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3D-Druck von Milchgelen

Gelbildungsmechanismen von Milchproteinen zur Anwendung in einem 3D-Druckverfahren

Dr. Stefan Nöbel
Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie

Der 3D-Druck bietet eine gute Möglichkeit auch in der Lebensmittelindustrie die individuelle Bestellung auf Kundenwunsch zu erfüllen. Bisher druckten Forscher nur mit fertigem Käse, der wieder aufgeschmolzen wurde. Um die 3D-Druck- Technologie im Bereich milchbasierter Lebensmittel auf ein neues Level zu heben, müssen die Gelbildungsmechanismen von Proteinen auf unterschiedliche Parameter hin untersucht werden. Milchproteine (Caseine, Molkenproteine) können durch die Veränderung der Temperatur oder des pH-Werts eine Gelstruktur formen, wie bei der Käse- oder Joghurtherstellung. Für gute Produkte mittels 3D-Druck ist die Kenntnis der Phasenumwandlung und der daraus folgenden Strukturierung extrem wichtig. Vor allem der Zeitpunkt und die Dauer der jeweiligen Temperatur- bzw. pH-Wert- Änderung spielen eine entscheidende Rolle. Dafür werden die Lab- und Säuregelbildung im Hinblick auf deren lokale Gelbildungseigenschaften untersucht. Vorteile gegenüber der Extrusion (erzeugt ein unter Druck und Hitze aus einer Düse gepresstes Produkt) ist die ausschließlich punktuelle Wärmeeinwirkung auf das Produkt (in diesem Fall das Milchgel). Somit wird die Gelbildung nur an einem bestimmten Punkt lokal angeregt und das Produkt insgesamt geschont. Zudem können bei der Extrusion nicht wirklich dreidimensionale Produkte erzeugt werden, da eine Querverbindung zwischen den einzelnen, zweidimensional erzeugten Schichten fehlt. Der 3D-Druck mit seiner getriggerten, also zeitlich und räumlich begrenzten, Gelbildung verbindet während des Druckens unter den geeigneten Parametern die Schichten. Dadurch wird ein wirklich dreidimensionales Produkt erzeugt. Durch das punktuelle Erhitzen mittels Laser oder die lokale Änderung des pH-Werts wird es in Zukunft möglich sein, gezielt die Gelbildung zu induzieren und somit individuelle Endprodukte zu formen.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Individualisiertes Milch-Produkt auf Kundenbestellung

  • Herstellung neuer Formen und Texturen (z.B. gefüllte Käsewürfel, unterschiedliche Füllungen in Joghurtdrops, etc.)

  • In größerem Maßstab Verwendung in der Käseindustrie (kontinuierliche Labgel-Verarbeitung, zeitlich genau induzierte Verfestigung)

  • Erweiterung der Technologie auf andere Proteinquellen (Algen, Insekten)

Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie

Universität Hohenheim

Ihr Ansprechpartner
Dr. Stefan Nöbel
wissenschaftlicher Mitarbeiter

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