Formulació i estudi de tintes per a impressió 3d d’aliments a partir de subproductes vegetals

Abstract

[cat] Actualment, el desaprofitament d’aliments per part de la industria agroalimentària suposa un problema mundial, ja que contribueix a la contaminació per emissió de gasos d’efecte hivernacle, a més de significar una gran pèrdua de productes d’alt valor nutricional. Una d’aquestes industries generadores de subproductes és la dels cítrics, essent un d’aquests subproductes la pell de taronja, que es tracta d’un producte d’alt valor afegit, ja que conté polifenols, fibra alimentària, i pectines entre d’altres. La impressió 3D d’aliments es presenta com una tecnologia innovadora dins l’àmbit de creació d’aliments personalitzats; es pot decidir la forma, textura, sabor i la formulació del aliments, aportant d’aquesta forma el valor nutricional desitjat. La combinació de la impressió 3D d’aliments, amb l’ús de subproductes, com la pell de taronja font de pectines, podria permetre no només crear un nou aliment amb ingredients d’alt valor nutricional rebutjats per la industria, sinó que a més milloraria les propietats de la impressió. Dins aquest context, s’han estudiat distintes formulacions de tintes per a impressió 3D formades per patata, pell de taronja i proteïna aïllada de soja. S’ha estudiat la seva viscositat, i impressibilitat, i s’ha realitzat un model matemàtic per a predir la viscositat i impressibilitat de les tintes, a més, d’aconseguir la formulació més òptima. S’ha avaluat l’efecte que té l’addició de patata, partint d’un contingut d’un 4% fins un 14%, obtenint un augment de la viscositat d’un 3728%; tot i que la millor impressibilitat es va trobar al 10% de patata. L’efecte que té l’addició de taronja representa un augment de la viscositat del 1451%, des d’un 4% de pell de taronja fins un 12%. Finalment, l’addició de proteïna de soja des d’un 2% fins al 10%, representa un augment de la viscositat del 1902%. L’addició de patata i proteïna de soja suposa un augment molt alt de la viscositat, i un decreixement de la impressibilitat; a diferència de l’addició de pell de taronja on la impressibilitat millora. La viscositat i impressibilitat no mostren una relació directe, i són únicament dependents de la formulació emprada. El model de dues superfícies de resposta ha estat capaç de predir la viscositat i la impressibilitat en funció de la formulació d’una tinta. Combinant-les s’ha obtingut una superfície de resposta múltiple, que permet optimitzar el procés mitjançant la construcció d’una funció de desitjabilitat, i obtenir la tinta més òptima d’un sistema patata-pell de taronja-proteïna. La tinta òptima va estar formada per un 6% de patata, un 9% de pell de taronja i un 1% de proteïna aïllada de soja.

[spa] Actualmente, el desperdicio de alimentos de la industria agroalimentaria supone un problema mundial, ya que contribuye a la contaminación por emisión de gases de efecto invernadero, además de significar una gran pérdida de productos de alto valor nutricional. Una de estas industrias generadoras de subproductos es la de los cítricos, siendo uno de estos subproductos la piel de naranja, que es un producto alto valor añadido, al contener polifenoles, fibra alimentaria, pectines, entre otros. La impresión 3D de alimentos se presenta como una tecnología innovadora en el ámbito de creación de alimentos personalizados; se puede decidir la forma, textura, sabor y formulación, aportando de esta forma el valor nutricional deseado. La combinación de la impresión 3D de alimentos, con el uso de subproductos, como la piel de naranja como fuente de pectinas, puede permitir no sólo crear un nuevo alimento con ingredientes de alto valor nutricional desechados por la industria, sino que además mejorar las propiedades de la impresión. En este contexto, se han estudiado distintas formulaciones de tintas para impresión 3D formadas por patata, piel de naranja y proteína aislada de soja. Se ha estudiado su viscosidad, e impresibilidad, y se ha conseguido la formulación más óptima. Se ha evaluado el efecto que tiene la adición de patata, partiendo de un contenido de un 4% hasta un 14%, obteniendo un aumento de la viscosidad de un 3728%; a pesar de observar que la impresibilidad más adecuada se encuentra en el 10% de patata. El efecto que tiene la adición de naranja supone un aumento de la impresibilidad del 1451%, desde un 4% de piel de naranja hasta un 12%. Por último, la adición de proteína de soja desde un 2% hasta el 10%, genera un aumento de la viscosidad de 1902%. La adición de patata y proteína de soja supone un aumento muy alto de la viscosidad y un decrecimiento de la impresibilidad de las tintas; sin embargo, la adición de piel de naranja provoca la mejora en impresibilidad de las tintas. La viscosidad e impresibilidad no muestran una relación directa, y son únicamente dependientes de la formulación empleada. El modelo de dos superfícies de respuesta ha sido capaz de predecir la viscosidad y la impresibilidad en función de la formulación de una tinta. Combinándolas se ha obtenido una superficie de respuesta múltiple, que permite optimizar el proceso mediante la construcción de una función de deseabilidad, obteniendo la tinta más óptima de un sistema patata-piel de naranja-proteína. La tinta óptima tuvo la siguiente composición: un 6% de patata, un 9% de piel de naranja y un 1% de proteína aislada de soja.

[eng] Nowadays the waste of food from the agri-food industry is a global problem, as it contributes to pollution through the emission of greenhouse gases, as well as meaning a great loss of products of high nutritional value. One of these by-product generating industries is the citrus fruits industry, and one of these by-products is orange peel, wich is a high added value, as it contains polyphenols, dietary fiber and pectins. Food 3D printing is presented as an innovative technology in the field of food creation. It allows creating personalized foods; the shape, texture, flavor and formulation can be decided, thus providing the desired nutritional value. The combination of 3D printing of food with the use of byproducts such as orange peel, wich is a source of pectins, can allow not only creating new food with ingredients of high nutritional value rejected by the industry, but also improves print properties. Within this context, different formulations of inks for 3D printing formed by of potato, orange peel and isolated soy protein have been studied. Its viscosity and printability have been studied, and the most optimal formulation has been achieved. The effect of the addition of potato has been evaluated, starting from a 4% potato content up to a 14%, obtaining an increase in viscosity of 3728%; despite observing that the most suitable printability is at 10% potato. The effect of adding orange represents a 1451% increase in printability, from 4% orange peel to 12%. Finally, the addition of soy protein from 2% to 10%, represents an increase in viscosity of 1902%. The addition of potato and soy protein means a very high increase in viscosity, and a decrease in impressionability; unlike the addition of orange peel where printability improves. Viscosity and printability do not show a direct relationship, and are only dependent on the formulation used. Two response surfaces have been modeled capable of predicting viscosity and printability depending on the formulation of an ink. By combining them, a multiple response surface has been obtained, which makes it possible to optimize the process through the construction of a desirability function, and obtain the most optimal ink from a potato-orange peel-protein system. The optimum point was the ink made up of 6% potato, 9% orange peel and 1% soy isolated protein.