Latte stampato in 3D reso possibile con tecnologia di estrusione a freddo
Quando si tratta di cibo stampato in 3D , dobbiamo davvero smetterla di pensare: “Bene, ora ho visto tutto!” Ogni volta che lo facciamo , veniamo smentiti. L’ultima innovazione arriva da un team di ricercatori della Singapore University of Technology and Design ( SUTD ), che sono riusciti a stampare il latte in 3D — sì, avete letto bene. Non intendo dire che dovresti andare a prendere dei biscotti e attaccare il bicchiere sotto un estrusore, comunque. Il team ha deciso come trasformare il latte in polvere in una sorta di inchiostro.
Cheng Pau Lee, Rahul Karyappa e Michinao Hashimoto, del Soft Fluidics Lab dell’università, hanno recentemente pubblicato uno studio in RSC Advances sul loro metodo di modifica delle proprietà reologiche del materiale al fine di stampare in 3D prodotti lattiero-caseari a temperatura ambiente attraverso l’uso di inchiostro diretto tecnologia di scrittura (DIW) ed estrusione a freddo.
Questo piccolo divano commestibile è stato stampato in 3D da latte in polvere.
L’abstract afferma: “La stampa 3D di prodotti alimentari è stata dimostrata con diversi metodi come la sinterizzazione laser selettiva (SLS) e l’estrusione hot-melt. I metodi che richiedono temperature elevate, tuttavia, non sono adatti alla creazione di modelli 3D costituiti da nutrienti sensibili alla temperatura. Il latte è un esempio di tali alimenti ricchi di sostanze nutritive come calcio e proteine che sarebbero sensibili alla temperatura. L’estrusione a freddo è un metodo alternativo di stampa 3D, ma richiede l’aggiunta di modificatori di reologia e l’ottimizzazione dei molteplici componenti. Per affrontare questa limitazione, abbiamo dimostrato la stampa 3D DIW del latte mediante estrusione a freddo con una semplice formulazione dell’inchiostro del latte. Il nostro metodo si basa su un solo prodotto lattiero-caseario (latte in polvere). “
Una configurazione per la stampa 3D di scrittura diretta a inchiostro (DIW) per l’estrusione a freddo. (A) Una fotografia di una stampante DIW utilizzata nell’esperimento. (B) Un’illustrazione schematica di DIW della struttura a maglie con inchiostro di latte su un substrato di vetro.
I ricercatori volevano evitare di dover aggiungere gli stabilizzatori necessari per la maggior parte dei processi di stampa 3D a freddo, oltre a stampare il latte in modo tale da non richiedere temperature elevate. I metodi AM come l’estrusione hot-melt e l’SLS non funzionerebbero in questo scenario, poiché di solito non sono compatibili con i tipi di nutrienti sensibili alla temperatura, come proteine e calcio, presenti in molti tipi di alimenti, come il latte.
Il professore assistente Hashimoto, il principale ricercatore dello studio, ha spiegato: “L’estrusione a freddo non compromette i nutrienti sensibili al calore e tuttavia offre un vasto potenziale nella stampa 3D di alimenti esteticamente gradevoli e nutrizionalmente controllati personalizzati per le esigenze individuali”.
L’estrusione a freddo potrebbe funzionare, ma sono necessari additivi o modificatori di reologia per aggiungere stabilità alla struttura stampata, il che può essere difficile da ottenere. Inoltre, gli inchiostri per la stampa 3D DIW devono mostrare un comportamento di assottigliamento al taglio e avere la capacità di mantenere la forma dopo l’estrusione.
Quindi, i ricercatori hanno studiato in che modo le proprietà reologiche dei loro inchiostri del latte venivano influenzate dalla concentrazione di polveri di latte, quindi hanno regolato le proprietà di conseguenza, per trovare la soluzione ottimale. Hanno completato “ampie caratterizzazioni” della loro formulazione di inchiostro di latte per analizzarne la reologia.
Immagini ottiche dei modelli di latte stampati in 3D DIW. Gli effetti della concentrazione del latte sulla diffusione dell’inchiostro stampato erano evidenti dai modelli stampati. Le strutture in rete stampate con inchiostri M10, M60 e M65 si sono diffuse e hanno riempito le lacune. Le strutture a rete stampate sono state mantenute dopo la stampa con M70 e M75 (barra della scala: 5 mm).
“L’inchiostro del latte formulato si basa su un unico ingrediente a base di latte che controlla le proprietà reologiche del proprio inchiostro”, hanno scritto nel documento. “Le proprietà reologiche dell’inchiostro del latte sono state modificate regolando la concentrazione del latte in polvere, che è stato caratterizzato e valutato per la stampabilità. Con inchiostri contenenti il 70-75% in peso di latte in polvere, abbiamo stampato con successo strutture 3D complesse “.
La loro ricetta consisteva solo di latte in polvere, che veniva mescolato con acqua per ottenere la giusta consistenza per la stampa 3D di modelli di latte utilizzando metodi DIW e di estrusione a freddo. L’acqua è in realtà ciò che controlla la reologia dell’inchiostro, il che rende la soluzione abbastanza semplice da poter essere molto probabilmente utilizzata con successo in scenari del mondo reale un giorno presto, come nelle case di cura o negli ospedali, piuttosto che solo in un laboratorio.
Lee, l’autore principale dello studio, ha dichiarato: “Questo metodo nuovo ma semplice può essere utilizzato nella formulazione di vari alimenti nutrienti, compresi quelli serviti ai pazienti negli ospedali per le loro esigenze dietetiche speciali”.
Per determinare la migliore stampabilità, i ricercatori hanno testato il loro metodo e materiale stampando in 3D una foglia di trifoglio, un cono, una fortezza, una ruota e un piccolo e adorabile divano, oltre ad alcune altre forme. Hanno anche stampato una versione bicolore e multimateriale del divano combinando il loro inchiostro al latte con uno al cioccolato fatto di sciroppo di cioccolato e cacao in polvere, e hanno testato come riempire le stampe con materiali come panna, cocco e sciroppo d’acero le cambierebbe. .
Il team SUTD ha stampato in 3D una varietà di forme dal latte. A – D: strutture di latte stampate in 3D di divano, fortezza, ruota e quadrifoglio. E: cono stampato in 3D contenente sciroppo di cioccolato liquido come ripieno interno. F: cubo stampato in 3D con quattro scomparti contenenti sciroppo di mirtillo liquido, sciroppo di cioccolato liquido, crema di latte e sciroppo d’acero come ripieni interni.
“Questo metodo ha offerto un percorso facile per formulare altri inchiostri commestibili senza additivi e fabbricare un pasto visivamente accattivante senza controllo della temperatura. Il nostro metodo ha potenziali applicazioni nella formulazione di alimenti con varie esigenze di nutrizione e proprietà dei materiali, in cui gli inchiostri alimentari potrebbero essere estrusi a temperatura ambiente senza compromettere i nutrienti che sarebbero degradati a temperature elevate “, hanno concluso i ricercatori.