Het is al mogelijk om voedsel te produceren met een 3D-printer, mogelijk producten leveren die passen bij de smaakvoorkeuren van de consument, textuur, kosten, gemak en voeding. In de nabije toekomst, het zal mogelijk zijn om voedsel te produceren met gepersonaliseerde vormen, texturen, smaken en kleuren die als aantrekkelijk en gezond worden beschouwd voor kinderen en ouderen, bijvoorbeeld.

Een groep onderzoekers van het Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) van de Universiteit van São Paulo in Brazilië, samenwerken met collega's in Frankrijk van Nantes Atlantic College of Veterinary Medicine, Food Science and Engineering (Oniris) en het Nationaal Instituut voor Landbouwonderzoek, Voedsel en Milieu (INRAE), stappen hebben gezet om dit doel te bereiken. Ze ontwikkelen hydrogels op basis van gemodificeerd zetmeel voor gebruik als "inkt" bij het 3D-printen van voedingsmiddelen.

Recente resultaten van het project, ondersteund door FAPESP (So Paulo Research Foundation), worden gepubliceerd in het tijdschrift Internationaal Voedselonderzoek . "In de afgelopen jaren hebben we verschillende technologieën ontwikkeld om zetmeel te modificeren en gels te verkrijgen met ideale eigenschappen voor gebruik als 'inkt' om voedsel te produceren door middel van 3D-printen, "Pedro Esteves Duarte Augusto, een professor bij ESALQ-USP en hoofdonderzoeker van het project, vertelde Agência FAPESP.

De eerste gels die de onderzoekers maakten, waren gebaseerd op cassavezetmeel. Ze ontwikkelden zelf de methode om de structuur en eigenschappen van het zetmeel aan te passen met ozon tijdens een eerder project, ook ondersteund door FAPESP.

Ze produceerden ozon door een elektrische ontlading op zuurstof aan te brengen, borrelde het gas in een container met een mengsel van water en cassavezetmeel in suspensie, en droogde het mengsel door het water te verwijderen. Het resultaat was gemodificeerd zetmeel.

Door verschillende aspecten van het proces, zoals ozonconcentratie, temperatuur, en tijd, ze waren in staat om gels te verkrijgen met verschillende eigenschappen in termen van de juiste consistentie voor gebruik in 3D-printen.

"Beheersing van de omstandigheden stelde ons in staat om zwakkere gels te verkrijgen voor andere toepassingen en stevigere gels die ideaal zijn voor 3D-printen omdat ze de vorm van de geprinte structuur behouden zonder te vloeien of vocht te verliezen, ' zei Augusto.

In de afgelopen twee jaar, de onderzoekers hebben een andere zetmeelmodificatiemethode ontwikkeld. Dit houdt in dat cassave en tarwezetmeel droog worden verhit in een oven, waarbij zowel de temperatuur als de tijd worden gecontroleerd.

Met behulp van de nieuwe methode waren ze ook in staat om gels te verkrijgen op basis van gemodificeerd zetmeel die een optimale bedrukbaarheid vertoonden, gedefinieerd als het vermogen om een ​​3D-object te maken door middel van additieve fabricage (laag-voor-laagafzetting) en de structuur ervan te behouden nadat het is afgedrukt. Droge warmtebehandeling breidde ook de textuurmogelijkheden uit van gedrukte monsters op basis van tarwezetmeelhydrogels.

"We hebben met beide methoden goede resultaten behaald. Ze zijn eenvoudig, goedkoop en eenvoudig te implementeren op industriële schaal, ' zei Augusto.

Monsters van gel op basis van cassave en tarwezetmeel werden geprint bij Oniris en INRAE ​​in Frankrijk via een project voor de ontwikkeling van functionele op zetmeel gebaseerde gels voor 3D-printen, gefinancierd door het regionale innovatiebureau Pays de la Loire in het kader van een programma genaamd Food 4 Tomorrow.

Door de samenwerking met Franse wetenschappers, ESALQ-USP-onderzoeker Bianca Chieregato Maniglia voerde postdoctoraal onderzoek uit bij Oniris en INRAE, toepassen van ozon en droge verhittingstechnieken om gels te produceren op basis van gemodificeerde cassave en tarwezetmeel voor 3D-printen van voedingsmiddelen.

De technieken zijn ontwikkeld in samenwerking met andere onderzoekers van de Process Engineering Research Group (Ge²P) van ESALQ-USP.

"De gecombineerde ervaring van alle onderzoekers die bij het project betrokken waren, stelde ons in staat om gels te verkrijgen met een betere bedrukbaarheid, resulterend in voedsel met een betere vorm, definitie en textuur, die essentiële parameters zijn voor de aanvaardbaarheid van producten, ' zei Maniglia.

Nieuwe ingrediënten

De ESALQ-USP-groep is nu van plan om andere modificatiemethoden en bronnen voor de productie van 3D-gels voor voedselprinten te bestuderen. ESALQ-USP heeft onlangs een 3D-printer aangeschaft, die ze zullen gebruiken om de structuren te produceren die met de nieuwe gels zijn ontwikkeld.

De gels op basis van gemodificeerde cassave en tarwezetmeel kunnen worden gebruikt om andere dingen dan voedsel te bedrukken, zoals biomedische producten, waaronder medicijncapsules en nutraceuticals - voedingsmiddelen die niet alleen zijn ontworpen om te voeden, maar ook om gezondheidsvoordelen te bieden.

"We hebben de haalbaarheid van voedselproductie aangetoond door 3D-printen en fabricage van op maat gemaakte ingrediënten. Nu zijn we van plan om de toepassingen uit te breiden en andere grondstoffen te testen, ' zei Augusto.