Ingredientes, valor nutricional y seguridad alimentaria

La impresión 3D en la industria alimentaria es un proceso de construcción robótico, controlado digitalmente, que puede acumular productos alimenticios 3D complejos capa por capa.

Ingredientes para la impresión de alimentos en 3D

Para la impresión de alimentos se puede utilizar una amplia gama de fuentes de alimentos, incluidos insectos, verduras y subproductos animales. Los ingredientes pueden clasificarse en:

• Líquidos: realizados mediante procesos de extrusión o inyección
• Polvos: impresos por deposición seguida de la aplicación de una fuente de calor (láser o aire caliente) o un aglutinante de partículas
• Cultivos celulares: el depósito de cultivos celulares, también conocido como bioimpresión, es una técnica aplicada para imprimir análogos de carne

El material alimenticio empleado debe ser fluido durante la deposición de la capa, garantizando y manteniendo una alta resistencia mecánica. La fluidez se puede lograr asegurando que el material alimenticio esté hecho de partículas de pequeño tamaño, pero también mediante plastificación y fusión. La estructura autoportante o de alta resistencia mecánica se logra mediante el proceso inverso o por gelificación. A fin de garantizar tanto un material alimenticio fluido como una alta resistencia mecánica en todas las capas, se utilizan tintas alimentarias diluyentes .

Los ingredientes para imprimir alimentos se pueden dividir en tres categorías:

1. Materiales imprimibles de forma nativa

Los materiales imprimibles de forma nativa pueden extruirse directamente de una jeringa (este es el caso de la masa, el queso, el chocolate, el glaseado, el humus, la mantequilla) o encontrarse en forma de polvo (azúcar, almidón, etc.). Por lo general, se pueden extruir sin añadir potenciadores de flujo y, tras su deposición, son capaces de soportar su propia estructura.

2. Materiales alimenticios tradicionales no imprimibles

Se deben añadir potenciadores de flujo y viscosidad a los materiales alimenticios tradicionales no imprimibles, entre los que se incluyen la carne, el arroz, las verduras y las frutas, para que sean adecuados para el proceso de extrusión. Las sustancias comúnmente utilizadas incluyen el almidón, la pectina, gelatina, goma xantana, agar y alginato.

3. Ingredientes alternativos

Los ingredientes alternativos incluyen nuevas fuentes de compuestos funcionales y bioactivos como proteínas y fibras aisladas de insectos, algas, microorganismos y residuos de procesos agrícolas y alimentarios.

La impresión en 3D también resulta eficaz para la explotación de residuos agroalimentarios. Por ejemplo, los subproductos de patata molida (un material alimenticio con un alto contenido de fibra) se pueden mezclar con polvo de ñame y agua caliente para obtener una pasta imprimible que se puede utilizar para producir aperitivos fritos al aire.

Las impresoras 3D también pueden imprimir alimentos que no existen en la naturaleza. Este es el caso del concepto de alimento denominado “crecimiento comestible”, un alimento autocontenido de múltiples ingredientes enriquecido con plantas y hongos comestibles vivos que crecen a partir de ellos. Este alimento debe producirse mediante el modelado de deposición fusionada aplicado a una matriz comestible hecha de verduras/frutas deshidratadas, frutos secos o agar. Sucesivamente, se añaden semillas de plantas comestibles, esporas de hongos, levaduras y células bacterias a esta matriz nutritiva y se cubren con una película comestible a base de proteínas o carbohidratos. Las semillas y los hongos utilizan la matriz como sustrato de crecimiento. En pocos días, las plantas y los hongos crecen y el aperitivo está listo para su consumición.

Características nutricionales

Las tecnologías de impresión de alimentos en 3D pueden emplearse para producir una amplia variedad de alimentos listos para consumir y adecuados para satisfacer la demanda de personas con enfermedades específicas relacionadas con los alimentos (por ejemplo, enfermedad celíaca, diabetes, hipertensión, obesidad); personas con hábitos nutricionales personales (vegetarianos, veganos, etc.); u otras necesidades (por ejemplo, dificultades para tragar o masticar).

La documentación existente ilustra algunos ejemplos de la aplicación de la impresión 3D para producir alimentos nutritivos/saludables. Por ejemplo, Derossi y otros produjeron un aperitivo personalizado a base de frutas dirigido a suministrar el 5-10 % de energía, calcio, hierro y vitamina D que necesitan diariamente los niños de 3-10 años. Sin embargo, hasta la fecha, la mayoría de las aplicaciones de la impresión de alimentos en 3D han estado centradas en testar las complejas estructuras del alimento, sin considerar su valor nutricional.

Seguridad de los alimentos

La seguridad de los alimentos impresos en 3D es compleja. Esto se debe al contacto entre las partes de las impresoras 3D y los ingredientes alimentarios/alimentos en producción con riesgos microbiológicos preocupantes, así como a la migración de sustancias lixiviables.

Antes de la extrusión, la mayoría de los materiales alimentarios deben calentarse para crear una pasta maleable adecuada para pasar a través de la boquilla de extrusión. Tras la impresión, la estructura alimentaria debe enfriarse para aumentar su resistencia mecánica. Las operaciones de calentamiento y enfriamiento pueden hacer que los alimentos sean más susceptibles al crecimiento microbiano. Por lo tanto, es importante imponer protocolos de limpieza efectivos y desinfectar las impresoras 3D antes de imprimir alimentos. Igualmente, las partes de la impresora 3D que entran en contacto con alimentos deben ser seguras en condiciones de uso normales, duraderas, resistentes a la corrosión, no absorbentes y accesibles para su inspección, tener superficies de fácil limpieza, no tener roturas ni ángulos internos pronunciados.

Las impresoras 3D fabricadas específicamente para el uso con alimentos satisfacen todos estos requisitos aunque su precio resulta, en ocasiones, prohibitivo. En cambio, las impresoras 3D con funciones adicionales de impresión de alimentos son relativamente baratas, pero muchos de sus componentes son de materiales plásticos, que podrían liberar partículas tóxicas ultrafinas durante el proceso de impresión y ocasionar efectos adversos para la salud. A fin de reducir el riesgo de migración de partículas y crecimiento de bacterias, es recomendable revestir las piezas impresas en 3D con resinas epoxi o poliuretano de grado alimenticio para sellar sus superficies.

Hasta la fecha, existe un número reducido de artículos científicos que investigan la seguridad de la impresión de alimentos en 3D. Por lo tanto, es necesario realizar más investigaciones en este ámbito.