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Perché la stampa 3D è ideale per replicare la carne animale

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Il settore della carne alternativa è cresciuto in modo esponenziale negli ultimi anni e l’obiettivo è creare prodotti a base di carne che non siano solo molto più sostenibili della carne animale, ma altrettanto deliziosi. I vantaggi intrinseci della stampa 3D la rendono perfetta per risolvere alcune delle sfide più complesse nella sostituzione degli animali come fonte di carne e la chiave per superare la sfida di replicare la bistecca di manzo. Questo è l’obiettivo di Redefine Meat.

Sebbene l’impatto della carne sull’ambiente sia stato molto discusso negli ultimi anni, il COVID-19 ha solo aggravato ulteriormente il problema, esponendo la fragilità dell’attuale catena di approvvigionamento alimentare e causando chiusure diffuse dei macelli a causa di focolai su larga scala. L’interesse per la carne alternativa è sicuramente aumentato, ma la mancanza di prodotti abbastanza gustosi da convertire la maggioranza principale degli amanti della carne impedisce ancora all’industria di decollare e guidare qualsiasi cambiamento significativo nel consumo globale di carne. Sebbene i pionieri Beyond Meat e Impossible Foods abbiano senza dubbio fatto passi da gigante in questo settore, la realtà è che esiste ancora un divario sostanziale. In effetti, in tutto il mondo, i numeri mostrano che la crescita del settore della carne supera ancora di gran lunga il mercato alternativo della carne.

Con anni di ricerca e sviluppo e miliardi di dollari di investimenti fino ad oggi, sareste perdonati se vi poneste la domanda: “Allora, cosa impedisce esattamente al settore di andare avanti? Perché ormai non siamo riusciti a replicare veramente la carne animale?”. È semplice rispondere alla domanda, ma la risposta è tutt’altro che semplice.

La complessa struttura muscolare della carne animale

La capacità di replicare il gusto, la consistenza e l’aspetto della carne animale è stata a lungo annunciata come il Santo Graal della carne alternativa ed è una pietra miliare che non è stata ancora pienamente raggiunta. Replicare efficacemente la carne animale significa prima capire cosa è esattamente ciò che rende la carne, “carne”. In effetti, la funzione più importante della carne, e quella che contribuisce maggiormente al nostro apprezzamento sensoriale di essa, è il fatto che quasi tutta la “carne” che mangiamo è in realtà un muscolo animale. Sebbene ciò sia ampiamente riconosciuto in tutto il settore, la comprensione della composizione e dei comportamenti della struttura muscolare animale deve ancora essere affrontata, così come la funzione della struttura muscolare in termini di consistenza, sapore e sensazione in bocca.

Essendosi evoluta nel corso di milioni di anni attraverso l’evoluzione e perfetta per millenni grazie all’incrocio delle scienze agrarie, la struttura della carne è altamente sofisticata e complessa nella sua composizione. In effetti, si può sostenere che la carne, sotto forma di muscolo, è il prodotto alimentare più complesso che esista. Questa complessità è evidente in molte forme: nello stato crudo della carne, nella transizione durante la cottura e, infine, durante il complesso processo sensoriale che ha luogo nella nostra bocca quando mangiamo carne. Tutti questi elementi insieme offrono un’esperienza che non è solo gustosa e piacevole, ma davvero speciale per la carne. Questo è anche il motivo per cui la sfida nel ricrearlo è così grande e non può essere semplificata in una formula magica. Dopotutto, quello che porta tutto il carico nella produzione della carne è un animale, con la sua biologia, vita e movimenti.

Questa sfida è particolarmente degna di nota con le bistecche e altri tipi di carne che consumiamo interi, ed è proprio il motivo per cui è stata praticamente intatta dall’industria della carne alternativa fino ad oggi, con prodotti che replicano la carne macinata. In prodotti come hamburger o salsicce, un macellaio o un robot da cucina distrugge effettivamente la complessità originale della carne e semplifica le cose. Invece di struttura, interazioni e complessità, abbiamo l’omogeneità. In altre parole, tutto fa la media e invece del muscolo, abbiamo la massa. L’elenco degli attributi necessari per creare una “bistecca perfetta” è molto più ampio di un hamburger: rigidità, struttura delle fibre, coesione, sfumatura di colore, struttura eterogenetica, cambiamenti di calore, odore, sapore e molti altri. Ci sono così tanti parametri che noi umani non sappiamo quantificare o articolare.

Replicare la carne da zero

Riprodurre accuratamente la complessa struttura muscolare della carne animale è la chiave per creare bistecche alternative desiderate dagli amanti della carne. Sopra è la Alt-SteakTM di Redefine Meat prodotta utilizzando la stampa alimentare multimateriale .

Affrontare questa sfida richiede un nuovo approccio quando si tratta di carne alternativa: abbracciare la complessità, non evitarla. Mentre gli sviluppi sono in corso in diverse aree, gli attributi intrinseci della stampa 3D la rendono una proposta così convincente per la produzione di carne alternativa. Fondamentale per questo è la capacità della stampa 3D di creare geometrie complesse irraggiungibili con i metodi tradizionali. Quando le parti vengono costruite strato per strato, non ci sono praticamente limiti alla complessità della parte, ed è lo stesso per ricreare la struttura della carne. La stampa 3D consente la composizione precisa della carne strato per strato per portare a compimento ogni fibra di carne reale in un modo che i processi alternativi convenzionali non possono.

Tuttavia, negli ultimi anni, abbiamo assistito all’introduzione di nuove tecnologie di stampa 3D multi-materiale che portano questa libertà di progettazione a un livello superiore – ed è forse qui che risiede il più grande potenziale per la produzione di carne alternativa nella replica delle complesse strutture muscolari di carne animale. Soprattutto quando si affronta la bistecca, in contrasto con i processi di carne alternativi esistenti utilizzati oggi per produrre solo prodotti a base di carne macinata a base vegetale, come gli hamburger.

La stampa 3D multimateriale offre a ingegneri e innovatori la capacità unica di creare prodotti che comprendono più materiali diversi in un unico processo. Se prendi un paio di occhiali da sole, ad esempio, oggi i produttori stampano in 3D la montatura rigida, il rivestimento interno in gomma da appoggiare sulle orecchie e le lenti trasparenti contemporaneamente in un’unica stampa, qualcosa di prima inimmaginabile. Per Redefine Meat, l’applicazione di un approccio simile alla stampa di alimenti multi-materiale (MMFP) è stata parte integrante della sfida compositiva della bistecca. Progettata appositamente per Alt-Meat, la stampante 3D Redefine Meat deposita simultaneamente sangue, grassi e proteine ​​a livello di voxel secondo la struttura digitale che imita quella della carne animale. Inoltre, questi ingredienti possono anche essere combinati con precisione al volo durante il processo di stampa stesso per creare materiali digitali completamente nuovi progettati per replicare uno specifico composito animale. Questa capacità avanzata è ciò che consente a una bistecca alternativa di andare oltre il semplice gusto, ma anche di replicare la consistenza e la sensazione in bocca. Dopotutto, questo è lo stesso approccio che viene utilizzato oggi per cercare di imitare il tessuto umano nel bioprinting, quindi perché non estendere questa capacità per replicare un bersaglio molto più semplice: il tessuto animale macellato?

La stampa di alimenti multi-materiale consente ai produttori di carne di creare una vasta gamma di bistecche e tagli di muscoli interi, come filetto, costata o controfiletto, semplicemente cambiando il file digitale.

Inoltre, MMFP consente ai produttori di carne alternativi di affrontare l’attuale mancanza di varietà di prodotti testimoniata oggi. Utilizzando la stessa stampante 3D, le aziende possono stampare diversi tipi di carne (es. Manzo, maiale o agnello) e diversi tagli di carne (filetto, controfiletto, costata ecc.) semplicemente cambiando il file digitale. Questo livello di flessibilità nella produzione aiuta i produttori di carne alternativi a fornire la stessa varietà di prodotti, metodi di cottura e applicazioni culinarie che ci aspetteremmo da un tradizionale corridoio di carne o ristorante.

Stampa, prova, ripeti

Come con qualsiasi processo di sviluppo, la capacità di testare e iterare rapidamente i progetti può determinare molto la velocità alla quale è possibile ottenere il prodotto finale desiderato. Mentre i tradizionali processi di produzione alimentare, come l’estrusione, consentono ai produttori di carne alternativi di modificare gli ingredienti e testare nuove formulazioni durante lo sviluppo del prodotto, richiede una grande quantità di materiale e lunghi cicli di produzione per testare ogni nuova formulazione. Modificare la composizione strutturale della carne utilizzando questi processi analogici è ancora più impegnativo: i macchinari pesanti devono essere riconfigurati, un passaggio che può richiedere giorni o addirittura settimane ed è spesso un processo molto costoso. Queste sono barriere intrinseche all’interno della carne alternativa che rallentano naturalmente le scoperte evolutive nel raggiungimento della struttura e della consistenza del prodotto finale.

MMFP, tuttavia, porta i vantaggi della prototipazione rapida e della produzione digitale all’industria della carne. La base della carne stampata in 3D si basa su elementi costitutivi digitali che vengono allocati e assemblati con precisione durante il processo di stampa, il che consente agli ingegneri di andare oltre la semplice manipolazione degli ingredienti e di manipolare effettivamente la struttura e la consistenza della carne. Durante la fase di sviluppo, nuove iterazioni di progettazione alla struttura della carne possono essere realizzate digitalmente tramite software in pochi minuti e diversi nuovi campioni di “prototipi di carne” con diversi parametri strutturali possono essere stampati e confrontati quasi immediatamente.

I vantaggi della prototipazione rapida e della produzione digitale offrono una velocità senza precedenti nello sviluppo di carne alternativa, la chiave per rompere il tabù della bistecca di manzo.

Questo approccio apre anche la porta a tecnologie avanzate di intelligenza artificiale e apprendimento automatico che possono ottimizzare ulteriormente l’esperienza alternativa della carne per i consumatori. Con la capacità di apprendere abitudini di consumo, simpatie, antipatie e altro, questi insegnamenti possono essere alimentati nello sviluppo e nel perfezionamento della produzione di carne, migliorando ulteriormente il prodotto in base alle esigenze dei consumatori. Ad esempio, se i dati di feedback dei consumatori suggeriscono che la carne è troppo grassa, i file digitali possono essere ottimizzati utilizzando metodi computazionali per ristrutturare la distribuzione del grasso per affrontare il problema.

Oltre l’innovazione

Mentre gli attributi intrinseci della stampa 3D offrono una proposta convincente per la carne alternativa, c’è ancora molta strada da fare se l’industria vuole davvero affrontare la questione della carne animale. Se vogliamo convincere gli amanti della carne di massa ad abbracciare Alt-Meat e ridurre il loro consumo di carne animale, la complessa composizione del muscolo animale deve ancora essere veramente replicata. Sebbene sia chiaro che sono necessarie nuove innovazioni a livello di tecnologia e processo per raggiungere questo obiettivo, comprendere i fondamenti di ciò che rende la carne, “carne”, sarà fondamentale durante questo viaggio.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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