por Perfect Day® , que utiliza la bioimpresión para insertar una versión modificada de ADN bovino en levaduras u otros microorganismos, denominada «flora». Dicha inserción estimula la producción de las principales fracciones proteicas de la leche, que combinadas con grasas vegetales, agua, vitaminas y minerales en tanques de fermentación permiten la elaboración de productos como queso, yogur y helado con similares propiedades nutricionales, sabor y textura comparables a el producto convencional, asegurando espacio en el mercado vegano y libre de lactosa.
Se observa que si bien la impresión 3D de productos lácteos es una realidad prometedora, los estudios sobre sus aspectos tecnológicos y prácticos aún son escasos. Se espera que con más información sobre el efecto de sus componentes y propiedades en el proceso de impresión y viceversa, el sector pueda reinventarse creando productos con mayor personalización en formatos, atributos sensoriales, nutricionales, además de estar más alineado con los preceptos de sostenibilidad.
Cabe señalar que esta tecnología tiene algunas limitaciones prácticas, ya que no todos los alimentos se pueden utilizar debido a cambios en la apariencia, sabor y textura, además de interacciones químicas entre los ingredientes de la formulación, que catalizadas por el proceso pueden causar sinéresis, pardeamiento y otros cambios indeseables. Otro factor de atención es la vida útil, ya que la mayoría de los materiales al extruirse se calientan para crear una sustancia maleable que permite el paso por la boquilla de extrusión, e inmediatamente después de la impresión, se enfría sobre la mesa de la impresora. Dependiendo de las condiciones utilizadas, este proceso de calentamiento y enfriamiento puede hacer que los alimentos sean más susceptibles a la contaminación y al crecimiento microbiológico.
Además, la aceptación de las nuevas tecnologías por parte de los consumidores también es un obstáculo. En este sentido, es necesario asegurar que los productos de esta tecnología no se asocien a un concepto de artificialidad por parte del público en general, ya que la inserción del nombre 3D puede relacionarlo con la impresión tradicional y el alto nivel de procesamiento. Se recomienda que los alimentos producidos por tecnología de impresión 3D se presenten de forma muy clara y transparente en el mercado.
Autores:
Rafael M. Leal 1 ; Jade G. Martins 1 ; Maria Luiza QK Ribas 1 ; Mariana AG da Silva 1 ; Carolina S. Portel 2 ; Mariana TC Machado 1 ; Monica M. Pagani 1 ; Erick A. Esmerino 1.2
1 Universidad Federal Rural de Río de Janeiro, Instituto de Tecnología (UFRRJ), Departamento de Tecnología de Alimentos
2 Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Río de Janeiro (IFRJ) – campus Maracaná, Departamento de Alimentación
Bibliografía:
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