Die Auswirkungen verschiedener Zusatzstoffe auf 3D-gedruckte Kartoffeln

In einer Dissertation mit dem Titel „Study and Characterization of Microstructural and Physio-chemical properties of potato products for 3D Food Printing“ diskutiert der Autor Iman Dankar die Durchführung einer Studie über die 3D-Druckeigenschaften von gewöhnlichem Kartoffelpüree. Die Kartoffelstärke ist unter den anderen Stärken einzigartig. Kartoffeln können durch Kochen und Hinzufügen anderer Zutaten auf verschiedene Weise modifiziert werden, wodurch verschiedene Strukturen und Konsistenzen entstehen.

Dankar weist auf verschiedene Gründe für den 3D-Druck von Lebensmitteln hin, von Menschen, die Schwierigkeiten beim Schlucken haben, bis hin zu Kindern, die ansprechender sind.

Der Hauptzweck dieser Arbeit bestand darin, die idealen Bedingungen für den besten Extrusions-3D-Druck und das beste gedruckte Endprodukt zu bestimmen und zu optimieren, indem die physikalischen, chemischen, mikrostrukturellen und rheologischen Eigenschaften des zu druckenden Materialgemisches, in diesem Fall Kartoffelpüree, kombiniert werden mit verschiedenen Lebensmittelzusatzstoffen, ergänzend zur Optimierung der Druckprozessparameter von selbst.

Um das Hauptziel zu erreichen, wurden folgende Einzelziele festgelegt:

• Beurteilung der durch Lebensmittelzusatzstoffe hervorgerufenen Veränderungen der Mikrostruktur und der rheologischen Eigenschaften von Kartoffelpüree
• Verstehen der Veränderungen, die Lebensmittelzusätze in Bezug auf das Kartoffelpüree in Bezug auf das innere molekulare Niveau bewirken
• Charakterisierung der mechanischen Energie und der spezifischen mechanischen Energie jeder Mischung, und Bezug aller vorherigen Eigenschaften bei der Durchführung von 3D-Druckversuchen, während einige Prozessparameter des 3D-Druckers in Übereinstimmung mit dem bedruckten Substrat optimiert werden
• Analyse der Auswirkungen der Kochbehandlung (Mikrowellen und Kochen) und des Vorhandenseins von Wasser auf die molekulare Struktur von Stärke, um ein solches Material (diesmal Kartoffelknollen) für den 3D-Druck zu entwickeln
• Interpretation der Auswirkungen verschiedener Zusatzstoffe sowie der Kochbehandlung (Mikrowelle und Kochen) auf die mechanischen, rheologischen und mikrostrukturellen Aspekte von Kartoffelknollen und die Ermittlung der Substratmischung mit den idealen Eigenschaften für den besten 3D-Druck

Die Studie ergab, dass die Zusätze Agar und Alginat das Kartoffelpüree stabilisierten, während Glycerin und Lecithin eine destabilisierende Wirkung zeigten. Kochvorgänge beeinflussten die rheologischen Eigenschaften der Kartoffeln; Mikrowellenproben zeigten höhere Werte als gekochte Kartoffelproben hinsichtlich Viskosität, Fließspannung und Thixotropie. Die Zugabe von Olivenöl wirkte als Emulgator und verringerte die Viskosität und Fließspannung sowohl in mikrowellengeformten als auch in gekochten Proben.

Die besten Bedingungen für den 3D-Druck von Kartoffeln wurden mit einer Düsengröße von 4 mm und einer kritischen Düsenhöhe von 0,5 cm unter Verwendung eines Druckmaterials aus Kartoffelpüree und Alginat oder Agar erreicht. Alle Proben erzielten eine relativ gute Bedruckbarkeit, die beste Bedruckbarkeit wurde jedoch mit einer Mischung aus Kartoffeln und Butter erzielt.

„Kommerzielle Kartoffelpüree-Proben, die aus Kartoffelpüree hergestellt und mit verschiedenen Lebensmittelzusatzstoffen in unterschiedlichen Konzentrationen kombiniert wurden, zeigten sämtliches nicht-Newtonsches Scherverdünnungsverhalten, was für das Fließverhalten durch eine Spritze während des Extrusions-3D-Drucks günstig ist“, schließt Dankar.

Insgesamt hat Dankar festgestellt, dass Kartoffeln insgesamt ein starker Kandidat für den 3D-Druck sind, mit oder ohne Zusatzstoffe.