FR3160300A1

FR3160300A1 - Liant alimentaire

Info

Publication number: FR3160300A1
Application number: FR2402752A
Authority: FR
Inventors: Clément Kistner Julien; Alice CORE BAILLAIS Marine
Original assignee: La Patisserie Numerique SAS
Current assignee: La Patisserie Numerique SAS
Priority date: 2024-03-20
Filing date: 2024-03-20
Publication date: 2025-09-26

Abstract

Composition liante d’impression 3D alimentaire comprenant au moins une source d’amidon ainsi qu’au moins une source de protéine(s). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Liant alimentaire

La présente description et relative au domaine de l’impression en trois dimensions, communément appelé « impression 3D ». Plus précisément, elle est relative au domaine de l’impression 3D alimentaire, et plus encore à celui de l’impression 3D alimentaire selon la technique dite de liage de poudre.

Dans le cadre de la présente description, un intervalle décrit par l’expression « entre […] et […] » comprend les bornes. Par exemple, l’intervalle « entre 1 et 2 » comprend les deux valeurs « 1 » et « 2 » ainsi que l’ensemble des valeurs étant à la fois strictement supérieures à 1 et strictement inférieures à 2.

Dans le cadre de la présente description, le terme « environ » précédant une valeur numérique signifie que la valeur peut être modifiée de plus ou moins 10%. Dans le cas particulier d'une valeur numérique étant une borne d'intervalle, le terme « environ » signifie que la borne basse peut être réduite de 10% et/ou la borne haute augmentée de 10%. Il est également possible de supprimer le terme « environ » précédant une valeur numérique.

L’impression 3D utilisant la technique de liage de poudre est une technique additive. Elle consiste à former une pièce en solidifiant successivement des couches de poudre. Pour ce faire, on dépose un liant dans un volume prédéfini de poudre.

Cette application se fait à l’aide d’une imprimante 3D permettant l’application précise du liant. On dépose le liant au sein d’un matériau alimentaire à l’état fractionné. Petit à petit, l’objet tridimensionnel prend forme. La pièce tridimensionnelle finale est ensuite extraite du matériau alimentaire à l’état fractionné qui n’a pas été en contact avec le liant et qui est donc resté sous forme de fractionnée.

Dans le cas de l’impression 3D alimentaire, il est en outre nécessaire d’avoir une étape de solidification, qui peut être, soit une cuisson, soit un refroidissement selon le liant imprimé. Dans le cas d’une cuisson, la pièce alimentaire est solidifiée ainsi durant la cuisson du volume de poudre formé par le dépôt de la matière liante dans ledit volume. Le dépôt peut être réalisé selon les trois axes de manière indépendante, ou préférentiellement selon deux axes. Pour obtenir la pièce finale, il faut retirer la poudre qui n’a pas été au contact du liant et qui doit donc rester sous forme de poudre.

Pour éviter le gaspillage alimentaire, il est important que la poudre restante puisse être réutilisée pour former une nouvelle pièce alimentaire.

Il découle de ce qui précède que le liant doit avoir une composition particulière permettant :

- l’obtention de propriétés physiques intéressantes avant et après cuisson ;

- l’obtention de propriétés organoleptiques également très satisfaisantes ;

- la mise en œuvre d’ingrédients n’étant pas des ingrédients ultra transformés et/ou des additifs ;

- une bonne conservation ;

- une moindre usure mécanique des machines utilisées pour l’impression ;

- une moindre nécessité de maintenance des machines utilisées pour l’impression.

Dans la publication « F. C. Godoi, S. Prakash, and B. R. Bhandari, “3d printing technologies applied for food design: Status and prospects,” Journal of Food Engineering, vol. 179. Elsevier Ltd, pp. 44–54, 01-Jun-2016, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2016.01.025 », les auteurs examinent l'utilisation de l'impression 3D dans la conception alimentaire. Ils discutent de l'évolution des techniques d'impression 3D.

Dans la publication « C. Pinna, L. Ramundo, F. G. Sisca, C. M. Angioletti, M. Taisch, and S. Terzi, “Additive Manufacturing applications within Food industry: an actual overview and future opportunities,” in XXI Summer School “Francesco Turco” - Industrial System Engineering, 2016 », les auteurs explorent l'impact de la fabrication additive sur l'industrie alimentaire. L'article souligne le rôle essentiel de l'industrie alimentaire en Europe et son besoin d'innovation face aux tendances économiques, sociales et technologiques mondiales.

Dans la publication « H. W. Kim, H. Bae, and H. J. Park, “Classification of the printability of selected food for 3D printing: Development of an assessment method using hydrocolloids as reference material,” J. Food Eng., vol. 215, pp. 23–32, Dec. 2017, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2017.07.017 », les auteurs abordent la classification de la capacité d'impression de divers aliments pour l'impression 3D.

Dans la publication « A. Gholamipour-Shirazi, I. T. Norton, and T. Mills, “Designing hydrocolloid based food-ink formulations for extrusion 3D printing,” Food Hydrocoll., vol. 95, pp. 161–167, Oct. 2019, doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.04.011 » les auteurs se concentrent sur les propriétés rhéologiques et la capacité d'impression de pâtes hydrocolloïdes alimentaires.

Dans la publication "Evaluation of rheology and printability of 3D printing nutritious food with complex formulations" de Maldonado-Rosas et al., 2022, l'étude se concentre sur l'analyse des propriétés rhéologiques et de l'imprimabilité de formulations alimentaires complexes pour l'impression 3D.

Dans l’art antérieur également, un certain nombre de compositions alimentaires sont divulguées.

C’est ainsi que dans le brevet EP2356911 au nom de Crisp Sensation Holding SA, il est divulgué une composition de revêtement pour aliment, présentée comme étant adaptée à la cuisson ou au réchauffage au micro-ondes, et comme offrant une texture croustillante et une bonne adhérence.

Dans le brevet EP3170399 au nom de The Nisshin OilliO Group, Ltd., il est décrit une confiserie cuite, riche en lipides, mais pauvre en glucides, adaptée au régime cétogène. Elle est présentée comme étant susceptible d’améliorer l'acceptabilité des régimes faibles en glucides, sans sacrifier la texture ou la saveur des confiseries traditionnelles pour l’utilisateur.

Dans le brevet EP3537881 au nom de Direct Food Ingredients Limited Macclesfield, il est décrit une composition de substitution présentée comme étant susceptible de remplacer, aux yeux d’un individu, le pain traditionnel.

Dans le brevet FR2847427 au nom de Bonduelle, il est décrit un procédé de préparation de produits alimentaires tels que des beignets de légumes. Ce procédé est présenté comme améliorant la texture des beignets, en garantissant une enveloppe croustillante et un cœur moelleux après réchauffement, même suite à une surgélation.

Dans le brevet FR3127369 au nom de Nestlé, il est décrit un dessert laitier à base de farine de tapioca, exempt d'œuf et de carraghénane.

Enfin, dans la demande WO2023148344 au nom d’Algama, il est décrit un substitut végétal d'œuf en poudre pour émulsions alimentaires (comme la mayonnaise). Ce substitut inclut des produits de microalgues, des hydrocolloïdes et des farines végétales non-microalgales.

Dans l’art antérieur également, des impressions agroalimentaires surfaciques sont également divulguées.

C’est ainsi que dans le brevet FR3108474 au nom de Savane Brossard, il est divulgué un procédé et un dispositif pour la fabrication de gâteaux industriels décorés. Ce procédé est présenté comme permettant d'imprimer des motifs décoratifs sur la pâte crue avant cuisson. Il est allégué que cette technique résout les problèmes de décorations craquelées ou collantes. L’encre est mise en contact avec la pâte par projection de gouttelettes.

Dans l’art antérieur également, il est divulgué des impressions alimentaires 3D.

C’est ainsi que dans le brevet demande EP3715118 au nom de Chocoladefabriken Lindt & Sprüngli AG, il est décrit un appareil de fabrication additive pour la production d'un produit alimentaire à base de chocolat. L'appareil comprend notamment un conteneur pour ledit chocolat, et un système d'application pour appliquer un matériau liant chauffé, ledit matériau comprenant du beurre de cacao.

Toutes ces solutions sont insatisfaisantes. Il existe un besoin de disposer de composition permettant une impression 3D alimentaire :

- facile à mettre en œuvre ;

- permettant l'obtention d'une composition alimentaire comprenant le moins possible d'additif et/ou d'ingrédients ultra transformé;

- permettant une moindre occurrence des pannes et un moindre dépôt de matière alimentaire au sein de l'imprimante 3D alimentaire ;

- permettant l'obtention d'une composition alimentaire ayant un goût satisfaisant ;

- permettant l'obtention d'une composition alimentaire ayant le moins grand nombre d'ingrédients possible ;

- utilisant des matières premières facilement conservables.

Toutes ces problématiques sont résolues par la présente invention.

L’invention concerne tout d’abord une composition liante d’impression 3D alimentaire comprend au moins une source d’amidon ainsi qu’au moins une source de protéine(s).

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire a une viscosité comprise entre environ 40 mPa.set environ 1400 mPa.s.

Dans un mode de réalisation, ladite source de protéine est choisie dans le groupe constitué de l’œuf, d’une partie d’œuf, de protéines de plantes, de préférence de protéines de légumineuses, de préférence de pois, et de leurs mélanges.

La viscosité est de préférence comprise entre environ 80 mPa.set environ 900 mPa.s, de préférence comprise entre environ 100 mPa.set environ 600 mPa.s, de préférence comprise entre environ 150 mPa.set environ 500 mPa.s.

Il a été mis au jour qu’avec l’utilisation de ces viscosités, le liant était facilement « injectable » au sein de la poudre, et avait des propriétés de liaison de la poudre idéales.

La source d’amidon n’est pas limitée selon l’invention. Elle peut être, par exemple, choisie dans le groupe constitué des farines de graines, notamment des farines de céréale(s) ou de pseudocéréale(s), des farines d’oléagineux et des mélanges de ces farines.

Dans un mode de réalisation, ladite source d’amidon est choisie dans le groupe constitué des farines de graines, notamment des farines de céréale(s) ou de pseudocéréale(s), des farines d’oléagineux et des mélanges de ces farines.

À titre d’exemple, ladite farine peut être choisie dans le groupe constitué de la farine de blé, de la farine de maïs, de la farine de sarrasin, de la farine de petit épeautre, de la farine de blé Khorasan, de la farine d’avoine, de la farine de millet, de la farine de sorgho, de la farine de quinoa, de la farine de pois chiche, de la farine de riz, de la farine de teff, de la farine d’amarante, de la farine d’amande, de la farine de coco, de la farine de noisette, de la farine de sésame, de la farine de soja, de la farine de chanvre, de la farine de lin, de la fécule, notamment de la fécule de maïs, de la fécule de pomme de terre et des mélanges de ces farines et/ou fécules.

De préférence, la source d’amidon est choisie dans le groupe constitué de la farine de blé, de la fécule de maïs, et de leur mélange.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend ladite source d’amidon à un pourcentage massique total compris entre environ 3% et environ 34%, de préférence compris entre environ 4% et environ 32%, de préférence compris entre environ 5% et environ 31%, de préférence compris entre environ 6% et environ 30%, de préférence compris entre environ 7% et environ 30%, de préférence compris entre environ 8% et environ 30%, de préférence compris entre environ 9% et environ 30%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, ladite source de protéine est choisie dans le groupe constitué de l’œuf, d’une partie d’œuf, des protéines de plantes, de préférence des protéines de légumineuses, de préférence des protéines de pois, et de leurs mélanges.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend des protéines végétales, de préférence des protéines de pois.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend des protéines végétales, de préférence des protéines de pois, à pourcentage massique compris entre environ 1,2% et environ 6,8%, de préférence compris entre environ 1,6% et environ 6,4%, de préférence compris entre environ 2% et environ 6,4%, de préférence compris entre environ 2% et environ 6%, de préférence compris entre environ 2,4% et environ 5,6%, de préférence compris entre environ 3,5% et environ 4,5%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, l’œuf ou une partie d’œuf est choisi dans le groupe constitué du blanc d'œuf, du jaune d'œuf, et de l'œuf entier (excluant la coquille), à l’état hydraté ou déshydraté.

Dans un mode de réalisation préféré, l’œuf ou une partie d’œuf est choisi dans le groupe constitué du jaune d'œuf et de l'œuf entier (excluant la coquille), à l’état hydraté ou déshydraté.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend l’œuf ou partie d’œuf à un pourcentage massique compris entre environ 6% et environ 34%, de préférence compris entre environ 8% et environ 32%, de préférence compris entre environ 10% et environ 32%, de préférence compris entre environ 10% et environ 30%, de préférence compris entre environ 12% et environ 28%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Ces pourcentages massiques correspondent à un œuf ou partie d’œuf hydraté. Dans le cas de l’utilisation d’un œuf ou partie d’œuf déshydraté, ils sont à diminuer en proportion.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend du sel.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend du sel à un pourcentage massique compris entre environ 0,45% et environ 2,55%, de préférence compris entre environ 0,6% et environ 2,4%.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend également au moins un produit laitier gras.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend également au moins un produit laitier gras choisi dans le groupe constitué du beurre, de la crème, par exemple de la crème fraîche ou de la crème épaisse, des fromages à pâte molle tels que le camembert, le brie et le fromage bleu, des fromages à pâte dure comme le cheddar, le gruyère et le parmesan, du lait entier, et de leurs mélanges.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend également au moins un produit laitier gras choisi dans le groupe constitué du beurre, de la crème fraîche, de la crème épaisse, des fromages à pâte molle tels que le camembert, le brie et le fromage bleu, des fromages à pâte dure comme le cheddar, le gruyère et le parmesan, du lait entier, et de leurs mélanges.

Dans un mode de réalisation, ledit produit laitier gras est choisi dans le groupe constitué du beurre, de la crème épaisse, et de leurs mélanges.

De manière surprenante, il a été mis en évidence que la crème permettait un moindre déphasage. Certaines impressions peuvent durer plusieurs heures (8h) et il est impératif qu’il n’y ait pas de déphasage significatif durant ce laps de temps.

Dans un mode de réalisation, ledit produit laitier gras est du beurre.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend du beurre à un pourcentage massique compris entre environ 4,5% et environ 25,5%, de préférence compris entre environ 6% et environ 24%, de préférence compris entre environ 7,5% et environ 24%, de préférence compris entre environ 7,5% et environ 22,5%, de préférence compris entre environ 9% et environ 21%, de préférence compris entre environ 10,5% et environ 19,5%, de préférence compris entre environ 12% et environ 19,5%, de préférence compris entre environ 12% et environ 19,5%, de préférence compris entre environ 13,5% et environ 18%, de préférence compris entre environ 15% et environ 16,5%, de préférence d’environ 15%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, ledit produit laitier gras est de la crème épaisse.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend de la crème épaisse à un pourcentage massique compris entre environ 12% et environ 68%, de préférence compris entre environ 16% et environ 64%, de préférence compris entre environ 20% et environ 64%, de préférence compris entre environ 20% et environ 60%, de préférence compris entre environ 24% et environ 56%, de préférence compris entre environ 28% et environ 52%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend également du sucre.

Dans un mode de réalisation, ledit sucre est choisi dans le groupe constitué du sucre blanc, du sucre glace, du sucre roux, et de leurs mélanges.

Dans un mode de réalisation préféré, ledit sucre est du sucre glace.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend du sucre à un pourcentage massique compris entre environ 8% et environ 43%, de préférence compris entre environ 10% et environ 40%, de préférence compris entre environ 13% et environ 40%, de préférence compris entre environ 13% et environ 38%, de préférence compris entre environ 15% et environ 35%, de préférence compris entre environ 18% et environ 33%, de préférence compris entre environ 20% et environ 33%, de préférence compris entre environ 20% et environ 33%, de préférence compris entre environ 23% et environ 30%, de préférence compris entre environ 23% et environ 28%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend également de l’huile.

Dans un mode de réalisation, ladite huile est choisie dans le groupe constitué de l’huile d’olive, de l’huile de tournesol, de l’huile d'arachide, de l’huile de noix, de l’huile de colza, et de leurs mélanges.

Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend de l’huile à un pourcentage massique compris entre environ 3% et environ 19%, de préférence entre environ 4% et environ 18%, de préférence entre environ 6% et environ 18%, de préférence entre environ 6% et environ 17%, de préférence entre environ 7% et environ 15%, de préférence entre environ 8% et environ 14%, de préférence entre environ 9% et environ 14%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Outre ce qui précède, la composition alimentaire liante peut comprendre une variété d'ingrédients supplémentaires, ces ingrédients ayant principalement pour effet de modifier le goût de la composition alimentaire devant être préparée.

Il peut par exemple s'agir d'un arôme, de préférence d'un arôme naturel. Dans un mode de réalisation, ledit arome naturel est choisi dans le groupe constitué de l'arôme naturel de vanille, de l'arôme naturel de citron, de l'arôme naturel d'orange, de l'arôme naturel de Mende, de l'arôme naturel de cannelle, de l'arôme naturel de cacao, de l'arôme naturel de café, de l'arôme naturel de fraise, de l'arôme naturel de pomme, de l'arôme naturel d'amande.

De manière génale, l’arôme naturel de vanille sera préféré.

Ensuite, il peut également s’agir de la vergeoise, qui est explicitement exclue de la définition de « sucre » au sein de la présente description. Dans un mode de réalisation, la composition liante comprend de la vergeoise à un pourcentage massique compris entre environ 8% et environ 47%, de préférence compris entre environ 11% et environ 44%, de préférence compris entre environ 14% et environ 44%, de préférence compris entre environ 14% et environ 42%, de préférence compris entre environ 17% et environ 39%, de préférence compris entre environ 19% et environ 36%, de préférence compris entre environ 22% et environ 36%, de préférence compris entre environ 22% et environ 36%, de préférence compris entre environ 25% et environ 33%, de préférence compris entre environ 28% et environ 30%, de préférence d’environ 28%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante est dépourvue d’additifs alimentaires.

Dans le cadre de la présente demande, on entend par « additif alimentaire » une substance non nutritive ajoutée aux aliments dans le but d'apporter une amélioration technologique spécifique à leur aspect, leur texture, leur goût, leur conservation ou leur aptitude à être transformés.

Il peut s’agir de conservateurs, de colorants, d’édulcorants, d’émulsifiants, de stabilisants, d’exhausteurs de goût, d’agents gélifiants, d’agents de texture, d’agents levants, d’agents de glaçage, etc.

Par exemple, conformément à la réglementation européenne, tous les ingrédients dont le nom commence par un « E » en majuscule sont des additifs alimentaires.

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante comprend moins d’environ 50% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 40% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 30% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 20% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 10% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 5% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 4% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 3% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 2% d’eau ajoutée, de préférence moins d’environ 1% d’eau ajoutée, par rapport à la masse totale de ladite composition liante. Dans le cadre de la présente description, on appelle « eau ajoutée » de l’eau ajoutée en tant que telle, indépendamment de l’eau pouvant être contenue dans d’autres ingrédients (tels que les œufs hydratés, par exemple).

Dans un mode de réalisation, ladite composition liante ne comprend pas d’eau ajoutée. L’absence d’eau ajoutée permet, de manière surprenante, une meilleure conservation et une meilleure qualité d’impression.

Dans un mode de réalisation, le matériau à l’état fractionné est tel que décrit dans la demande FR2309944 déposée au nom de la demanderesse. En particulier, tous les modes de réalisation liés au matériau et à son procédé d’obtention décrits dans cette demande font partie intégrante de la présente description, sont incorporés par référence au sein de la présente description.

Dans un mode de réalisation, le matériau à l’état fractionné comprend au moins 1, de préférence au moins 2, de préférence au moins 3, de préférence au moins 4, de préférence 5 ingrédients choisis dans le groupe constitué des ingrédients suivants : farine de blé, farine d’avoine, maltodextrine, cacao, beurre de cacao.

Dans un mode de réalisation, le matériau à l’état fractionné est composé d’un mélange comprenant au moins 2, de préférence au moins 3, de préférence au moins 4, de préférence au moins 5 ingrédients choisis dans le groupe constitué des ingrédients suivants : farine de blé, farine d’avoine, maltodextrine, cacao, beurre de cacao.

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire comprend de l’œuf à un pourcentage massique compris en entre environ 24 % et environ 28 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la fécule de maïs à un pourcentage massique compris en entre environ 8 % et environ 12 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la farine de blé à un pourcentage massique compris en entre environ 6 % et environ 9 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la crème, de préférence de la crème épaisse, à un pourcentage massique compris en entre environ 37 % et environ 43 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de l’arôme naturel de vanille à un pourcentage massique compris en entre environ 0,5 % et environ 1,5 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de l’huile à un pourcentage massique compris en entre environ 11 % et environ 15 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, ainsi que du sel à un pourcentage massique compris en entre environ 1 % et environ 3 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition.

L’invention concerne également des utilisations de la composition liante selon l’invention.

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire est utilisée dans le cadre d’un procédé d’impression 3D alimentaire, de préférence un procédé d’impression 3D alimentaire par liage de poudre.

Dans un mode de réalisation, la température de la composition liante selon l’invention durant ladite impression est comprise entre environ 7°C et environ 42°C, de préférence comprise entre environ 10°C et environ 39°C, de préférence comprise entre environ 12°C et environ 39°C, de préférence comprise entre environ 12°C et environ 38°C, de préférence comprise entre environ 15°C et environ 35°C, de préférence comprise entre environ 17°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 20°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 20°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 22°C et environ 30°C, de préférence comprise entre environ 25°C et environ 27°C, de préférence d’environ 25°C.

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire est utilisée dans le cadre d’un procédé d’impression 3D par liage de poudre. La poudre est le matériau alimentaire à l’état fractionné.

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire est utilisée dans le cadre d’un procédé d’impression 3D par liage de poudre, ladite composition étant déposée dans un volume dudit matériau à l’état fractionné.

Dans un mode de réalisation, la composition liante d’impression 3D alimentaire est utilisée dans le cadre d’un procédé d’impression 3D utilisant la technique de liage de poudre, caractérisée en ce que la température de la composition liante selon l’invention durant ladite impression est comprise entre environ 7°C et environ 42°C, de préférence comprise entre environ 10°C et environ 39°C, de préférence comprise entre environ 12°C et environ 39°C, de préférence comprise entre environ 12°C et environ 38°C, de préférence comprise entre environ 15°C et environ 35°C, de préférence comprise entre environ 17°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 20°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 20°C et environ 32°C, de préférence comprise entre environ 22°C et environ 30°C, de préférence comprise entre environ 25°C et environ 27°C, de préférence d’environ 25°C.

L’invention concerne également un procédé d’impression 3D alimentaire utilisant une composition alimentaire liante selon l’invention. Dans un mode de réalisation, ce procédé comprenant une étape de disposition d’une composition liante selon l’invention au sein d’un matériau alimentaire à l’état fractionné.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape d’introduction de la composition liante selon l’invention au sein d’un matériau alimentaire à l’état fractionné.

Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape d’introduction de la composition liante selon l’invention au sein d’un matériau alimentaire à l’état fractionné, ladite introduction étant réalisée à travers un orifice de sortie OSL, ledit orifice de sortie OSL étant en mouvement tridimensionnel au sein dudit matériau à l’état fractionné, ledit mouvement étant piloté par des instructions numériques.

L’invention concerne également une pièce alimentaire imprimée par le procédé selon l’invention.

Description des figures

LaFIG. 1, laFIG. 2, laFIG. 3, laFIG. 4, laFIG. 5, laFIG. 6, laFIG. 7, laFIG. 9, laFIG. 10, laFIG. 11et laFIG. 12sont des représentations du résultat de l’impression 3D selon différentes conditions expérimentales décrites au sein des exemples 1, 2 et 4.

LaFIG. 8est une vue en coupe simplifiée illustrant le processus d’impression 3D alimentaire utilisant la technique de liage de poudre.

La tête d'impression 3D alimentaire TIM est connectée à une source d'énergie et conçue pour se déplacer tridimensionnellement, suivant des instructions numériques. Elle est équipée pour délivrer la composition liante selon l’invention, à travers son orifice de sortie OSL. Cet orifice est immergé dans un volume de matériau alimentaire à l’état fractionné MAF, lequel est placé dans un réservoir RES. Le processus d'impression 3D alimentaire s'effectue en manœuvrant la tête d'impression dans les trois dimensions au sein du volume de matériau alimentaire à l’état fractionné MAF. Pendant ce mouvement, l'orifice de sortie OSL applique la composition liante selon l’invention, directement dans ledit matériau alimentaire à l’état fractionné, permettant ainsi la création de structures alimentaires complexes et personnalisées.

Exemple 1 : Fabrication d’un matériau alimentaire à l’état fractionné

Les quatre matériaux alimentaires à l’état fractionné figurant dans le tableau 1 suivant ont été réalisés. Les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques.

N° échantillon	Composition	Procédé de préparation
Matériau à l’état fractionné 1	72% de farine de blé, 6% de farine d’avoine, 6% de maltodextrine, 8% de cacao et 8% de beurre de cacao	Les matières premières sous forme de poudre sont mélangées mécaniquement à l’aide d’un mélangeur puis disposées dans un four à 160°C pendant 2 heures. La poudre est ensuite laissée à refroidir à température ambiante avant d’être tamisée à l’aide d’un tamis vibrant. Le beurre de cacao est mis à fondre dans une casserole, puis versé sur la poudre dans le mélangeur, ce dernier fonctionnant. Le mélange obtenu est laissé à refroidir, puis un nouveau tamisage est réalisé.
Matériau à l’état fractionné 2	80% de farine de blé, 6% de farine d’avoine, 6% de maltodextrine et 8% de beurre de cacao	Les matières premières sous forme de poudre sont mélangées mécaniquement à l’aide d’un mélangeur puis disposées dans un four à 180°C pendant 1h30. La poudre est ensuite laissée à refroidir à température ambiante avant d’être tamisée à l’aide d’un tamis vibrant. Le beurre de cacao est mis à fondre dans une casserole puis versé sur la poudre dans le mélangeur, ce dernier fonctionnant. Le mélange obtenu est laissé à refroidir, puis un nouveau tamisage est réalisé.
Matériau à l’état fractionné 3	83% de farine de blé, 8% de farine d’avoine, 9% de maltodextrine	Les matières premières sous forme de poudre sont mélangées mécaniquement à l’aide d’un mélangeur puis disposées dans un four à 160°C pendant 2h30. La poudre est laissée à refroidir avant d’être tamisée à l’aide d’un tamis vibrant.
Matériau à l’état fractionné 4	92% de farine de blé, 8% de beurre de cacao	Les matières premières sous forme de poudre sont mélangées mécaniquement à l’aide d’un mélangeur puis disposées dans un four à 160°C pendant 2 heures. La poudre est ensuite laissée à refroidir avant d’être tamisée à l’aide d’un tamis vibrant. Le beurre de cacao est mis à fondre dans une casserole puis versé sur la poudre dans le mélangeur, ce dernier fonctionnant. Le tout est laissé à refroidir, puis un nouveau tamisage est réalisé.

Tableau 1 : Matériaux à l’état fractionné

Exemple 2 : mise en évidence de l’importance de la composition du liant

Dans le cadre de l’exemple 2, le matériau à l’état fractionné utilisé est celui dénommé « Matériau à l’état fractionné 3 » au sein du tableau fourni dans l’exemple 1.

Exemple 2.1 : utilisation d’eau en tant que liant (exemple comparatif)

Pour montrer l’importance de la formulation du liant, un premier test réalisé a consisté à imprimer de l’eau dans la matrice granulaire.

Après les étapes d’impression et de cuisson, l’objet obtenu n’est pas conforme : il est très friable et n’a pas de tenue. De plus, le goût et la texture ne sont pas du tout agréables.

Des représentations du résultat sont données en figures 1 et 2.

Exemple 2.2 : utilisation d’un mélange d’eau (70%) et de fécule de maïs (30%) en tant que liant (exemple comparatif)

Il a été observé que l’amidon présent dans la fécule de maïs augmentait de manière significative la viscosité du milieu jusqu’à complètement le solidifier lorsqu’il est chauffé à des températures supérieures ou égales à 60°C. Cette solidification a donc lieu lors de la cuisson de la composition alimentaire imprimée au four. Cette solidification permet à la composition alimentaire d’avoir une meilleure tenue.

En revanche, il a été observé que la fécule de maïs avait des propriétés rhéoépaississantes trop prononcées en milieu aqueux.

De plus, sans agitation, la fécule de maïs sédimente en quelques minutes. Dès lors, la composition alimentaire imprimée n’est pas de composition constante (plus le temps passe, plus le mélange est concentré en fécule de maïs. Cela a pour conséquence que la pompe péristaltique se bouche à cause des propriétés rhéoépaississantes.

Un biscuit a tout de même été obtenu, mais celui-ci présente de nombreuses fissures ainsi qu’un goût non agréable.

Des représentations du résultat sont données en figures 3, 4 et 5.

Exemple 2.3 : utilisation d’un mélange d’eau (50%) et d’œuf entier sans coquille (50%) en tant que liant (exemple comparatif)

Une gélification est observée, due vraisemblablement aux protéines présentes dans l’œuf. L’impression est satisfaisante, car le liant est alors très liquide et ne pose aucune difficulté d’écoulement.

Il a été observé que cette gélification permettait d’apporter de la tenue au liant lors de la cuisson de la composition alimentaire imprimée. Cette coagulation a lieu à des températures de 57°C pour le blanc d’œuf et 65°C pour le jaune.

Après cuisson, il est obtenu une composition satisfaisante d’un point de vue géométrie, qui ne présente pas de fissures ni de défauts apparents.

Des représentations du résultat sont données en figures 6 et 7.

En revanche d’un point de vue organoleptique, la composition alimentaire (le biscuit) n’est pas satisfaisante, car elle n’est pas bonne.

Exemple 2.4 : utilisation d’une composition liante selon l’invention (exemple illustratif de l’invention)

Après une série d'expérimentations et d'itérations méticuleuses dans le processus de formulation de la composition liante, il a été mis au jour des compositions liantes présentant des qualités exceptionnelles.

Ces compositions se distinguent par plusieurs caractéristiques clés.

Tout d’abord, elles permettent l’obtention d’un biscuit de géométrie et de structure intrinsèque parfaites, assurant ainsi une reproductibilité exceptionnelle.

Ensuite, elles permettent l’obtention d’un aspect de surface de très bonne qualité.

Ensuite, elles présentent des caractéristiques organoleptiques optimales.

Dans le cadre de l'amélioration du profil gustatif, du sucre a été parfois incorporé à la recette. L'usage de sucre glace a été préféré, car, de manière surprenante, il s’intègre très rapidement à la composition.

L'ajout d'arôme de vanille a parfois été réalisé et a pour effet d’enrichir la saveur du biscuit, accentuant ainsi sa douceur et son profil sucré.

La crème intégrée à la préparation a pour effet d’améliorer à la fois les caractéristiques organoleptiques du biscuit et les possibilités de conservation.

Enfin, le sel complète le profil aromatique du biscuit.

Les compositions suivantes sont illustratives de l’invention.

Ingrédient	Masse (g)	Pourcentage massique calculé (%)
Œuf	100	13,07
Sucre glace	180	23,53
Fécule de maïs	70	9,15
Crème épaisse	400	52,29
Sel	15	1,96
Total	765	100
Viscosité : comprise entre 200 et 400 mPa.s

Tableau 2 : Composition 1 selon l’invention

La composition 1 est préparée comme suit :

Les œufs et le sucre sont mélangés à l'aide d'un fouet. La fécule de maïs est ensuite ajoutée et incorporée au mélange précédent en utilisant le fouet. Les autres ingrédients sont ajoutés et le tout est mélangé avec le fouet. Le mélange est ensuite passé au mixer plongeant pendant 15 secondes. Le liant, ainsi prêt, peut être conservé au frais pendant une durée allant jusqu'à 5 jours.

Une représentation du résultat est donnée enFIG. 9.

Ingrédient	Masse (g)	Pourcentage massique calculé (%)
Œuf	100	18,80
Sucre glace	150	28,20
Fécule de maïs	40	7,52
Farine	30	5,64
Crème épaisse	150	28,20
Arome naturel de vanille	4	0,75
Huile	50	9,40
Sel	8	1,50
Total	532	100,01
Viscosité : comprise entre 400 et 600 mPa.s

Tableau 3 : Composition 2 selon l’invention

La composition 2 est préparée comme suit :

Les œufs et le sucre sont mélangés à l'aide d'un fouet. La fécule de maïs et la farine sont ensuite ajoutées et mélangées au fouet. Les autres ingrédients sont incorporés et mélangés à nouveau au fouet. L'ensemble est traité au mixer plongeant pendant 15 secondes. Le liant, ainsi prêt, peut être conservé au frais pendant une période allant jusqu'à 5 jours.

Une représentation du résultat est donnée enFIG. 10.

Ingrédient	Masse (g)	Pourcentage massique calculé (%)
Œuf	100	26,18
Fécule de maïs	40	10,47
Farine	30	7,85
Crème épaisse	150	39,27
Arome naturel de vanille	4	1,05
Huile	50	13,09
Sel	8	2,09
Total	382	100
Viscosité : comprise entre 200 et 400 mPa.s

Tableau 4 : Composition 3 selon l’invention

La composition 3 est préparée comme suit :

Les œufs, la fécule de maïs et la farine sont mélangés au fouet. Les autres ingrédients sont incorporés et mélangés à nouveau au fouet. L'ensemble est traité au mixer plongeant pendant 15 secondes. Le liant, ainsi prêt, peut être conservé au frais pendant une période allant jusqu'à 5 jours.

Une représentation du résultat est donnée enFIG. 11.

Ingrédient	Masse (g)	Pourcentage massique calculé (%)
Jaune d’œuf	20	3,08
Vergeoise	180	27,73
Farine	200	30,82
Sel	4	0,62
Beurre	100	15,41
Levure chimique	10	1,54
Lait	100	15,41
Cannelle	35	5,39
Total	649	100

Tableau 5 : Composition 4 selon l’invention

La composition 4 est préparée comme suit :

Le beurre est travaillé jusqu'à obtenir une texture pommade. La vergeoise est ajoutée et mélangée jusqu'à obtention d'un blanchissement. Le jaune d'œuf est ajouté et mélangé. 10% du lait est ajouté et mélangé. La farine, le sel, la levure et la cannelle sont ajoutés, puis mélangés. Le reste du lait est ajouté progressivement.

Exemple 3 : Tests microbiologiques

Objectif de l’étude

Au cours de son utilisation, la composition selon l’invention qui est injectée au cours du processus d’impression 3D peut rester à température ambiante (environ 25°C) plusieurs heures, ce qui constitue des conditions favorables au développement microbiologique dans une telle composition, riche en nutriments.

Il a été donc réalisé un suivi microbiologique de la composition selon l’invention présentée dans tableau 2 de la présente description. Cette composition a été stockée à 25°C durant 24h. L’étude s’est intéressée à mesurer l’évolution de la flore aérobie mésophile totale (FAMT) ainsi que les entérobactéries.

Stockage et incubation

La composition selon l’invention est analysée dès réception afin d’obtenir le T0 puis mis à incuber directement à +25°C jusqu’à analyse à T18h.

Suivis microbiologiques

Un suivi microbiologique de la flore aérobie mésophile totale (FAMT) et des entérobactéries a été réalisé toutes les heures sur les deux échantillons de la même composition selon l’invention afin de couvrir une période de 0 à 8 h et de 18 à 24 h. La préparation des échantillons est réalisée selon la norme NF EN ISO 6887-1 en vue des analyses microbiologiques.

Analyses de la flore aérobie mésophile totale (FAMT) : L’analyse de la FAMT a été réalisée selon la norme NF EN ISO 4833-1 (2013). Des dilutions décimales de chaque prélèvement ont été réalisées en bouillon tryptone sel puis dénombrées sur milieu Plate Count Agar (PCA) puis les boîtes ont été incubées à 30°C pendant 72h.

Analyse des entérobactéries : L’analyse des entérobactéries a été réalisée selon la norme NF V08-054 (2009). Des dilutions décimales de chaque prélèvement ont été réalisées en bouillon tryptone sel puis dénombrées sur milieu Violet Red Bile Glucose (VRBG) puis les boîtes ont été incubées à 37°C pendant 24h.

Résultats et discussion

Les résultats sont donnés dans le tableau ci-après :

	T0h	T18h	T19h	T20h	T21h	T22h	T23h	T24h
UFC/g	FAMT	3,1.103	1,23.103	8,15.102	8,1.102	6,2.102	6,2.102	7,15.102	7,9.102
UFC/g	Entérobactéries	<10	<10	<10	<10	<10	<10	<10	<10
Log UFC/g	FAMT	3,49	3,09	2,91	2,91	2,79	2,79	2,85	2,9
Log UFC/g	Entérobactéries	<1	<1	<1	<1	<1	<1	<1	<1

Tableau 6 : Suivi microbiologique

La composition selon l’invention est conforme pour la flore aérobie mésophile totale puisque le niveau de contamination est toujours inférieur à 100 000 UFC /g.

Concernant les entérobactéries, il est possible de se reporter à la catégorie des ovo-produits (2.3.1) dans le règlement CE 2073/2005 qui est assez proche de la composition selon l’invention. Par conséquent, la concentration en entérobactéries ne doit pas dépasser 10 UFC/g d’échantillon. Ainsi, la composition selon l’invention est également conforme pour ce critère.

Ce suivi microbiologique aura donc permis de valider le fait qu’un stockage du produit sur une période de 24h à +25°C ne conduit pas à une augmentation de la charge microbiologique pour le critère flore totale et entérobactéries.

De manière surprenante, la composition selon l’invention, bien que riche nutritionnellement, n’est pas favorable à une croissance bactériologique durant un stockage durant 24 heures à 25°C.

Exemple 4 : préparation d’une composition liante végan selon l’invention

La composition suivante est préparée :

Ingrédient	Pourcentage massique (%)
Protéines de pois	4
Sucre glace	12,5
Sucre semoule	15
Fécule de maïs	3,5
Farine	3,5
Crème d’avoine	28
Huile de colza	20
Arome naturel de vanille	moins de 1
Eau	12
Sel	1,5
Viscosité : comprise entre 500 et 700 mPa.s

Tableau 7 : Composition végan selon l’invention

Les protéines de pois et le sucre sont mélangés à l'aide d'un fouet. La fécule de maïs et la farine sont ensuite ajoutées et mélangées au fouet. Les autres ingrédients sont incorporés et mélangés à nouveau au fouet. L'ensemble est traité au mixer plongeant pendant 15 secondes.

Une représentation du résultat est donnée enFIG. 12.

Claims

Composition liante d’impression 3D alimentaire comprenant au moins une source d’amidon ainsi qu’au moins une source de protéine(s).
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une source d’amidon est choisie dans le groupe constitué de la farine de blé, de la fécule de maïs, et de leurs mélanges.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend ladite source d’amidon à un pourcentage massique total compris entre 3% et 34%, de préférence compris entre 4% et 32%, de préférence compris entre 5% et 31%, de préférence compris entre 6% et 30%, de préférence compris entre 7% et 30%, de préférence compris entre 8% et 30%, de préférence compris entre 9% et 30%, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une source de protéine est choisie dans le groupe constitué de l’œuf, d’une partie d’œuf, des protéines de plantes, de préférence des protéines de légumineuses, de préférence des protéines de pois, et de leurs mélanges.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite au moins une source de protéine est la protéine de pois.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend également au moins un produit laitier gras choisi dans le groupe constitué du beurre, de la crème, par exemple de la crème fraîche ou de la crème épaisse, des fromages à pâte molle tels que le camembert, le brie et le fromage bleu, des fromages à pâte dure comme le cheddar, le gruyère et le parmesan, du lait entier, et de leurs mélanges.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend moins de 50% d’eau ajoutée, de préférence moins de 40% d’eau ajoutée, de préférence moins de 30% d’eau ajoutée, de préférence moins de 20% d’eau ajoutée, de préférence moins de 10% d’eau ajoutée, de préférence moins de 5% d’eau ajoutée, de préférence moins de 4% d’eau ajoutée, de préférence moins de 3% d’eau ajoutée, de préférence moins de 2% d’eau ajoutée, de préférence moins de 1% d’eau ajoutée, par rapport à la masse totale de ladite composition liante.
Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition liante d’impression 3D alimentaire comprend de l’œuf à un pourcentage massique compris en entre environ 24 % et environ 28 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la fécule de maïs à un pourcentage massique compris en entre environ 8 % et environ 12 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la farine de blé à un pourcentage massique compris en entre environ 6 % et environ 9 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de la crème, de préférence de la crème épaisse, à un pourcentage massique compris en entre environ 37 % et environ 43 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de l’arôme naturel de vanille à un pourcentage massique compris en entre environ 0,5 % et environ 1,5 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, de l’huile à un pourcentage massique compris en entre environ 11 % et environ 15 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition, ainsi que du sel à un pourcentage massique compris en entre environ 1 % et environ 3 % en masse par rapport à la masse totale de ladite composition.
Utilisation d’une composition selon l’une quelconque des revendications précédentes dans le cadre d’un procédé d’impression 3D alimentaire, de préférence un procédé d’impression 3D alimentaire par liage de poudre.
Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la température de la composition liante selon l’invention durant ladite impression est comprise entre 7°C et 42°C, de préférence comprise entre 10°C et 39°C, de préférence comprise entre 12°C et 39°C, de préférence comprise entre 12°C et 38°C, de préférence comprise entre 15°C et 35°C, de préférence comprise entre 17°C et 32°C, de préférence comprise entre 20°C et 32°C, de préférence comprise entre 20°C et 32°C, de préférence comprise entre 22°C et 30°C, de préférence comprise entre 25°C et 27°C, de préférence 25°C.
Procédé d’impression 3D alimentaire, comprenant une étape de disposition d’une composition liante selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 au sein d’un matériau alimentaire à l’état fractionné.
Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la température de la composition liante selon l’invention durant ladite impression est comprise entre 7°C et 42°C, de préférence comprise entre 10°C et 39°C, de préférence comprise entre 12°C et 39°C, de préférence comprise entre 12°C et 38°C, de préférence comprise entre 15°C et 35°C, de préférence comprise entre 17°C et 32°C, de préférence comprise entre 20°C et 32°C, de préférence comprise entre 20°C et 32°C, de préférence comprise entre 22°C et 30°C, de préférence comprise entre 25°C et 27°C, de préférence 25°C.
Composition liante d’impression 3D alimentaire selon les revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’elle a une viscosité comprise entre 40 mPa.set 1400 mPa.s.