Einem Team von Forschern der Universiteit van Amsterdam, der Universiteit Utrecht, der TU Delft und des Innovationszentrums von Unilever ist es mit 3D-Druck gelungen, die Textur von Schokoladenkonfekt zu perfektionieren. Die Forscher haben die Topologie optimiert, um das Zerbrechen nach dem Anbeißen 3D-gedruckter Esswaren anzupassen und es angenehmer zu essen zu machen. Sie nutzten ihren Ansatz zur Entwicklung einer schmackhafteren Form von Schokolade und gaben an, dass damit künftig das „Mundgefühl“ anderer Lebensmittel verbessert werden könnte. Die Ergebnisse präsentierten die Forscher in ihrer Arbeit mit dem Titel „Edible mechanical metamaterials with designed fracture for mouthfeel control“.
Details zur Arbeit der Forscher
Der Ansatz der Niederländer konzentriert sich auf „mechanische Metamaterialien“. Diese künstlichen Materialien haben in früheren Forschungen programmierbare Formänderungseigenschaften gezeigt. Das könnte sie zur idealen Grundlage für die Schaffung neuartiger Objekte mit einstellbaren Festigkeits- und Brucheigenschaften. Es ist wenig darüber bekannt, wie Metamaterialien eingesetzt werden könnten, um das Mundgefühl und die sensorische Erfahrung beim Hineinbeißen zu steuern. Die Forscher stellten Formen auf Schokoladenbasis mit benutzerdefinierten Geometrien her, die angenehmer zu essen waren.
Sie druckten zuerst ein S-förmiges Konfekt, das ein sehr unterschiedliches Bruchverhalten zeigte, abhängig davon, entlang welcher Achse es zusammengedrückt wurde. Damit das nicht zu Inkonsistenzen führt, entschieden sich die Forscher dafür, stattdessen ein spiralförmiges Konfekt zu drucken. Hier zeigte sich, dass die Anzahl von „Bruch- und Selbstkontaktereignissen“ durch Anpassen der Menge an „Winden“ in ihrem Design einstellen konnten. Bei einem Testessen zeigte sich, dass die Menge an hörbaren Brüchen, die die Schokolade beim Biss verursachte, einen positiven Einfluss auf den wahrgenommenen Essgenuss hatte. Damit Menschen mit Schluckproblemen besser essen können, haben Forscher aus Singapur ein 3D-Druckverfahren zur Weiterverarbeitung pürierter Lebensmittel entwickelt.
Im nächsten Schritt wendeten sie einen Topologie-Algorithmus an, um „maximal anisotrope Strukturen“ zu erzeugen. Es entstanden komplizierte Muster, die in eine Richtung schwerer zu beißen waren als in der anderen, was die Präzision des Ansatzes zeigte. Die Forschung geriet zeitweise ins Stocken und die Spritzen der ETEC 3D Bioplotter-Plattform verstopften gelegentlich mit Schokolade. Sie gehen jedoch weiter davon aus, dass sie bewiesen haben, dass es möglich ist, „einige Merkmale des sensorischen Mundgefühls“ auf eine Weise zu kontrollieren könnte „die Tür zu neuen Ansätzen öffnen“.
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