Continuous 3D-printing of protein and starch based foodstuffs

Das junge Produktionsverfahren 3D-Druck ist im Zusammenhang mit der Herstellung von Lebensmitteln (LM) aktuell Gegenstand diverser Forschungsaktivitäten und rückt zunehmend in den öffentlichen Fokus. Der revolutionäre Fertigungsprozess schafft Unabhängigkeit von fertigungsbedingten Geometrien sowie komplexen Herstellungsprozessen. Für die LM-Industrie eröffnen sich somit komplett neue Texturierungsmöglichkeiten. Grenzen sind jedoch bisher bei der Auswahl an geeigneten Druckmaterialien gesetzt. Bis dato werden lediglich LM verarbeitet, welche aufgrund ihrer hohen Viskosität Formstabilität gewährleisten, wodurch die Auswahl der Materialien entscheidend limitiert ist. Insbesondere stärke-, aber auch eine Vielzahl von proteinbasierten LM-Matrizes sind aufgrund der mangelnden Möglichkeiten zur internen Formstabilisierung gedruckter Strukturen im laufenden Druck bisher materialbedingt begrenzt verarbeitbar. Diese Limitierungen könnten durch eine geeignete thermische Behandlung aufgehoben werden. Damit würde eine kontrollierte Umstrukturierung der formgebenden Elemente in den Druckmaterialien erreicht, wodurch insbesondere die Herstellung komplexer Strukturen ermöglicht wird. Hierdurch kann erstmalig die additive Fertigung von gashaltigen LM-Matrizes ermöglicht werden, deren Textur insbesondere durch ihre Porenverteilung definiert wird (ähnlich einer Brotkrume), oder die definierte Strukturierung von proteinhaltigen LM-Matrizes zu faserartigen Strukturen erfolgen (ähnlich eines Fleischersatzprodukts). Weiter bietet der LM-3D-Druck durch seinen schichtweisen Strukturaufbau neue Möglichkeiten zur Erzeugung von unterschiedlichen Texturen, die in dieser Form bislang noch nicht verfügbar sind. Im Projektablauf wird zunächst eine Methode und Kenndaten zur Erfassung der Printability erarbeitet, wodurch die generelle Druckbarkeit eines Materials erfasst werden kann. Anschließend sollen Strukturierungs- und Texturierungsmethoden für protein- und stärkebasierte Materialien entwickelt werden. Grenzen und Möglichkeiten der Texturierung sollen abschließend als Machbarkeitsstudie eruiert werden.