Forscher aus Singapur nutzten den 3D-Druck für die Weiterverarbeitung von Okara, einem Nebenprodukt aus der Herstellung von Sojamilch und Tofu. Dabei druckten sie 20 x 20 x 20 mm große Würfel mit unterschiedlichen Füllmengen und -Strukturen und untersuchten die Eigenschaften der 3D-gedruckten Ergebnisse, mit dem Ziel, saubere Okara-Snacks ohne Lebensmittelzusatzstoffe zu drucken. Wir stellen die Ergebnisse der Forscher einmal genauer vor.

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Um saubere Okara-Snacks ohne Lebensmittelzusatzstoffe zu entwickeln, haben sich Forscher aus Singapur den Lebensmittel-3D-Druck zunutze gemacht. Okara entsteht als Nebenprodukt bei der Produktion von Sojamilch und Tofu und ist nahrhaft und essbar. Es ist reich an Ballaststoffen und Proteinen und wird trotzdem weggeworfen oder den Tieren verfüttert. Das weggeworfene Okara-Pulver wollten die Forscher mit 3D-Druck zu Clean-Label-Snacks verarbeiten.

Das Ergebnis ihrer Arbeit mit dem Titel „3D Printing of Okara Ink: The Effect of Particle Size on the Printability“ veröffentlichten sie im Magazin ACS Food Science and Technology. Eine etwas andere Art, der Lebensmittelverschwendung den Kampf anzusagen wählte der Produktdesigner Daniel Lloyd, der mit dem 3D-Druck-Unternehmen Ogle Models einen smarten Mülleimer entwickelt hat.

3D-Druck von Okara-Pulver

Damit die 3D-gedruckten Strukturen mechanische Integrität aufweisen, müssen die verwendeten Lebensmitteltinten für den 3D-Druck über angemessene rheologische Eigenschaften verfügen. Oft werden Lebensmittelzusatzstoffe wie Johannisbrotkernmehl, Glycerin, Xanthangummi, κ-Carrageenan-Gummi und Molkenproteinisolat hinzugefügt, um die Rheologie zu modifizieren. Das soll zudem die reibungslose Extrusion der Tinte sicherstellen und ein Verstopfen der Düse beim 3D-Druck verhindern. Außerdem machen diese Stoffe das Produkt dicker.

Die Forscher untersuchten im Rahmen ihrer Arbeit die gewünschten Eigenschaften der Okara-Tinte, um Snacks mit individuellen Texturen ohne Zusatzstoffe zu drucken. Es zeigte sich, dass eine Tinte mit einer Kombination aus 33 % w/w Okara-Pulver und einer Partikelgröße von < 100 μm die gewünschten rheologischen Eigenschaften mit einer Fließspannung von 200 ± 40 Pa erfüllte. Auch strukturviskoses Verhalten war zu sehen.

3D-gedruckte Okara-Würfel
Die Forscher druckten 20 x 20 x 20 mm große Würfel mit unterschiedlichen Füllgraden (im Bild: 3D-gedruckte Okara-Würfel)(Bild © ACS Food Science and Technology).

Untersuchung der Eigenschaften der 3D-gedruckten Okara-Würfel

Mit Okara-Snacks in Würfeln von 20 mm x 20 mm x 20 mm wollten sie die unterschiedlichen Füllgrade und Texturen demonstrieren. Je nach Würfel gab es 25, 50 oder 100 % Füllung. Nach dem 3D-Druck wurden die Würfel gefriergetrocknet.

Die Forscher über die festgestellten Eigenschaften:

„Mit zunehmender Füllung des 3D-gedruckten Okaras stieg auch die Härte von 17,33 ± 1,54 g (25 % Füllung) auf 47,00 ± 4,58 g (100 % Füllung), so die Forscher. Die Zunahme der Haftfähigkeit zwischen der Probe mit 25 % Füllung und der mit 100 % Füllung deutet darauf hin, dass eine erhöhte Kraft erforderlich ist, um das Okara zu trennen, das während des Verzehrs an den Zähnen haftet. Wir haben keinen signifikanten Unterschied in der Federung und Kohäsion bei Proben mit drei von uns untersuchten Füllgraden festgestellt. Diese Ergebnisse haben gezeigt, dass die Textur von Lebensmitteln wie Härte und Haftfähigkeit effektiv gesteuert werden kann, indem der Füllgrad der 3D-gedruckten Strukturen variiert wird.“

Dass alle Okara-Würfel ihre Strukturen behielten, ohne die Tinten auszubreiten oder zusammenzufallen, bestätigte, dass die Druckfähigkeit von 33 % w/w Okara-Pulver mit Partikelgrößen von <100 μm geeignet für den 3D-Druck von Lebensmitteln war.

Die Forscher sagten:

„Durch den 3D-Druck der Lebensmittelprodukte können die Textureigenschaften wie Härte und Haftfähigkeit kontrolliert werden. Das Verständnis der Textureigenschaften ist wichtig, um die Qualität von Lebensmitteln und das menschliche Kauverhalten zu definieren. Diese Attribute wiederum sind entscheidende Aspekte, die ein individuelles Empfinden während des Essens beeinflussen können.“

Alle neuen Entwicklungen zum Lebensmitteldruck gibt es auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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