Tecnologia de encapsulação de ingredientes

Diversos fatores são responsáveis pelo crescimento de produtos microencapsulados,
entre eles as mudanças nos hábitos alimentares e o aumento da popularidade dos aromas

MÁRIO LUIS ZOCATELLI | RENAN BECKER GANDOLFI | WALTER TERIET

A encapsulação de ingredientes é aplicada em ampla variedade de produtos em diferentes áreas. Estudos têm demonstrado o enorme potencial para fornecer ingredientes protegidos de degradação com características vantajosas, resultando em produtos de qualidade superior, em especial para a indústria alimentícia.

A cada ano, diversos nichos de mercado são abertos para produtos microencapsulados, fazendo com que o setor se mantenha em crescimento. Segundo (FLETCHER, 2006), todo esse crescimento vem sendo alavancado principalmente por:

• Mudanças nos hábitos alimentares.
• Aumento da popularidade de aromas exóticos.
• Inovações no campo da culinária gourmet.
• Interesse crescente sobre a preservação da qualidade dos alimentos.
• Busca por maior velocidade e agilidade na inovação para geração de novos produtos.

De acordo com o relatório da Future Market Insights (FMI), “Food Encapsulation Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment 2015 – 2020”, é previsto um crescimento de 9,4% ao ano do mercado global de encapsulamento no setor alimentício, representando US$ 5464.6 milhões até 2020 (FMI, 2015). Este crescimento é suportado pela demanda de aromas naturais e produtos clean label. Espera-se maior crescimento nos produtos voltados para alimentação infantil, idosos e atletas (GIA, 2014).

A evolução constante deste mercado tem estimulado a renovação de processos, tecnologias e produtos, com o objetivo de incrementar a performance de ingredientes às indústrias e, por consequência, ao consumidor final. O avanço destas iniciativas oportuniza, cada vez mais, a oferta de produtos com shelf life ampliado, sabor, odor e aparência preservados, aliado à manutenção das características nutricionais do produto.

Tecnologia e inovação

Para tanto, investigações são realizadas para avaliar novos materiais de parede e suas respectivas sinergias, para aprimorar e otimizar os métodos existentes de encapsulamento e suas potenciais aplicações. O desenvolvimento de novas técnicas exige investimento em inovação, na pesquisa de tecnologias.

A encapsulação pode ser definida como um processo de aprisionamento de um ativo em um material polimérico, que pode resultar em partículas com diâmetros que variam de poucos nanômetros a milímetros. Assim, é possível encontrarmos nomenclaturas como microencapsulação e nanoencapsulação, onde o objetivo continua sendo o mesmo: conferir ao ingrediente encapsulado propriedades específicas.

A microencapsulação pode servir como meio eficaz de criar alimentos que não sejam apenas uma fonte de nutrientes com apelo sensorial, mas também uma fonte de bem-estar e saúde para os indivíduos. (SILVA et al., 2014).

A substância encapsulada pode ser chamada de material de núcleo, agente ativo, material de preenchimento, fase interna ou fase de carga. O material encapsulante pode ser nomeado como revestimento, cobertura, membrana, casca, material de parede, fase externa ou matriz, normalmente descrito como material polimérico (ZUIDAM, NEDOVIC, 2009).

A escolha do material encapsulante é a parte mais crítica do processo de encapsulação. As características desejáveis são de que este material seja de fácil dissolução, solúvel em água, sabor suave, baixo custo, boa capacidade de emulsificação, propriedades de estabilização das gotas, solução de baixa viscosidade em alta quantidade de sólidos dissolvidos, excelente formador de filme e de fácil secagem. Nenhum material possui todas estas propriedades, por isso são utilizadas blendas de matérias com o objetivo de aumentar a eficiência da encapsulação (PORZIO, 2008).

Figura 1 – Exemplos de esferas e cápsulas . A – Esfera matricial; B e C – Cápsula simples; D – Cápsula múltiplas paredes; E e F – Mescla entre cápsulas e esfera. (Adaptado de Azeredo et al. 2005)

Nas técnicas de encapsulação podemos obter dois tipos de partículas: as chamadas cápsulas e as esferas. As cápsulas são constituídas por um único núcleo recoberto pela matriz encapsulante, constituindo a membrana da cápsula. Já as chamadas esferas são sistemas matriciais onde encontramos o material de núcleo uniformemente disperso na matriz polimérica de encapsulação (SILVA et al., 2014).

As esferas são tipicamente formadas por meios físicos, enquanto os processos químicos estão associados à formação de cápsulas. Em um processo de encapsulação é possível obter uma mescla de partículas pela utilização de métodos físicos e químicos durante o processo de obtenção do material encapsulado.

A escolha do método de encapsulação depende da especificidade da aplicação e exige a observação de uma série de fatores, como: características físicas e químicas do produto desejado, propriedades físicas e químicas dos materiais utilizados, aplicação no produto final, mecanismos desejados de liberação do material encapsulado, escala de produção e custo.

A indústria de alimentos vem utilizando formulações na faixa micrométrica e/ou nanométrica para aumentar a vida de prateleira de alimentos perecíveis, bem como incorporar vitaminas e compostos nutracêuticos, a fim de oferecer um produto diferenciado no mercado e que possibilite ações benéficas à saúde humana, como anti-hipertensiva, antimicrobiana, antioxidante ou anti-inflamatória (HERRERO et al., 2006).

Processos

As técnicas de encapsulamento utilizadas na indústria de alimentos estão relacionadas aos processos físicos como spray dryer, leito fluidizado, extrusão, pan coating, spray chilling, secagem em tambor, co-cristalização, secagem a vácuo e liofilização. Para os processos químicos, se destacam a polimerização e inclusão molecular, já os físico-químicos são a emulsificação, coacervação, lipossomas e lipoesferas (FAVARO-TRINDADE et al., 2008).

O principal objetivo da tecnologia de spray dryer é manter o aroma encapsulado

A técnica de encapsulamento via spray drying, amplamente difundida na indústria de alimentos, depende de muitas variáveis, requer dedicação, observação e muito estudo. A encapsulação por spray dryer é influenciada por dois fatores (ANANDHARAMAKRISHNAN, ISHWARYA, 2015):

1 – Fatores relacionados à emulsão:

a. Composição da emulsão;
b. Sólidos e viscosidade da emulsão;
c. Tamanho e estabilidade da emulsão.
2 – Fatores do equipamento spray dryer:
a. Atomização (Tipo de atomizado e ângulo);
b. Temperatura de entrada e saída;
c. Secagem do fluxo de ar e umidade.

O principal objetivo da tecnologia de spray dryer na indústria de aromas é manter o aroma encapsulado. O shelf life é de extremo interesse, por ser o tempo em que o produto pode ser conservado em determinadas condições de temperatura, umidade, luz, oxigênio, entre outras. É realizado através de acompanhamentos levando em consideração padrões de tempo como dias, semanas, meses ou anos. Geralmente, esse acompanhamento é direcionado para resultados positivos acima de 8 meses.

No cenário da tecnologia relativa ao encapsulamento de produtos alimentícios, em um ambiente de competitividade, o fator inovação é fundamental. Nesse contexto, o domínio sobre o fluxo de informações e o conhecimento das tendências tecnológicas, bem como a antevisão de possíveis rupturas no padrão de competição de uma dada indústria, se converte em uma poderosa ferramenta de competitividade e de racionalização dos esforços na capacitação das empresas. Para sistematizar as informações referentes às inovações tecnológicas que podem identificar as oportunidades e necessidades relevantes para a pesquisa no futuro, são realizados os trabalhos de prospecção (OLIVERIRA et al., 2012).

Com o advento da nanotecnologia, há um grande movimento em direção ao desenvolvimento de técnicas envolvendo métodos de processamento, utilização de materiais, fabricação e aplicação de estruturas, com formas e tamanhos controlados, proporcionando à indústria de alimentos melhores formulações, tanto na faixa micrométrica como nanométrica. Estas são utilizadas com o objetivo de favorecer o produto final, tendo em vista a importância tecnológica dessa técnica e do grande interesse, principalmente no ramo da indústria alimentícia, sobre os benefícios do encapsulamento (ASSUNÇÃO et al., 2014).

Benefícios

A inovação tecnológica nos processos de encapsulação de ingredientes nos permite criar diferenciais em produtos que podem proporcionar as mais diversas sensações para o consumidor. A tecnologia de encapsulação está em evolução constante, e cabe às indústrias e pesquisadores se manterem atualizados tanto na questão de novos materiais, como também nas técnicas empregadas, que transformam as mais inusitadas ideias em produtos de alto valor agregado, que chegam à mesa dos consumidores na forma de deliciosos alimentos, bebidas, sorvetes, bolos, sobremesas, entre outros.

A culinária gourmet favorece o desenvolvimento de novos produtos na indústria de ingredientes

Grande parte dos compostos aromáticos utilizados na indústria de alimentos e de bebidas está sob a forma líquida e são armazenados à temperatura ambiente. Nestas condições, a maioria dos componentes voláteis sofrem degradação oxidativa ou fotólise. A aplicação de recobrimento desses compostos, ou mistura deles, por meio das diversas técnicas de encapsulação proporciona proteção aos componentes voláteis contra a oxidação, umidade, combinação com outras substâncias e diminuição de sua volatilidade.

Existem muitos requisitos para o controle e liberação sustentada de ingredientes alimentícios e novos mercados são estimulados com o contínuo desenvolvimento na área de encapsulação (NEDOVIC et al., 2011).

Na indústria de alimentos e bebidas especificamente, a microencapsulação tem sido utilizada para o recobrimento de aromas, corantes e vitaminas, visando principalmente a retenção dos componentes voláteis e melhor estabilidade de produtos. Existem vários métodos de encapsulamento, os quais têm sido amplamente estudados (NEDOVIC et al., 2011).

Uma completa infraestrutura de plantas-piloto dá importante suporte no desenvolvimento de produtos e soluções aos clientes, ao promover rapidez e assertividade aos projetos.

Referências bibliográficas

ANANDHARAMAKRISHNAN, C.; ISHWARYA, P. Spray Drying Techniques for food Ingredient Encapsulation, IFT, 2015.
FÁVARO-TRINDADE, C.S et al. Revisão: microencapsulação de ingredientes alimentícios. Brazilian Journal of Food Technology, v.11, n.2, p.103-112, 2008.
FLETCHER, A. Food makers see cost savings in microencapsulation. Food Navigator, 2006. Disponível em :<http://www.foodnaviga tor.com/Science-Nutrition/Food-makerssee-cost-savings-in-microencapsulation>. Acesso em: jun 2017.
FUTURE MARKET INSIGHTS (FMI), Food Encapsulation Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment 2015 – 2020; Disponível em: <http://www.futuremarketin sights.com/reports/food-encapsulation-mar ket>. Acesso em: jun. 2017.
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HERRERO, M.; CIFUENTES, A. e IBANEZ, E. Sub-and supercritical fluid extraction of functional ingredients from different natural sources: Plants, food-by-products, algae and microalgae. A review. Food Chemistry, v. 98, p. 136-148, 2006.
Microencapsulação. Food Ingredients Brasil, v.25, p.30-36, 2013.
NEDOVIC, V; KALUSEVIC, A; MANOJLOVIC, V; LEVIC, S; BUGARSKI, B. An overview of encapsulation technologies for food applications, Procedia Food Science, 1, 1806-1815, 2011.
OLIVEIRA, G. R. et al. Prospecção tecnológica: processo de liofilização na indústria de alimentos. Revista Geintec. São Cristóvão/SE, vol. 3, n. 1, p.92-102, 2012.
PORZIO, M. Flavor Encapsulation: Spray Drying. Perfumer & Flavorist, Disponível em: < http://www.perfumerflavorist.com/flavor/application/multiuse/10822106.html>. Acesso em: jun. 2017
RÉ, M.I. Microencapsulation by spray drying. Drying Technology, v.16, p.1195-1236, 1998.
SILVA, PT; et al. Microencapsulation: concepts, mechanisms, methods and some applications in food technology, Ciência Rural, Santa Maria, v.44, n.7, p.1304-1311, jul, 2014.
ZUIDAM, N. J; NEDOVIC, V. A. Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing. New York: Springer, p. 400, 2009.
Mário Luis Zocatelli
pesquisador Innovation Center Duas Rodas
Renan Becker Gandolfi
aromista Duas Rodas
Walter Teriet
especialista de processos e tecnologias
Innovation Center Duas Rodas

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