Niente di futuristico, il cibo stampato in 3D è una realtà. Questo creativo terreno di sperimentazione per chef e pasticceri, come dimostra il tiramisù stampato con gli esperti della Tiramisù World Cup, è una tecnica utilizzata da diverse aziende per creare prodotti di largo consumo come la pasta, destinata a diventare sempre più popolare grazie ai continui progressi scientifici.
Introduzione alla Stampa 3D Alimentare
La stampa 3D di alimenti è un processo additivo che deposita materiali strato su strato per produrre oggetti tridimensionali a partire da un modello computerizzato. Si parla di cibo 3D quando si utilizzano stampanti alimentari specifiche, che estrudono materiali commestibili abbinati a elementi che mantengono la forma progettata.
Come Funziona una Stampante 3D per Alimenti
Il processo inizia con un modello digitale, creato al computer o scansionando un oggetto, che viene scomposto in sottili strati orizzontali. Ogni strato corrisponde a uno strato fisico che la stampante aggiungerà per creare l'alimento. La creazione del modello genera un file con le istruzioni per la creazione di ciascuno strato da parte della stampante.
Una parte fondamentale del processo è la preparazione dell'inchiostro con un materiale appropriato: ogni strato deve essere autoconsistente e fondersi con il precedente per creare una struttura tridimensionale solida, pronta per il consumo immediato o previa cottura e/o essiccazione.
La tecnica più utilizzata per stampare gli alimenti è la parallela dell’FDM per la plastica. FDM sta per “Fused Deposition Modeling”, un processo di deposizione di strati di materiale aggiunti l’uno sull’altro. Questa tecnologia si basa sull’estrusione: il materiale in forma semisolida viene forzato a passare attraverso un foro e a creare un prodotto a sezione costante che assume la forma del foro stesso. Nel caso della stampa 3D per alimenti l’impasto è contenuto in una specie di siringa e viene spinto a passare attraverso un piccolo foro circolare, diventando così un filamento. Il filamento è poi disposto sul piatto di stampa in modo da creare la forma impostata a computer e il cibo si compone man mano che gli strati si sovrappongono tra di loro.
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Quali Cibi si Possono Stampare in 3D?
Le stampanti 3D alimentari sono progettate per utilizzare una grande varietà di materie prime, a condizione che sia possibile creare "inchiostri" con caratteristiche (viscosità, elasticità, ecc.) idonee alla stampa. Non tutte le matrici alimentari sono adatte a questa tecnologia (spesso sono necessari degli additivi) e i risultati possono variare a seconda degli ingredienti di partenza e della complessità del modello 3D. Ad esempio, puree di vari ortaggi e legumi si possono stampare grazie agli additivi (come trealosio, fecola di patate, alginato o agar, k-carragenina, gomma xantana).
Finora sono stati stampati pasta, patate, legumi, caramello, miele, marmellata, biscotti, formaggio e persino pizza. Esistono anche prodotti commercializzati, come la Fake Meal, un alimento che simula una fetta di carne ma è ricavato da cellule di proteine vegetali stampate in 3D.
Uno dei materiali più stampati in 3D è il cioccolato; questo passa il primo step venendo estruso in forma liquida ma inizia a raffreddarsi e a solidificare appena esce dal beccuccio. Il processo deve essere abbastanza veloce per permettere al pezzo di accogliere uno strato successivo, ma anche abbastanza lento per permettere agli strati di fondersi insieme e creare un oggetto omogeneo.
Lavorazione Preliminare degli Alimenti
Le stampanti 3D utilizzano come materia prima gli ingredienti dei nostri pasti, trattati con una particolare lavorazione preliminare. Per trasformare un alimento in forma semisolida, l'ingrediente viene tagliato, sminuzzato o frullato. Poi solitamente si aggiungono degli additivi chiamati idrocolloidi, sostanze che mostrano un’alta propensione a formare dei gel. Alcuni esempi di additivi sono amido, pectina, gelatina, nanocellulosa. Le due caratteristiche principali del materiale saranno estrudibilità e costruibilità: la capacità di essere estruso con il giusto flusso e la capacità di garantire una stabilità al prodotto appena formato. In altre parole, il prodotto deve essere assumere una certa forma ma deve anche mantenerla. Una volta che l’oggetto - o meglio, il pasto - viene formato è necessario poi fissarlo in quella figurazione.
A Cosa Serve Stampare il Cibo in 3D?
Inizialmente, la stampa 3D alimentare era principalmente ludica, limitata a dolciumi a base di cioccolato, caramello o gelatine, decorazioni, impasti a base di farina tra cui pizza, pasta e biscotti, e surrogati della carne. Recentemente, questa tecnica ha rivelato il proprio potenziale mostrando tante altre applicazioni, inclusa la personalizzazione dei cibi in base alle esigenze dei singoli consumatori e la riduzione degli sprechi alimentari.
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Ad esempio, la stampa 3D è stata utilizzata per ricreare un cibo composito costituito da puree (tonno, bieta rossa, zucca) di consistenza adatta a pazienti disfagici e dotata di forme accattivanti per rendere il cibo più appetibile, con un impatto positivo sulla salute e sulla qualità della vita.
Cibo Personalizzato e Recupero di Sottoprodotti
La stampa 3D può permettere la produzione di cibo personalizzato, strutturato e basato su più componenti e categorie nutrizionali, arricchito con i nutrienti necessari e adattato allo stato di salute e alle carenze nutrizionali. Inoltre, può contribuire a recuperare sottoprodotti della trasformazione agroalimentare (per esempio della frutta) ai fini dell’arricchimento nutrizionale, per una maggiore sostenibilità ambientale.
Carne Coltivata e Stampa 3D
La carne coltivata e la stampa 3D sono due cose distinte: la prima è ottenuta da cellule staminali in laboratorio, mentre la stampa 3D di alimenti a base di carne utilizza la tecnologia di stampa 3D per creare piatti a base di carne usando carne macinata o miscele di carne.
Tuttavia, la carne coltivata in laboratorio incontra la stampa 3D nella produzione di strutture di supporto per la crescita delle cellule staminali muscolari animali. Queste "impalcature", che consentono il trasporto di sostanze nutritive e donano consistenza e struttura, possono essere create utilizzando tecnologie di stampa 3D e diventare parte del prodotto a base di carne, a base di gelatina e collagene.
Perché la Produzione di Cibo con la Stampa 3D è in Crescita?
Consumatori e industria sono sempre più interessati alla stampa 3D alimentare. Si stima che il valore di mercato del 3D food printing raggiungerà i 360 milioni di euro entro il 2025. Gli esperti delle Nazioni Unite prevedono che entro il 2100 la popolazione mondiale supererà i dodici miliardi di persone, con conseguente erosione delle risorse naturali e peggioramento della qualità dell’aria e dell’acqua.
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La stampa 3D sembra destinata a giocare un ruolo di rilevanza nell'alimentazione del futuro, soprattutto in uno scenario in cui le pietanze siano orientate a dare nuova vita agli scarti della produzione alimentare e contenere la giusta combinazione e misura di nutrienti e molecole bioattive necessari a sostenere una vita sana.
Applicazioni Future per i Consumatori
In futuro, potremmo trovare nei supermercati preparati ad elevato valore nutrizionale da inserire all’interno di una stampante 3D domestica per ottenere uno spuntino salutare con sapore, consistenza, texture e forma personalizzati.
Produzione Alternativa di Alimenti Vegetali
La stampa alimentare 3D potrebbe aiutarci a superare le sfide ambientali attuali. Le piante sono una fonte di principi nutritivi, ma in futuro sarà sempre più difficile fornire alimenti di buona qualità di origine vegetale a causa dell’impatto dei cambiamenti climatici sulla salute e sulla produttività delle piante.
Le cellule vegetali possono essere coltivate in bioreattore ed essere sfruttate come una biomassa alimentare completamente nuova per il consumo umano. Studi indicano come, con questo sistema, molte colture (ad esempio derivanti da bacche e piccoli frutti) conservino le caratteristiche qualitative e quantitative di sostanze nutritive, digeribilità, contenuto in carboidrati, fibre, colori e proprietà organolettiche simili al frutto fresco di partenza.
Questo approccio alternativo di produzione di alimenti vegetali sposterebbe il paradigma della produzione agricola dal campo al laboratorio, diventando indipendente dalla qualità dei suoli coltivabili e senza intaccare le risorse naturali.
Pro e Contro del Cibo Stampato in 3D
La stampa 3D di alimenti condivide gli stessi pro e contro della stampa 3D generica.
Pro
- Realizzazione di forme complesse: Possibilità di creare forme non producibili con metodi tradizionali.
- Personalizzazione: Prodotti personalizzabili in base alle esigenze nutrizionali individuali.
- Riduzione dello spreco alimentare: Utilizzo di cibo troppo maturo per essere venduto.
- Consistenza personalizzata: Creazione di cibi con consistenza cremosa ma con gli stessi valori nutrizionali di alimenti solidi, adatti a persone con disfagia.
Contro
- Costo: Tempi di produzione più lunghi e costi maggiori rispetto ai metodi convenzionali.
- Percezione: Associazione della tecnologia alla plastica.
- Limitazioni: Numero limitato di alimenti stampabili e necessità di tecniche di stampa specifiche per ogni impasto.
Sviluppi Futuri della Tecnologia
Tra i miglioramenti possibili si può immaginare un sistema integrato che permetta anche di cuocere il cibo, oltre che assemblarlo. Un altro campo di ricerca riguarda la possibilità di usare la stampante per creare forme particolari, ma utilizzando impasti fatti in casa.
MyCusini 3D Choco: Cioccolato Stampato in 3D per San Valentino
Per San Valentino (e non solo) c'è una stampante 3D unica nel proprio genere, visto che non utilizza i tradizionali polimeri per le costruzioni tridimensionali ma gustoso cioccolato: MyCusini 3D Choco mette a disposizione oltre 1000 modelli 3D per decorare torte, confezionare cioccolatini o altre gustose creazioni edibili in vari colori e con diverse varianti. La stampante funziona in modo del tutto simile a quelle classiche, ma è personalizzata per l'uso in cucina e può essere un'idea regalo sicuramente originale per la festa degli innamorati.
La procedura per ottenere le creazioni cioccolatose di MyCusini 3D Choco è presto detta: si inserisce la piccola ricarica nell'apposito vano, si cerca sul libro dei modelli quello che fa a caso proprio, si preme play e in pochi minuti si avrà il risultato pronto per la decorazione e/o per l'assaggio.
Conclusione
La stampa 3D cambierà il nostro modo di mangiare? Forse sì, ma non oggi. Nel settore alimentare questa tecnologia ha ancora molta strada da fare. Nel frattempo, possiamo sperimentare con la stampa 3D di cioccolato e altre creazioni culinarie.
Altri Aspetti della Stampa 3D
SOLIDWORKS 3DEXPERIENCE per creatori
SOLIDWORKS 3DEXPERIENCE offre strumenti per la creazione di modelli 3D per la stampa.
Ecosistema Industriale della Stampa 3D
L'industria della stampa 3D comprende le stampanti, i materiali di consumo (filamenti, resine, polveri, inchiostri speciali), il software per la gestione delle stampanti e la post-elaborazione.
Materiali per la Stampa 3D
Oltre alla plastica, si possono utilizzare polimeri ad alte prestazioni, materiali compositi e idrogeli.
Formati di File per la Stampa 3D
I formati più comuni sono STL, OBJ, AMF e 3MF.
Tendenze della Stampa 3D per Applicazioni Industriali
La stampa 3D in metallo e la stampa 3D di materiali compositi stanno guadagnando popolarità.
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