Forskere skaber ingredienser til at producere mad ved hjælp af 3D-print

Det er allerede muligt at producere mad med en 3D-printer, potentielt levere produkter, der passer til forbrugernes præferencer vedrørende smag, struktur, koste, bekvemmelighed og ernæring. I den nærmeste fremtid, det vil være muligt at producere mad med personlige former, teksturer, smag og farver betragtes som attraktive og sunde for børn og ældre, for eksempel.

En gruppe forskere ved University of São Paulo's Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) i Brasilien, samarbejde med kolleger i Frankrig ved Nantes Atlantic College of Veterinary Medicine, Food Science and Engineering (Oniris) og National Institute for Research on Agriculture, Mad og miljø (INRAE), har gjort fremskridt mod at nå dette mål. De udvikler hydrogeler baseret på modificeret stivelse til brug som "blæk" i 3D-udskrivning af fødevarer.

De seneste resultater af projektet, støttet af FAPESP (São Paulo Research Foundation), offentliggøres i tidsskriftet Food Research International . "I de sidste par år har vi udviklet forskellige teknologier til at modificere stivelse og opnå geler med ideelle egenskaber til brug som 'blæk' til at producere mad ved hjælp af 3D-udskrivning, "Pedro Esteves Duarte Augusto, en professor ved ESALQ-USP og hovedforsker for projektet, fortalte Agência FAPESP.

De første geler produceret af forskerne var baseret på kassavastivelse. De udviklede selv metoden til at ændre stivelsens struktur og egenskaber med ozon under et tidligere projekt, der også blev understøttet af FAPESP.

De producerede ozon ved at anvende en elektrisk afladning til ilt, boblede gassen i en beholder med en blanding af vand og kassavastivelse i suspension, og tørrede blandingen ved at fjerne vandet. Resultatet blev modificeret stivelse.

Ved at variere aspekter af processen, såsom ozonkoncentration, temperatur, og tid, de var i stand til at få geler med forskellige egenskaber med hensyn til den rigtige konsistens til brug i 3D-udskrivning.

"Kontrol af betingelserne gjorde det muligt for os at opnå svagere geler til andre applikationer og fastere geler, der er ideelle til 3-D-udskrivning, fordi de bevarer formen af ​​den trykte struktur uden at flyde eller tabe fugt, Sagde Augusto.

I de sidste to år, forskerne har udviklet en anden stivelsesmodificeringsmetode. Dette indebærer tør opvarmning af kassava og hvedestivelse i en ovn, mens både temperatur og tid kontrolleres.

Ved hjælp af den nye metode kunne de også opnå geler baseret på modificeret stivelse, der viste optimal printbarhed, defineret som evnen til at lave et 3-D-objekt ved additiv fremstilling (lag-for-lag-deponering) og til at bevare dets struktur, når det er trykt. Tørvarmebehandling udvidede også teksturmulighederne for trykte prøver baseret på hvedestivelseshydrogeler.

"Vi opnåede gode resultater med begge metoder. De er enkle, billig og let at implementere i industriel skala, Sagde Augusto.

Prøver af gel baseret på kassava og hvedestivelse blev trykt på Oniris og INRAE ​​i Frankrig via et projekt for at udvikle funktionelle stivelsesbaserede geler til 3D-udskrivning finansieret af Pays de la Loire regionale innovationsbureau under et program kaldet Food 4 Tomorrow.

Gennem partnerskabet med franske forskere, ESALQ-USP-forsker Bianca Chieregato Maniglia udførte postdoktoral forskning hos Oniris og INRAE, anvendelse af ozon- og tørvarmeteknikker til fremstilling af geler baseret på modificeret kassava og hvedestivelse til 3D-udskrivning af fødevarer.

Teknikkerne blev udviklet i samarbejde med andre forskere i ESALQ-USP's Process Engineering Research Group (Ge²P).

"Den samlede erfaring fra alle de forskere, der er involveret i projektet, gjorde det muligt for os at få geler med bedre printbarhed, resulterer i fødevarer med bedre form, definition og tekstur, som er væsentlige parametre for produktacceptabilitet, "Sagde Maniglia.

Nye ingredienser

ESALQ-USP-gruppen planlægger nu at studere andre modifikationsmetoder og kilder til produktion af 3-D madtrykgeler. ESALQ-USP har for nylig købt en 3D-printer, som de vil bruge til at producere de strukturer, der er udviklet med de nye geler.

Gelerne baseret på modificeret kassava og hvedestivelse kan bruges til at udskrive andre ting end mad, såsom biomedicinske produkter, herunder lægemiddelkapsler og nutraceutika - fødevarer, der ikke kun er designet til at nære, men også give sundhedsmæssige fordele.

"Vi har demonstreret muligheden for fødevareproduktion ved hjælp af 3D-print og fremstilling af skræddersyede ingredienser. Nu planlægger vi at udvide applikationerne og teste andre råvarer, Sagde Augusto.