La stampante 3D alimentare di HKUST che cuoce mentre stampa

I ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong (HKUST) hanno sviluppato un nuovo metodo per la stampa 3D di alimenti, che elimina le fasi successive di cottura tradizionali, cuocendo il cibo durante il processo di stampa.

Pubblicato sulla rivista Advanced Materials, questo sistema offre un metodo più controllato ed efficiente per la preparazione dei cibi. La maggior parte delle stampanti alimentari 3D attualmente in uso segue due fasi: l’estrusione di una pasta fredda che viene poi trasferita in un forno o una friggitrice per la cottura.

Sebbene utile, questo approccio presenta rischi di contaminazione e incoerenze strutturali. Per risolvere questi problemi, il nuovo sistema utilizza intelligenza artificiale (IA) e riscaldamento a infrarossi basato su grafene, con l’obiettivo di migliorare la precisione, l’efficienza e la sicurezza alimentare.

Riscaldamento a infrarossi per una cottura precisa e una maggiore sicurezza alimentare

Al centro della tecnologia c’è un riscaldatore a infrarossi basato su grafene indotto da laser (LIG), che applica un riscaldamento immediato e controllato a ogni strato mentre viene stampato.

Secondo i ricercatori, il sistema mantiene una temperatura superficiale di 137°C mentre assicura che i lati della struttura rimangano a una temperatura minima di 105°C. Oltre alla sua precisione, la stampante funziona con soli 14 watt di potenza, molto meno rispetto ai 1.000-2.000 watt necessari per i forni e le friggitrici tradizionali.

Per valutarne le prestazioni, i ricercatori hanno testato un impasto per biscotti a base di amido, analizzando i risultati tramite microscopia elettronica a scansione (SEM) e imaging a raggi X. I risultati hanno rivelato che i campioni cotti con il riscaldamento a infrarossi mantenevano una struttura interna consistente, a differenza delle versioni cotte in forno, che mostravano gonfiore e porosità irregolare. La distribuzione del calore è stata anche più controllata, con una penetrazione limitata a 1-2 mm dalla superficie, evitando la cottura eccessiva nei strati inferiori.

Maggiore sicurezza alimentare

Un altro aspetto fondamentale della ricerca è stato la sicurezza alimentare. I campioni trattati con infrarossi hanno mostrato una significativa riduzione della crescita batterica rispetto a quelli cotti con metodi tradizionali. Dopo 48 ore, il cibo cotto con infrarossi conteneva da 0 a 6 colonie batteriche a 100°C, mentre i campioni cotti in forno o fritti contenevano oltre 200 colonie. I ricercatori attribuiscono questo risultato all’esposizione immediata ad alte temperature, che elimina i batteri mentre ogni strato viene stampato.

Applicazioni pratiche nei settori commerciali e sanitari

Oltre ai test di laboratorio, i ricercatori ritengono che la tecnologia possa trovare applicazioni pratiche nelle cucine commerciali, dove l’efficienza energetica e la precisione sono sempre più richieste. Ristoranti e panetterie che desiderano offrire alimenti personalizzati senza processi complessi potrebbero beneficiare delle capacità automatizzate della stampante. Inoltre, nei contesti sanitari, dove è essenziale il controllo delle porzioni e la precisione degli ingredienti, il sistema potrebbe fornire una soluzione affidabile per diete specializzate.

Anche se la tecnologia è ancora in fase di ricerca, il metodo di stampa 3D alimentare offre un approccio unico alla preparazione automatizzata degli alimenti. Utilizzando una costruzione precisa e un riscaldamento controllato in un unico passaggio, il sistema potrebbe rappresentare una soluzione pratica per la produzione alimentare commerciale e specializzata.

Sviluppi innovativi nelle stampanti 3D alimentari

Con il suo approccio leggermente diverso, la stampante 3D di HKUST si aggiunge alla lista delle stampanti alimentari 3D già esistenti.

L’anno scorso, l’azienda austriaca Revo Foods ha presentato la Food Fabricator X2, una stampante 3D per alimenti ad alta capacità progettata per la produzione su larga scala di alternative alla carne tagliate intere e altri prodotti alimentari personalizzati. L’azienda afferma che questo è il primo metodo industriale di produzione di alimenti stampati in 3D, con un sistema a più ugelli che consente una produzione continua, combinando più ingredienti in strutture precise. La stampante X2 è in grado di produrre alimenti con texture, forme e composizioni personalizzate su scala massiva.

Nel 2022, la Digital Patisserie ha introdotto la Patiss3, una stampante 3D per la pasticceria destinata a chef, ristoranti e produttori industriali di biscotti. Questo sistema di estrusione stampa strutture rigide di pasticceria con precisione millimetrica, utilizzando materiali a base di polvere, per mantenere la forma e bilanciare il sapore.

Tabella 1 – Caratteristiche della stampante 3D alimentare di HKUST

Tabella 2 – Risultati dei test di sicurezza alimentare

Tabella 3 – Vantaggi del riscaldamento a infrarossi rispetto ai metodi tradizionali

Tabella 4 – Applicazioni della tecnologia nelle cucine commerciali e sanitarie

Tabella 5 – Confronto con altre stampanti 3D alimentari