Notícia

Correio Popular (Campinas, SP)

Vem aí : comida impressa em 3D

Publicado em 29 novembro 2020

Por Agência Fapesp

Em um futuro próximo, imagina- se que será possível produzir alimentos com formatos, texturas, sabores e cores personalizadas, mais atraentes e saudáveis para crianças e idosos, por exemplo, por meio de impressão 3D. Um grupo de pesquisadores da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), em parceria com colegas da Ecole Nationale Vétérinaire Agroalimentaire et de l’Alimentation Nantes Atlantique (Oniris) e do Institut National de la Recherche pour l'agriculture, l ' alimentationet l'environnement (INRAE), da França, está avançando na viabilização dessa ideia. Eles desenvolveram géis à base de amidos modificados que podem ser usados como “tintas” para a produção de alimentos por impressão 3D. Resultados mais recentes do projeto, apoiado pela Fapesp, foram publicados na revista Food Research International. “Desenvolvemos ao longo dos últimos anos diferentes tecnologias para modificação de amidos e obter géis com as características ideais para serem usados como ‘tintas’ para produzir alimentos por impressão 3D”, diz Pedro Esteves Duarte Augusto, professor da Esalq- USP e coordenador do projeto.

Os primeiros géis produzidos pelos pesquisadores durante um projeto anterior, também apoiado pela Fapesp, foram à base de amido de mandioca. Para obtêlos, desenvolveram e empregaram, inicialmente, um método de modificação da estrutura e de propriedades de amidos da planta com ozônio. O método consiste na aplicação de uma descarga elétrica no oxigênio para produzir ozônio. O gás é então borbulhado em um recipiente com uma mistura de água e amido de mandioca em suspensão. A mistura é seca para retirada da água e obtenção do amido modificado.

Ao variar as condições do processo, com a concentração de ozônio, temperatura e o tempo, foi possível obter géis com propriedades distintas de consistência, apropriadas para a impressão. “Ao controlar as condições do processo, conseguimos obter tanto géis mais fracos, que são mais interessantes para outras aplicações, como géis mais firmes, ideais para impressão 3D por manterem a forma da estrutura impressa, sem escorrer ou perder água”, afirma Augusto. Nos últimos dois anos, os pesquisadores desenvolveram outro método de modificação de propriedades de amidos por aquecimento a seco em que amidos de mandioca e de trigo são aquecidos em um forno, sob temperatura e tempo controlados. Por meio do novo método também foi possível obter géis à base de amidos modificados de mandioca e de trigo com bom desempenho de impressão – medido pela capacidade de formar um objeto 3D por deposição de camada por camada e de manter a estrutura uma vez impresso. A nova técnica também permitiu ampliar as possibilidades de textura das amostras impressas com gel de amido de trigo. “Obtivemos bons resultados com ambos os métodos, que têm as vantagens de serem simples, baratos e fáceis de serem implementados em escala industrial”, ressalta Augusto.

Amostras

As amostras de gel de amido de mandioca e de trigo foram impressas na Oniris e no INRAE, na França, por meio de um projeto voltado a desenvolver géis para impressão 3D com base em amidos funcionais, financiado pela região francesa de Pays de la Loire por meio de um programa chamado “Food 4 tomorrow”. Por meio da parceira com os franceses, a pesquisadora da Esalq Bianca Chieregato Maniglia fez pós-doutorado na Oniris e no INRAE, onde pôde aplicar as técnicas de modificação de amido de mandioca e de trigo por ozônio e por tratamento térmico a seco para obter géis para impressão 3D de alimentos.

As técnicas foram desenvolvidas em parceria com outros pesquisadores vinculados ao Grupo de Estudos em Engenharia de Processos (Ge²P) da Esalq-USP. “Juntando a experiência de todos os pesquisadores envolvidos no projeto, conseguimos obter géis com melhor qualidade de impressão, resultando em alimentos com melhor forma, definição e textura, que são parâmetros essenciais para a aceitabilidade do produto”, afirma Maniglia.

Técnica é de 1984 e somente envolvia itens não comestíveis

A Impressão 3D surgiu em 1984. A primeira impressão 3D funcionando a pleno vapor foi inventada por Chuck Hull, um engenheiro físico norte-americano do estado da Califórnia, em 1984, utilizando a estereolitografia, tecnologia precursora da impressão 3D. Hull já havia desenvolvido um ano antes a tecnologia do que viria a ser a máquina, quando ela tinha duas funções principais, sendo uma delas a criação, ela foi criada no dia 16/4/1984 usando lâmpadas para solidificação de resinas, primeiro objeto criado pela ferramenta. Uma das primeiras versões comerciais semelhantes às impressoras de depósito por fusão, semelhantes àquelas impressoras 3D domésticas, foi desenvolvida por S. Scott Crump co fundador da Stratasys, Ltd, em 1989.

A principal, entretanto, foi a confecção de partes de plástico de forma rápida, já que o processo tradicional levava de seis a oito semanas, e as peças ainda precisavam ser refeitas diversas vezes devido a problemas na manufatura. Sendo assim, com a produção desses componentes em um ambiente controlado e de maneira muito mais veloz, a impressora 3D já demonstrava flexibilidade e rapidez, duas de suas principais características até 2014.[3] A tecnologia de impressão 3D desenvolvido pela Carbon3D Inc., permite objetos crescerem a partir de um meio líquido continuamente em vez de ser construído camada por camada, como têm sido desde dos anos 1990, o que representa uma abordagem fundamentalmente nova para a impressão 3D. A tecnologia permite que os produtos prontos para uso serem feitos de 25 a 100 vezes mais rápido do que outros métodos e cria geometrias anteriormente inatingíveis que abre oportunidades para a inovação, não só na área da saúde e medicina, mas também em outras grandes indústrias como automotiva e de aviação. Recentemente, as impressoras 3D tornaram-se financeiramente acessíveis para pequenas e médias empresas, levando a prototipagem da indústria pesada para o ambiente de trabalho. Além disso, é possível simultaneamente depositar diferentes tipos de materiais.

A tecnologia é utilizada em diversos ramos de produção, como em joalheria, calçado, design de produto, arquitetura, automotivo, aeroespacial e indústrias de desenvolvimento médico (Graças aos avanços da impressão 3-D, é possível imprimir tudo, desde próteses a corações, rins e outros órgãos vitais humanos[15]). Recentemente pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, divulgaram um vídeo mostrando um coração feito através de impressão 3D realizando batimentos similares ao órgão real[16]. Agora, os pesquisadores estão trabalhando o uso da tecnologia em uma máquina de fabricação de moléculas para simplificar química complexa

Segredo: sucessivas camadas de material

A Impressão 3D, também conhecida como prototipagem rápida, é uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material. Por não necessitar do uso de moldes e permitir produzir formas que não são viáveis em outros métodos de produção, tem algumas vantagens em relação a outras tecnologias de fabricação, como por exemplo a injeção de plástico, sendo mais rápida e mais barata para fabricação de pequenas tiragens. Oferecem aos desenvolvedores de produtos a habilidade de num simples processo imprimirem partes de alguns materiais com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Alguns modelos de impressoras industriais podem utilizar uma boa variedade de materiais e milhares de cores, permitindo criar protótipos com boa precisão, aparência e funcionalidades dos produtos. Fabricação aditiva é o processo de criar objetos a partir de modelos digitais criados em três dimensões. As tecnologias de fabricação aditiva compreendem a fusão a laser, fundição a vácuo e moldagem por injeção.A fusão a laser é umprocesso de fabricação aditiva digital que utiliza energia laser concentrada para fundir pós metálicos em objetos 3D.

A fusão a laser é uma tecnologia de fabricação emergente, com presença na indústria médica (ortopedia), aeroespacial, assim como nos setores de engenharia de alta tecnologia e eletrônica A fundição a vácuo basicamente é utilizada para produzir protótipos de alta qualidade em variedade de resinas de poliuretano que mimetizam o desenho de polímeros de engenharia. O nylon também pode ser fundido à vácuo e criar matrizes de cera para processos de fundição de cera perdida. Algumas máquinas são apropriadas para a produção de pequenas séries, utilizando molde de resina, ou produção de pequenas peças

Equipamento será capaz de otimizar procedimento

Os pesquisadores da Esalq- USP pretendem estudar, agora, outros métodos de modificação e fontes para produção de géis para impressão 3D de alimentos. Com a recente aquisição de uma impressora 3D pela Esalq-USP, será possível imprimir as estruturas desenvolvidas com os novos géis também na instituição. “Em razão da pandemia da COVID-19, não conseguimos nem tirar a impressora da embalagem. Mas a ideia é que, com o retorno das atividades e a volta da Bianca à Esalq, em novembro, comecemos a fazer as impressões com os géis também aqui”, diz Augusto.

Os géis com amidos modificados de mandioca e de trigo podem ser usados como base para impressão de alimentos, como uma sobremesa. O objetivo dos pesquisadores, porém, é estender para aplicações em áreas como a biomédica, para produzir cápsulas de remédios ou alimentos com ingredientes com a função não só de nutrir, mas também de conferir benefícios à saúde – os chamados nutracêuticos. “Conseguimos demonstrar a viabilidade da ideia de produzir alimentos por impressão 3D e obter ingredientes tailor made [ feitos sob medida]. A ideia, agora, é expandir as aplicações e testar outras matérias- primas”, afirma Augusto.