A indústria de proteínas alternativas registou um crescimento significativo nos últimos anos devido a mudanças na procura dos consumidores, levando os fabricantes de alimentos a explorar novas formas de criar alimentos sustentáveis. Aqueles que trabalham neste espaço relativamente novo, desde start-ups até líderes industriais estabelecidos, utilizam várias tecnologias e equipamentos para concretizar os seus produtos proteicos alternativos.
A fermentação é um processo flexível utilizado em toda a indústria para produzir proteínas e ingredientes alternativos. O papel da fermentação na fabricação de alimentos requer controles específicos de contaminantes e medidas preventivas para proteger a matéria-prima e os produtos da fermentação contra contaminação.
Importância do alinhamento dos controles ao alterar as operações
Quando uma operação de proteína alternativa muda, também mudam os controles de contaminação necessários para protegê-la. Por exemplo, manter um ambiente propício à fermentação num ambiente de laboratório é muito diferente de como este ambiente é mantido num ambiente industrial.
Deixar de ajustar os controles de contaminantes ao alterar uma operação pode resultar em consequências indesejadas, incluindo danos ao equipamento, comprometimento da qualidade do produto, desperdício de materiais e recursos, contaminação do produto e ineficiências de processo. Felizmente, existem vários controles de contaminação usados na indústria de alimentos e bebidas que podem ser aplicados à matéria-prima de fermentação e às utilidades do processo.
Compreendendo a fermentação e a matéria-prima
Embora o processo de fermentação já exista há séculos, a fermentação controlada de precisão usada na produção alternativa de proteínas é uma aplicação relativamente nova na indústria de alimentos e bebidas. A fermentação de precisão é prática para a produção alternativa de proteínas, pois ajuda a produzir sabores, texturas e sabores semelhantes aos dos “alimentos tradicionais”.
A matéria-prima utilizada nas práticas de fermentação tradicionais e de precisão pode ser considerada como um tipo de utilidade, geralmente uma forma de mistura líquida, que ajuda a “abastecer” o processo de fermentação.
Existem numerosos exemplos de soluções de matéria-prima disponíveis, mas para reduzir custos e encontrar uma solução adequada ao seu processo, muitos fabricantes de proteínas alternativas produzem internamente a sua própria matéria-prima de fermentação. Essas soluções geralmente contêm uma mistura de água, açúcar e outros nutrientes. Curiosamente, as soluções criadas internamente são semelhantes às soluções de açúcar líquido utilizadas nas indústrias de refrigerantes, sucos, vinhos, cervejas e outras bebidas.
Os fabricantes de proteínas alternativas também podem aproveitar a vasta experiência e conhecimento que essas indústrias bem estabelecidas possuem na aplicação de controles de contaminação. Eles podem aprender com essas aplicações testadas e comprovadas para implementar controles de contaminação eficazes que protejam sua matéria-prima alternativa de fermentação de proteínas e seu processo de fabricação.
Ações de Controle de Contaminação: Remoção vs Inativação ou Destruição de Contaminante
Os controles de contaminação abordam contaminantes particulados e microbiológicos. Partículas são qualquer tipo de sólido suspenso indesejado, enquanto contaminantes microbiológicos incluem bactérias e microorganismos indesejados. Com isto em mente, um controle bem-sucedido da contaminação da matéria-prima aborda ambos os tipos de contaminantes, realizando as seguintes ações:
1. Remoção de contaminantes por meio de métodos de filtragem de partículas e membranas. Isto é geralmente necessário quando há partículas presentes, como areia, na fonte de água que não podem ser removidas através de métodos de aquecimento. Esta ação também pode ser utilizada quando o fabricante trabalha com materiais sensíveis ao calor, como proteínas que podem ser desnaturadas pelo calor.
2. Destruição ou inativação de contaminantes, obtida por meio de aquecimento, resfriamento ou outros métodos, como radiação UV. Para esta discussão, abordaremos os métodos mais comuns na indústria de alimentos e bebidas, que são métodos de aquecimento que utilizam tecnologias de autoclave ou injeção de vapor. A inativação ou destruição é geralmente usada quando os materiais não são sensíveis ao calor e para tratar contaminantes microbiológicos que podem ser resistentes apenas à filtração.
Quando apropriado, os fabricantes podem realizar uma combinação das ações acima para proteção extra e ao lidar com contaminantes particulados e microbianos.
Compreendendo os 3 métodos mais comuns: Filtração, Autoclave e Injeção de Vapor
Evidentemente, o método aplicado depende da ação de controle de contaminação desejada e de como ela afetará o produto e o processo de fabricação. Há muitas considerações processuais e operacionais quando se trata de escolher um método, incluindo a matéria-prima de fermentação utilizada, o produto, os custos, a segurança, a escalabilidade, o tipo de processo realizado, a facilidade de uso e a eficácia geral. Vejamos cada um dos métodos mais comuns e seus melhores casos de uso.
Método 1 – Filtração
Quando a ação desejada é a remoção do contaminante, então são implementados métodos de filtragem de líquidos. Embora não haja uma vasta experiência histórica na filtragem de matérias-primas de fermentação, os fabricantes de proteínas alternativas podem aproveitar a experiência disponível na filtragem de outras soluções de açúcar na indústria de alimentos e bebidas, como sucos, caldos e refrigerantes. As melhores práticas para filtração de líquidos seguem um processo de 3 etapas:
Etapa 1: aplicar um filtro de partículas nominal: Isso remove partículas grandes e ajuda a proteger filtros e equipamentos a jusante. No geral, esta etapa reduz a carga de partículas e o número de sólidos suspensos.
Etapa 2: aplicar um filtro absoluto de partículas: Isso remove todas as partículas maiores que o tamanho do mícron do filtro, com base na taxa de retenção do filtro, que pode ser de até 99,9999999% das partículas.
Etapa 3: aplicar um filtro de membrana: Isto aborda contaminantes microbiológicos conforme definido pela taxa de retenção do filtro. Os filtros de membrana devem sempre ser testados quanto à integridade e esterilizados regularmente.
Common Best-Use Case:
Alto volume, baixa viscosidade, escala industrial, processo contínuo, orçamento flexível, presença de partículas.
Método 2 – Autoclaves
As autoclaves realizam a ação de aquecimento de inativação ou destruição e são, em última análise, recipientes de pressão que usam vapor para aquecer o conteúdo colocado dentro deles. Este método é muito flexível e comum em ambientes de laboratório onde são seguidos processos em lote.
Dada a natureza física do equipamento e do processo em lote, as autoclaves são mais adequadas para operações de menor escala e muitas vezes são consideradas impraticáveis em escala industrial.
Common Best-Use Case:
Baixo volume, alta viscosidade, escala laboratorial, processo em lote, padrões de qualidade farmacêutica.
Método 3 – Injeção de Vapor
A injeção de vapor é outro método de aquecimento que executa a ação de inativação ou destruição. É o processo de misturar vapor diretamente com a matéria-prima dentro de um fermentador ou sistema de tubulação. Existem dois tipos diferentes de métodos de injeção de vapor:
1. Método de processo em lote: Isto envolve a injeção de vapor no fermentador que contém a matéria-prima. Este processo é facilmente acessível para os fabricantes, pois requer apenas uma fonte de vapor limpa.
O método de injeção de vapor em processo em lote é facilmente escalonável, mas é importante observar que fazê-lo em maior escala requer um tempo de resfriamento mais longo. O vapor também permanece no fermentador e esfria, o que causa diluição na matéria-prima, o que não é necessariamente uma vantagem ou desvantagem, mas deve ser uma consideração importante no processo.
Common Best-Use Case:
Escala laboratorial, produção de diferentes tipos de produtos, sem restrições de tempo, requer soluções flexíveis.
2. Método de processo contínuo: Este método é mais relevante para aqueles que trabalham em grande escala ou em escala comercial, pois são necessários equipamentos e infraestrutura industrial.
Durante o método de processo contínuo, o vapor é continuamente injetado em um sistema de tubulação de retenção por onde a matéria-prima passa e em direção ao fermentador. No final da tubulação, há uma etapa do processo de “expansão rápida” que facilita o resfriamento instantâneo, permitindo que a matéria-prima esfrie em poucos minutos. No geral, esse processo é muito mais rápido que o método em lote e utiliza uma temperatura de vapor mais alta.
Common Best-Use Case:
Alto volume, escala industrial, soluções flexíveis necessárias, produção de múltiplos produtos, sistema contínuo.
Então, qual método ‘deveria’ você escolher?
É claro que não há uma resposta em preto e branco para esta pergunta. A “novidade” geral e a evolução da indústria de proteínas alternativas acrescentam outra camada de complexidade, à medida que os fabricantes de proteínas alternativas se esforçam para seguir o processo mais eficaz e atender aos padrões regulatórios em evolução.
Com diversas opções disponíveis, os fabricantes devem considerar as considerações de processo mencionadas acima para determinar em qual caso de “melhor uso” eles se enquadram.
Uma vez determinados esses fatores, os fabricantes estarão em melhor posição para entender qual método de controle de contaminantes devem adotar – seja uma estratégia de remoção de contaminação executada por filtração, uma estratégia de inativação ou destruição executada por autoclave ou métodos de aquecimento por injeção de vapor. Alguns também podem optar por uma combinação de ambos, quando apropriado.
Os especialistas em filtração da Donaldson podem ajudar os fabricantes de proteínas alternativas a determinar os produtos certos para sua solução de controle de contaminação de matéria-prima. Como membro da Plant Based Foods Association (PBFA), nos dedicamos a apoiar as necessidades de fabricação na indústria de proteínas vegetais e alternativas. Trabalhamos em estreita colaboração com nossa equipe da Solaris Biotech – uma marca da Donaldson para fornecer uma solução de fermentação completa.
