Il settore packaging per alimenti sperimenta sostituti della plastica, sostenibili, biodegradabili, in grado di prolungare la conservabilità e le caratteristiche nutrizionali dei prodotti. I tradizionali metodi di produzione dei film plastici (estrusione e film-casting) sono veloci e scalabili, ma poco applicabili ai film edibili ed attivi.

Il comparto sta quindi sperimentando la tecnologia di stampa 3D denominata 3DFOODP che abbina informatica, ingegneria, tecnologia alimentare e arte culinaria per creare strutture composite con caratteristiche diverse in funzione del prodotto da confezionare. Un gruppo di ricercatori ha formulato una serie di film edibili a base di un isolato di proteine di soia miscelato a Chlorella vulgaris, una microalga della famiglia delle Chlorophyta. È un organismo unicellulare, verde, la cui polvere è classificata GRAS da FDA che ne consente l’utilizzo come ingrediente in alimenti e integratori. La polvere è ricca di biopolimeri naturali e dotata di proprietà antimicrobiche e antiossidanti utili a conservare il prodotto confezionato.

Per la sperimentazione si sono utilizzati tre diversi dosaggi di Chlorella vulgaris rispettivamente (1, 3 e 5% p/p), sono stati testati diversi ugelli di stampa 3D di dimensioni comprese tra (0,52-0,81 mm) e diverse velocità di stampa comprese tra 10 e 20 mm/s. Le caratteristiche dei film così ottenuti sono state confrontate con quelle di un film simile privo dell’alga. Tra le materie prime dei film sperimentati vi erano anche composti fenolici estratti da semi d’uva e tè verde e una gelatina di amido di mais contenente un estratto di bacche di biancospino. Questi ultimi componenti formano legami incrociati con le proteine migliorando così la struttura del film. In tutti i film testati si è usato il glicerolo come plastificante.

I film stampati 3D sono stati essiccati e ne sono state valutate le seguenti caratteristiche fondamentali per un corretto processo di stampa: proprietà reologiche dei gel, differenze attribuibili alle dimensioni degli ugelli, velocità di stampa, stampabilità in 3D della miscela. Sui film così ottenuti si sono valutate le caratteristiche meccaniche, il colore, la barriera al vapore acqueo, la microstruttura, il contenuto fenolico totale e l’attività antiossidante dovuta alla aggiunta delle microalghe. La concentrazione di microalghe al 3%, un ugello di stampa di 0,72 mm di diametro e la velocità di stampa di 20 mm/s si sono dimostrate le condizioni ottimali per la stampabilità in 3D.

Rispetto al film privo di alghe, l’allungamento a rottura è diminuito del 16%, la resistenza alla perforazione è aumentata del 12%, la resistenza alla trazione è aumentata del 40%, la permeabilità al vapore acqueo è diminuita del 40%. Le immagini della microstruttura e della struttura secondaria hanno confermato la formazione di una rete di gel meno porosa e sempre più resistente all’aumentare della concentrazione di microalghe. Le proprietà antiossidanti dei film a base di solo isolato di proteine di soia sono raddoppiate con l’aggiunta di microalghe.