IMPRESSION 3D ALIMENTAIRE.

Les imprimantes alimentaires 3D révolutionneront-elles notre manière de manger ?

Demain, nos aliments seront-ils imprimés ?

C’est la question à laquelle ont réfléchi les membres du projet de recherche collaboratif “Manger 4D”. Imaginez-vous rentrant dans la cuisine de votre smart house. Installée entre votre poêle connectée et le grille-pain compatible IoT (Internet des objets) : une imprimante culinaire 3D, capable d’imprimer et de cuisiner votre repas préféré. Ce concept n’est pas loin de devenir une réalité.

D’ici une quinzaine d’années, cela deviendra une caractéristique commune, non seulement de la maison individuelle, mais aussi des cuisines de restaurants et des chaînes de fabrication agroalimentaires.

Imprimer mon repas, mais pourquoi ?

Grâce à l’impression 3D alimentaire, chacun peut imprimer des décors alimentaires en chocolat, sucre, biscuit… Cette technologie est efficiente pour les raviolis, les pâtes, les pizzas, les crêpes, les confiseries et les glaces. L’imprimante 3D permet toutes les fantaisies, du scrapcooking au design culinaire, mêlant cuisine et art.

Au-delà du plaisir des yeux, l’impression alimentaire permet également :

  • Un gain de temps,
  • La mise en place de régimes optimisés et personnalisés pour chaque membre de la famille,
  • De limiter le gaspillage alimentaire en ajustant les quantités,
  • D’incorporer des nutriments soigneusement dosés,
  • De garantir une parfaite traçabilité,
  • De lancer la préparation de son repas à distance grâce au développement des applications mobiles.

« Manger 4D » : le plongeon dans la Foodtech

“Manger 4D” est un programme dédié à l’exploration des opportunités offertes par le croisement des nouvelles technologies (réalité mixte, réalité augmentée, Internet des Objets et fabrication numérique), de la chimie des aliments (textures) et des sciences humaines et sociales.

Ce projet de recherche collaboratif regroupe un consortium de neuf entreprises et des experts issus des mondes académique et institutionnel. Les objectifs du projet sont de créer de nouvelles applications et solutions digitales, créatrices de valeur pour les entreprises, et d’incarner la dimension Food Tech à l’échelle du territoire et la faire rayonner à l’échelle nationale et internationale.

Trois pistes expérimentales sont explorées  :l’alimentation particulière et personnalisée (populations vieillissantes, jeunes enfants etc.), la cuisine rapide, le design culinaire et le prototypage industriel.

Des solutions digitales dédiées à l’univers alimentairE

« Manger 4D » explore des voies de transformation de l’industrie alimentaire passant par le numérique, en croisant opportunités digitales et filières alimentaires.

Avec un porteur et des acteurs académiques centrés sur la métropole rennaise, un vrai processus de co-création en mode de fonctionnement « living lab » a été mis en place : lieu de rencontre, d’apprentissage, de tests et d’implémentation des solutions digitales dédiées à l’univers alimentaire.

SUNI a piloté le lot dédié à la conception et au prototypage d’une machine (imprimante 3D) pour les bancs d’essais. Les bases de conception ont été posées, notamment l’intégration de contraintes hygiéniques.

Comment fonctionne l’impression 3D alimentaire ?

L’imprimante 3D alimentaire restitue à partir d’un fichier numérique 3D une forme réelle, en déposant, agglomérant et solidifiant une matière ou matrice agro-alimentaire. Cette matière est stockée à l’état liquide, pâteux ou sous forme de poudre, puis plongée dans la machine, dans une cartouche.

La transmission du fichier 3D à l’imprimante, déclenche l’impression : la machine dépose les aliments sur un plateau par couches successives pour réaliser une pièce en chocolat, une crêpe, une décoration en sucre ou une purée de pomme de terre au beurre salée.

Tour d’horizon des imprimantes alimentaires

La plupart des imprimantes alimentaires 3D travaillent par dépôt, ce qui signifie qu’elles déposent des couches de matières premières dans un processus par ajout de matière. Cette technique est basée sur celle disponible pour la plasturgie. Le champ des possibles n’est pas encore aujourd’hui totalement exploré pour les applications alimentaires.

Une nouvelle génération d’imprimantes alimentaires 3D combine des buses, du matériel pulvérulent, des lasers et des bras robotiques pour faire des sculptures de sucre, du chocolat à motifs et de la pâtisserie grillagée. Des produits sont déjà sur le marché, disponibles à l’achat sur internet.

Une imprimante, la ChefJet de 3D Systems, cristallise de fines couches de sucre à grain fin dans une variété de configurations géométriques. Chez le même fabriquant, la Cocojet travaille le chocolat à façon, à partir de seringues dans des motifs magnifiquement fondants. Les imprimantes de pointe sont encore plus performantes.

La Foodini, par exemple, utilise des ingrédients frais, chargés dans des capsules en acier inoxydable, pour fabriquer pizzas, pâtes farcies, quiches et brownies. La machine à pâtes Barilla imprime des nouilles avec de l’eau et de la farine de semoule. Et un prototype de Hod Lipson, professeur de génie mécanique à Columbia, fabrique des barres nutritionnelles et des pâtisseries simples.

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Le laboratoire SUNI Digital Foodtech

SUNI et l’équipe projet ont d’abord expérimenté les moyens et les usages. Sur la Foodini, l’équipe avec l’aide d’un chef étoilé, a travaillé une base de viande de dinde avec de la crème fraîche, du sel et du piment d’Espelette. Un fichier 3D de volaille a été ainsi imprimé avec cette matrice alimentaire.

Afin de tester l’ensemble des matrices alimentaires du consortium industriel, SUNI a établi le cahier des charges d’une machine R&D permettant de tester et d’imprimer ces matrices, allant du cornichon à du saumon.

Par matrice, il faut entendre qu’une base d’un aliment est préparée et éventuellement supplémentée. La contribution des acteurs académiques, Agrocampus Rennes notamment, a porté sur ces matrices, afin de les rendre imprimables. Il s’agit de travailler la viscosité, la fluidité matière tout en gardant une texture nécessaire à la culinarité.

SUNI, responsable du lotissement machine, moyen de fabrication, a développé avec une équipe pluridisciplinaire (mécatronique, agroalimentaire) une machine : la M4D. Ce moyen, équipé de trois têtes d’impressions de différentes technologies, permet de travailler différentes typologies de matière (purée de légumes, purée de viande, chocolat, beurre,).

Des essais de qualification des matrices, visant à définir les paramètres opératoires pour une bonne imprimabilité, sont actuellement menés par SUNI.

Les challenges peuvent être de superposer la matière sans que le mets ne s’effondre ou ne se déforme, ou bien, d’avoir une productivité adaptée à un environnement industriel.

Envie d’innover en Foodtech ?

Le projet Manger 4D a permis d’expérimenter avec succès l’impression alimentaire. Les acteurs de la place rennaise ont les clés scientifiques pour développer les matrices alimentaires du futures et l’imprimante de demain.

SUNI vous accompagne dans vos projets innovants atour de l’impression alimentaire.

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