MIKROPRINT | Neues 3D Food-Printing-Verfahren zur Mikrostrukturierung von Lebensmitteln

Patienten mit Kau- oder Schluckstörungen leiden häufig unter Mangelernährung. Innovative Verfahren und Produkte zur ökonomischen Herstellung personalisierter, nährstoffangereicherter Lebensmittel können hier Abhilfe schaffen. Mit einem im Rahmen des ZIM Forschungsverbundprojekts MIKROPRINT entwickelten innovativen Mehrkomponenten 3D Food Printing System können gesunde Lebensmittel erstmals mikrostrukturiert und optisch ansprechend hergestellt werden.


Mit der allgemein steigenden Lebenserwartung ist auch ein deutlicher Anstieg der Anzahl von Menschen mit Schluckstörungen zu verzeichnen. Allein in der Bundesrepublik sind mehr als fünf Millionen Menschen von dieser Einschränkung betroffen. Dysphagie-Patientinnen und -Patienten leiden häufig unter erheblichen Mangelerscheinungen, die Beeinträchtigungen des körperlichen, psychischen und sozialen Wohlbefindens nach sich ziehen können. Neben einer medizinischen Behandlung ist für diese Patientengruppe vor allem ein langfristig angelegter persönlicher Ernährungsplan mit Anpassung der Mahlzeiten bezüglich Textur, Portionsgröße und Nährstoffanreicherung an deren Bedürfnisse notwendig. Bisher wird pürierte Kost für Dysphagie-Patientinnen und -Patienten in vielen Heimen als Brei serviert. Eine deutlich ansprechendere Kost entsteht, wenn die Grundnahrungsmittel püriert oder passiert und nach Zugabe von Nährstoffen und eines Geliermittels in Gussformen das ursprüngliche Erscheinungsbild erhalten. Diese Herstellungsmethode ist allerdings sehr aufwendig und damit sowohl in Heimküchen als auch Privathaushalten nicht immer wirtschaftlich einsetzbar.

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Abb. 1: Weltweit erstes Mehrkopf 3D Food Printing System, mit dem bereits erfolgreich verschiedene Lebensmittel aus mehreren Komponenten hergestellt werden konnten

Das Produkt und seine Innovation

Ergebnis des vom Zentrum für Innovation im Mittelstand (ZIM) geförderten Projektes MIKROPRINT ist ein neues Mehrkomponenten 3D Food Printing Verfahren, mit dem die ökonomische Herstellung personalisierter nährstoffangereicherter Lebensmittel möglich werden soll. Das System integriert erstmals alle notwendigen Lebensmittelkomponenten, wie gelierende Lebensmittelpürees, Nährstoffe, Proteine, Lipide, Vitamine oder Mineralstoffe in den Druckprozess. Die Entwicklungen umfassten neben den Lebensmittelkomponenten für den 3D-Druck und speziell zugeschnittenen Geliersystemen auch die apparative Entwicklung eines neuen Mehrkopf-3D-Food-Printing-Systems. Diese Teilentwicklungen wurden im Rahmen des Vorhabens in einer Pilotanlage zusammengeführt, mit der die Herstellung von personalisiert zugeschnittenen Mahlzeiten möglich ist. Am Institut für Lebensmitteltechnologie der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf erfolgten die Geräteentwicklung für das neue Druckverfahren zur Mikrostrukturierung von Lebensmitteln sowie die Entwicklung von Analyseverfahren zur Qualitätskontrolle der 3D-Food-Printing Prozesse. Der Projektpartner Print2Taste entwickelte die Prozesse zur Mikrostrukturierung von Lebensmitteln mit Mikroschichtungsverfahren und realisierte den Aufbau des 3D-Food-Printing-Gesamtsystems. Der Entwicklungsschwerpunkt des Projektpartners biozoon GmbH lag in den Bereichen neuer Geliersysteme und Lebensmittelpürees.

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Abb. 2: Würstchen mit Gnocchi - personalisierte Mahlzeit aus Pürees im 3D Lebensmitteldruckprozess-Mehrkomponentenverfahren
Abb. 3: Leberkäse mit Brokkoli und Karotten - personalisierte Mahlzeit aus Pürees im 3D Lebensmitteldruckprozess-Mehrkomponentenverfahren

Verwertung

Die Marktchancen der Entwicklung sind vielversprechend und das im Projekt von der Hochschule Weihenstephan Triesdorf entwickelte weltweit erste Mehrkopf 3D Food Printing System wird vom Industriepartner Print2Taste bereits erfolgreich vermarktet . Neben ersten Anwendungen im Bereich von Catering, Konditorei und Gastronomie existieren in Deutschland zahlreiche Altenheime und Krankenhäuser, die zukünftig als potenzielle Kunden der Entwicklung gesehen werden.

Die Kooperationspartner

Die Print2Taste GmbH, Freising, ist ein 2014 gegründetes Spin-off-Unternehmen der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, das mit inzwischen mehr als zehn Mitarbeitern das 3D Food Printing System Procusini®, die dafür benötigten Kartuschen mit druckbaren Lebensmitteln sowie eine Web-Platform mit 3D Food Printing Anwendungen entwickelt, produziert und vermarktet.

Die biozoon GmbH, Bremerhaven, ist im Bereich der Lebensmitteltechnologie angesiedelt und hat sich auf Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von pulverförmigen Produkten aus natürlichen, gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen spezialisiert, die zur Verbesserung der Lebensmittelfunktionalität und zur Gesunderhaltung von Mensch und Tierbeitragen. Die Vermarktung erfolgt in der Gastronomie und im Gesundheitssektor. Das Unternehmen wurde 2001 gegründet und beschäftigt 29 Mitarbeiter.

Das Institut für Lebensmitteltechnologie der Hochschule Weihenstephan betreibt Forschung in den Arbeitsgebieten Food Ingredients und Biotechnologie, Partikelanalytik und Kolloidforschung, Qualitätssicherung sowie Verfahrenstechnik und Technologie. Im Bereich des 3D Food Printing ist das Institut weltweiter Technologie- und Innovationsführer. Die Erkenntnisse und Erfahrungen aus der Forschung fließen auch in die Lehre im Studiengang Lebensmitteltechnologie der Hochschule Weihenstephan ein.

Publikationen

Radlmayr, G. (2018): Weltweit erstes Mehrkomponenten 3D Food Printing System für personalisierte Kost. Pressemitteilung im idw-online, News 692162, 10.04.2018.
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Im Rahmen des Forschungsverbundprojekts MIKROPRINT entwickelten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) ein innovatives Mehrkomponenten 3D Food Printing System. Damit können für Menschen mit Kau- und Schluckstörungen gesunde Lebensmittel erstmals mikrostrukturiert, optisch ansprechend, personalisiert und gleichzeitig ökonomisch hergestellt werden. Das System integriert alle notwendigen Lebensmittelkomponenten sowie die speziell zugeschnittenen Geliersysteme in den Druckprozess.

Verbundprojektleitung


Projektbearbeitung

B.Sc. Teresa Dufter

B.Sc. Johannes Heringlehner

M.Sc. Anna Knäulein

Projektdauer

01.07.2015 - 31.03.2018

Projektpartner

Projektträger

Projektförderung

Förderprogramm

Logo

Weblinks

Projekt als ZIM-Erfolgsbeispiel auf den Seiten des BMWi Link