Une imprimante 3D pour concevoir des aliments fonctionnels à base de protéines carnées

Contexte

Une part importante de la population mondiale a des difficultés à mastiquer ou déglutir (population vieillissante, en situation de déficit masticatoire en lien avec une pathologie…). Il est donc pertinent de pouvoir leur fournir des aliments texturés et de composition nutritionnelle adaptée. La viande est un aliment riche en protéines mais difficile à mastiquer. Des aliments alternatifs riches en protéines sont actuellement commercialisés, mais sont peu appétents et leur texture ne permet pas de maintenir efficacement le processus physiologique de mastication qui a alors tendance à continuer à se dégrader. Le recours à une texturation par des additifs est alors souvent envisagé. Grâce à l’impression 3D alimentaire, du fait de la maîtrise de son procédé, il est possible de concevoir des aliments texturés et sains, adaptés à des populations ciblées.

Résultats

Un prototype d’imprimante alimentaire 3D a été développé sur la base d’une imprimante du commerce. Il permet d’associer une extrusion à chaud, assurée par un doseur volumétrique de précision et un dépôt sur une surface froide (régulation par un module à effet Peltier). Ce dispositif inédit, permet de contrôler la forme interne et externe de l’aliment et ainsi éviter l’utilisation d’additifs texturants pour l’impression de gels protéiques. Le contrôle de la géométrie, notamment, en termes de dimensions et de texture (fermeté), est assuré pour des structures complexes, composées de plusieurs ingrédients, ce qui permet désormais d’envisager la conception d’aliments fonctionnels, non seulement à base de
gels protéiques, mais aussi intégrant des protéines musculaires associées à des ingrédients multi-sourcés. Les couches déposées sont de 200 μm d’épaisseur pour un débit réglable entre 0,001 et 0,610 mL.min-1, sans influence de la température d’extrusion jusqu’à 60 °C et, une vitesse de déplacement comprise entre 2 et 20 mm.s-1. Afin d’assurer la qualité des impressions 3D alimentaires, différents éléments ont été conçus en parallèle : un système de purge automatique par barrière optique permet d’éliminer d’éventuelles bulles d’air, garantissant ainsi un débit régulier lors de la phase d’extrusion à l’aide de buses en acier inoxydable 316L de 0,69 mm de diamètre, fabriquées au laboratoire par impression 3D métal.

Perspectives

L’objectif de ces travaux est de concevoir un dispositif capable d’imprimer, en 3D, un ensemble d’aliments avec des gammes de texture différentes afin de répondre aux besoins de populations ciblées. Le couplage du procédé d’impression 3D avec un système de cuisson intégré permettra de proposer des aliments fonctionnels (riches en protéines multisourcées issues
de coproduits), prêts à être consommés et, dont la mastication et la déglutition seront facilitées pour des personnes souffrant de déficiences masticatoires.

Valorisation

Déclaration d’Invention et de Résultats Valorisables DI-RV-21-0012 (2021) :
Adaptation et optimisation d’une imprimante 3D FDM (Fused Deposition Modeling) pour la conception d’aliments fonctionnels de type produits carnés.
Inventeurs : Tournayre, P., Gibert, P., Portanguen, S., Mirade, P.S

Contact

Stéphane Portanguen, équipe Imagerie et Transferts
stephane.portanguen@inrae.fr