Impression 3D d’aliments : des premiers éléments techno pour passer du labo à l’usine

Economies d’énergie, réduction de l’utilisation d’eau et de matières premières, amélioration de l’appétence, personnalisation pour des profils alimentaires spécifiques : l’impression 3D présente de nombreux avantages pour l’industrie agroalimentaire. Pour autant, cette technologie est encore souvent limitée aux laboratoires, en raison de verrous technologiques complexes à résoudre pour permettre sa transposition à l’échelle industrielle.

En avril dernier, j’ai assisté à une conférence sur le sujet aux Pays-Bas. L’occasion d’établir un panorama des dernières avancées technologiques de l’impression 3D destinée à des applications alimentaires. L’impression 3D vous intéresse ? Découvrez ci-dessous des premiers éléments techniques à prendre en compte pour l’exploiter, demain, en production.

Les paramètres techniques sur lesquels vous devrez vous pencher

Vos produits sont potentiellement imprimables en 3D, et le potentiel de ce nouvel outil vous intéresse. On ne peut que vous encourager ! Mais ne vous attendez pas à installer d’emblée votre imprimante 3D en usine. Le passage par le labo reste incontournable pour déterminer les paramètres de l’imprimante, selon vos ingrédients et les résultats souhaités. Voici les paramètres à examiner dans les moindres détails (issus des recherches de l’Université de Wageningen en partenariat avec Friesland Campina), plus particulièrement sur la technique d’impression 3D dite « FDM » (Fused Deposition Modelling) :

• la température d’impression. Une imprimante 3D alimentaire fonctionne comme une autre imprimante 3D : elle chauffe les ingrédients, puis les dépose couche par couche avant qu’ils ne se solidifient par refroidissement. La température : un paramètre à explorer absolument pour obtenir des résultats satisfaisants (texture, brillance, couleurs), et selon les ingrédients que vous aurez choisis.
• la vitesse d’impression. Un paramètre crucial à maîtriser ! Imprimer trop vite induit une accumulation indésirable de matière, tandis qu’imprimer trop lentement confère une structure non homogène à la matière imprimée…
• la distribution spatiale des molécules au sein des aliments imprimés. Celle-ci peut impacter leur perception sensorielle en bouche. En la maîtrisant, il vous serait possible d’alléger des aliments en sucre et en matières grasses sans impacter leur texture en bouche. De belles perspectives à venir…
• la caractérisation de la texture et notamment l’élasticité et la porosité.
• le choix des têtes d’impression, qui peut impacter la texture des aliments : c’est le cas par exemple de l’impression monofilament et de l’impression « core‐shell » qui confèrent une élasticité et une souplesse différentes aux produits finaux.

Les avantages des additifs : préparez votre liste de course

Améliorer la texture pour la rendre imprimable et mieux contrôler son flux d’impression, jouer sur la porosité ou l’élasticité de l’aliment imprimé… l’utilisation d’additifs présente de nombreux atouts dans l’impression 3D. Voici une liste non exhaustive des ingrédients qui pourront vous être utiles :

• La cellulose : cet ingrédient naturel (synthétisé par les plantes) est constitué de polymères de glucose. En la combinant à d’autres matières premières, elle rend possible l’obtention de produits alimentaires allégés et innovants dans leur structure. Ingrédient naturel (synthétisé par les plantes), la cellulose est compatible avec l’appellation « clean label » et n’ajoute aucune calorie à l’aliment final, n’étant pas digérée par l’être humain.
• Ajouter des polysaccharides (gomme xanthane, bêtaglucane, glucomannane et galactomannane) à la cellulose durant le process d’impression 3D, rend possible l’impression de celle-ci par re-cristallinisation en contrôlant la température et l’humidité du système.
• Les solutions à base de protéines de pois peuvent remplacer avantageusement le caséinate de sodium, dont les propriétés épaississantes présentent des freins à l’impression 3D. Cela permet d’obtenir un gel compatible avec l’impression 3D grâce à la présence d’amidon et de fibres. L’équipe de recherche de la Weihenstephan‐Triesdorf University of Applied Sciences a ainsi identifié le pois comme la plante la plus apte à pour former une pâte imprimable (solution à base de poudre protéique de pois et d’eau).
• Dans le cadre d’une impression par extrusion co-axiale, d’autres additifs améliorent la texture du produit imprimé : notamment le sirop de sucre (offrant, en plus, un intérêt sensoriel), ou l’albumine de sérum bovin (agent émulsifiant).

Pour aller plus loin

Même si l’impression 3D n’en est encore qu’à ses premiers pas, ces premiers éléments technologiques nous laissent entrevoir une mise en œuvre industrielle facilitée dans les années à venir.

C’est en tout cas un sujet qui nous passionne. Si vous souhaitez échanger sur le sujet, contactez-nous, nous sommes à votre disposition : vitagora@vitagora.com