Ein internationales Forscherteam hat eine 3D-Druck-Tinte entwickelt, die sich für die Herstellung von 3D-gedruckten Lebensmitteln eignen soll. Die Tinten bestehen aus Maniok- oder Weizenstärke. Neben Lebensmitteln lassen sich die 3D-gedruckten Endprodukte auch für Arzneimittelkapseln oder Nutrazeutika einsetzen.

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Logo des Luiz de Queiroz College of AgricultureLebensmittel mit dem 3D-Drucker herzustellen ist schon seit Längerem ein Thema. Es gibt zum Beispiel 3D-gedrucktes Fleisch vom Unternehmen Redefine Meat. Das niederländische Start-up „Upprinting Food“ stellt aus Lebensmittelabfällen und mit 3D-Drucker stylische Snacks her. Eine Forschergruppe am Luiz de Queiroz College of Agriculture, University of São Paulo (ESALQ-USP) in Brasilien hat mit französischen Kollegen des Nantes Atlantic College of Veterinary Medicine, Food Science and Engineering (Oniris) und dem National Institute for Research on Agriculture, Food and Environment (INRAE) zusammengearbeitet. Sie haben Hydrogele auf Basis modifizierter Stärke entwickelt, um 3D-Druck-Tinte für den 3D-Druck von Lebensmitteln herzustellen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit stellten sie in der Zeitschrift Food – Research International unter dem Titel „Dry heating treatment: A potential tool to improve the wheat starch properties for 3D food printing application“ vor.

3D-Druck-Gele für Lebensmittel

Die Gele basieren auf Maniokstärke. Sie modifizierten die Struktur und Eigenschaften der Stärke mit Ozon in einem früheren Projekt. Das Ozon entstand durch Anlegen einer elektrischen Entladung an Sauerstoff. In einem Behälter mit einer Mischung aus Wasser und Maniokstärke sprudelte das Gas. Anschließend trockneten sie die Mischung, indem sie das Wasser entfernten. Das Ergebnis war modifizierte Stärke.

Mit verschiedenen Ozonkonzentrationen, Temperaturen und Zeiten konnten sie die Eigenschaften für die gewünschte Konsistenz abändern. Neben schwächeren Gelen für andere Anwendungen erhielten sie stärkere Gele für den 3D-Druck. Eine weitere Methode zur Stärkemodifikation gelang ihnen durch das Erhitzen von Maniok und Weizenstärke in einem Ofen. Dabei kontrollierten sie Temperatur und Zeit.

Foto von Lebensmittel aus 3D-Drucker
Lebensmittel wie diese (Upprinting Food) sollen künftig immer öfter mit dem 3D-Druck umgesetzt werden können (Bild © Elzelinde van Doleweerd).

Verarbeitung der Gele/Tinten

Die Gele auf Basis von modifizierter Stärke zu erhalten ist optimal für den 3D-Druck. Eine trockene Wärmebehandlung erweitert die strukturellen Möglichkeiten gedruckter Proben auf der Basis von Weizenstärkehydrogelen. In verschiedenen Projekten druckten sie die Gelproben auf Basis von Maniok und Weizenstärke, um funktionelle Gele auf Stärkebasis für den 3D-Druck zu entwickeln. Die Innovationsagentur Pays de la Loire unterstützt das Projekt finanziell.

„Die kombinierte Erfahrung aller an dem Projekt beteiligten Forscher ermöglichte es uns, Gele mit besserer Bedruckbarkeit zu erhalten, was zu Lebensmitteln mit besserer Form, Definition und Textur führte, die wesentliche Parameter für die Produktakzeptanz sind“, erklärten die Forscher.

Die ESALQ-USP-Gruppe will nun weitere 3D-Modifikationsmethoden und Quellen für die Herstellung von 3D-Lebensmitteldruckgelen untersuchen.

Ein neu erworbener 3D-Drucker hilft der ESALQ-USP bei der Herstellung von Strukturen aus diesen Gelen. Die Gele, die auf modifizierter Maniok- und Weizenstärke basieren, können für den 3D-Druck anderer Dinge als Lebensmitteln genutzt werden. Möglich wären biomedizinische Produkte wie Arzneimittelkapseln und Nutrazeutika. Nutrazeutika sind Lebensmittel, die nähren und gesundheitliche Vorteile bringen.

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