Forscher entwickeln Verfahren für 3D-Druck von Lebensmitteln mit mehreren Zutaten
Der 3D-Druck von Lebensmitteln ist eine neue Technologie, bei der 3D-Drucker eingesetzt werden, um maßgeschneiderte, nahrhafte und kreative Lebensmittel herzustellen. Sie bietet Vorteile wie weniger Lebensmittelabfälle, Nachhaltigkeit und die Möglichkeit, Lebensmittel für spezielle Ernährungsbedürfnisse herzustellen. Allerdings gibt es auch Hindernisse zu überwinden, darunter Lebensmittelsicherheit und Verbraucherakzeptanz. Trotz dieser Herausforderungen hat die 3D-Lebensmittelproduktion das Potential, die Art und Weise, wie wir in Zukunft Lebensmittel produzieren und konsumieren, nachhaltig zu verändern.
Zu den jüngsten Fortschritten in der Lebensmittelindustrie zählt ein Beispiel aus Singapur. Ein Forscherteam der Singapore University of Technology and Design (SUTD) hat eine neue Technik zur Herstellung und individuellen Gestaltung von Lebensmitteln entwickelt. Konkret haben sie einen 3D-Drucker mit mehreren Materialien – oder in diesem Fall mehreren Zutaten – entwickelt, um verschiedene Arten von nährstoffreichen Lebensmitteln herzustellen. Die von den Forschern vorgeschlagenen Anwendungen reichen von der Herstellung ästhetisch ansprechender Lebensmittel bis hin zur individuellen Anpassung von Nahrungsmitteln für Menschen mit Essstörungen und Dysphagie, d. h. Schluckbeschwerden.
Der entworfene Extruder mit zwei Einlässen und einem Auslass (links) und ein 3D-gedruckter essbarer QR-Code (Bild: SUTD).
Was ist Multi-Material-3D-Druck von Lebensmitteln?
Bestehende Verfahren basieren auf unabhängig gesteuerten Ein-Tinten-Spritzen. Mit dieser Technik lassen sich zwar gute Ergebnisse erzielen, aber sie hat gewisse Einschränkungen. Bei diesem Verfahren ist es beispielsweise schwierig, mehr als einen Tintentyp auszurichten, ohne dass es zu Rissen kommt. Hier ist der Durchbruch der SUTC-Wissenschaftler bei der Verbesserung der Technik zu sehen.
Das Team hat eine Y-förmige Klebedüse (per 3D-Druck) entwickelt, um die Tinte ohne Rissbildung zu wechseln. Der Extruder besteht im Wesentlichen aus zwei Einlässen und einem einzigen Auslass, um Probleme beim Umschalten zwischen den Düsen zu verringern. Bei der Entwicklung dieses Extruders wurde besonderes Augenmerk auf die rheologischen Eigenschaften von Lebensmitteln gelegt. Dabei handelt es sich um die Art und Weise, wie sich Materialien verformen oder fließen, wenn eine Kraft oder Spannung auf sie einwirkt. Würden diese Eigenschaften nicht berücksichtigt, bestünde die Gefahr, dass ein Lebensmittel schneller austritt als ein anderes oder dass sie sich in den Düsen vermischen, ein Phänomen, das die Forscher als „Flüssigkeitsrückfluss“ bezeichnen.
Als Lösung entwarfen die Forscher in mühevoller Kleinarbeit einen 3D-Drucker. Zunächst entschieden sie sich dafür, den Ausgang der Y-Verzweigung des Druckers zu verbreitern, damit Lebensmittel, die mehr Kraft zum Extrudieren benötigen, problemlos herauskommen. Durch die Verringerung des Durchmessers des Auslasses wird der Druck, mit dem die Zutaten extrudiert werden, begrenzt. Diese Modifikation sorgt wiederum für einen größeren Strömungswiderstand, damit die Tinte nicht in den falschen Kanal fließt. Was das Material betrifft, so wurden verschiedene Milchtinten verwendet. Diese wurden mit einer bestimmten Viskosität formuliert, um die Sedimentation, d. h. die Fest-Flüssig-Trennung, zu minimieren. Etwas, das beim 3D-Druckprozess mit Lebensmitteln sehr wahrscheinlich ist.
Singapore University of Technology and Design
Der Forscher Dr. Lee Cheng Pau erklärt weiter: „Mit unserer Technologie können Lebensmittel aus verschiedenen Materialien im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, ohne dass die gedruckten Strukturen und das Aussehen beeinträchtigt werden. Sie kann zur Herstellung von Mahlzeiten verwendet werden, die auf individuelle Ernährungsbedürfnisse zugeschnitten sind, sowie für ästhetisch ansprechende Gerichte und interaktive Lebensmittelerlebnisse wie essbare QR-Codes.“
In Zukunft wird das Team das Design und die Technologie optimieren, um weitere Lebensmittel zu integrieren und den 3D-Drucker zu kommerzialisieren. Zusammenfassend stellen die Forscher fest, dass diese Technologie für die Fleischproduktion, den Druck von Biotinten, personalisierte Ernährung und neue kulinarische Erlebnisse eingesetzt werden kann. Diese Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Future Foods veröffentlicht. Wenn Sie mehr erfahren möchten, können Sie HIER die vollständige Studie lesen.
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