De délicieux plats imprimés en 3D


L’impression 3D d’aliments pourrait relever les défis mondiaux en matière d’approvisionnement alimentaire et de nutrition. Mais il existe des obstacles à l’adaptation de la fabrication additive pour produire des matériaux comestibles.

Dans Physique des fluides, d’AIP Publishing, les chercheurs de l’Université d’Ottawa Ezgi Pulatsu et Chibuike Udenigwe identifient une gamme de facteurs qui affectent la qualité d’impression et la complexité de la forme des aliments créés avec la fabrication additive. La prise en compte de ces caractéristiques peut améliorer la qualité des aliments, améliorer le contrôle et accélérer l’impression.

La fabrication additive d’aliments implique la conception (formes 3D et leurs codes géométriques), le pré-traitement (préparation de l’encre alimentaire), la fabrication (dépôt de couches pour créer des formes) et le post-traitement (cuisson, ébullition, cuisson, congélation, friture ou séchage). Chaque étape est l’occasion de créer des aliments innovants.

La modification des motifs d’impression et des ingrédients du mélange ou de la pâte initiale peut affecter la matrice et les microstructures de l’aliment et donc sa texture.

Le flux de ce mélange dans la fabrication additive est également crucial et est parfois encouragé ou découragé par le contrôle des ingrédients et des conditions de traitement.

« L’impression 3D basée sur l’extrusion est la technique la plus applicable pour les aliments », a déclaré Pulatsu. « Il s’agit d’une seringue chargée d’une pâte alimentaire – telle que de la purée, de la pâte ou du glaçage – qui est expulsée d’une buse par une force directe (poussée du piston) ou indirecte (air comprimé). »

La création d’un flux continu stable est la première étape d’une impression réussie, de sorte que des formes conçues peuvent être produites en superposant un matériau en forme de ficelle de manière contrôlée.

« Une fois qu’une couche est déposée, nous ne voulons plus qu’elle coule, sinon elle détruira la forme que nous avons créée », a déclaré Pulatsu.

Le post-traitement – par la cuisson, l’ébullition, la cuisson, la congélation, la friture ou le séchage – transforme physiquement et chimiquement les micromolécules et les macromolécules des aliments et conduit à des textures et des goûts variés. Dans le même temps, la forme doit être conservée ou soigneusement contrôlée.

« Nous avons également d’autres mécanismes de création de structures alimentaires via différentes techniques d’impression 3D », a déclaré Pulatsu. « Par exemple, le jet de matière utilise des liants liquides déposés sur de la poudre pour former des couches autoportantes, et des encres liquides qui durcissent après le dépôt peuvent également être utilisées. »

Une façon de rendre la fabrication additive plus efficace pour l’industrie alimentaire consiste à établir un chemin d’impression (une série de mouvements contrôlés par ordinateur), qui est souvent ignoré pour les applications alimentaires.

« Les études futures devraient explorer la rentabilité des différentes technologies en termes de temps de construction, où la complexité de la forme et les stratégies de trajectoire d’outil – qui impliquent le chemin d’impression, la vitesse de la tête mobile et les mouvements non imprimables – sont également prises en compte », a déclaré Pulatsu. « La nourriture est essentielle à la vie, et elle devient de plus en plus critique en raison de l’augmentation de la population mondiale et des changements environnementaux. Par conséquent, les nouveaux aliments et matrices doivent être conçus en consultation avec des chefs, des scientifiques de l’alimentation et des ingénieurs, et conformément aux besoins actuels. »

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