Thèse - Optimisation du procédé de fabrication additive de dépôt de matière dans une matrice granulaire

Description :
L’objectif de la Pâtisserie Numérique (https://www.lapatisserienumerique.c...) est de développer et de commercialiser des imprimantes 3D alimentaires et des services d’impression 3D alimentaire. Nos produits sont à destination des professionnels de la gastronomie jusqu’aux particuliers. Pour cela nous concevons et développons nos propres machines.

La R&D de La Pâtisserie Numérique consiste aujourd’hui à développer ces technologies et les outils permettant à chacun de travailler avec ces technologies pour des applications alimentaires et d’en bénéficier sans avoir un bagage scientifique étendu. En effet, les professionnels de la gastronomie (chefs, pâtissiers, cuisiniers) ont généralement suivi des formations courtes, professionnalisantes où les sujets scientifiques et techniques sont surtout centrés sur la chimie des aliments et peu sur leurs propriétés physiques ou sur leur comportement dynamique.

De plus, nous cherchons à donner le maximum de liberté à l’utilisateur final dans la formulation de ses propres recettes ; il est en effet très difficile d’imposer à un chef une formulation alors que le goût est le cœur de son métier ! Il y a également une demande des professionnels et des consommateurs pour une production locale, plus de naturalité et une absence d’additifs. Cependant la majorité des recherches effectuées dans le domaine de l’impression 3D alimentaire concerne la reformulation pour augmenter les capacités d’imprimabilité des aliments.

Pour le procédé d’impression développé au sein de l’entreprise, deux éléments principaux interviennent : une pâte et une poudre. La pâte (« encre ») va être déposée au sein d’une poudre qui a pour objectif de contrer la gravité et de conserver la forme de la pièce imprimée. Une fois l’impression terminée, une étape de cuisson est nécessaire.

Pour ce projet nous cherchons à formuler, caractériser et optimiser les compositions et textures de poudres et de pâtes de manière à obtenir les pièces les plus satisfaisantes et de proposer un protocole adaptable à de nombreuses formulations. Il s’agit donc d’étudier les caractéristiques physico-chimiques des différents éléments (granulométrie, viscosité, rhéologie, dégradation à la cuisson, interactions physico-chimiques) de manière à avoir toutes les clés pour comprendre et améliorer les différentes étapes d’impression.

D’un point de vue fondamental, ce projet pose la question de l’effet des propriétés physico-chimiques des différents ingrédients (poudres et pâtes) sur les caractéristiques des pièces obtenues (aspect, propriétés organoleptiques, cuisson) par le procédé d’impression 3D ainsi que les interactions potentielles des ingrédients entre eux et des ingrédients avec l’équipement. L’étude devra également prendre en compte les modifications de propriétés de la poudre apportées par l’étape de cuisson (dégradation, torréfaction, réactions chimiques…).

D’un point de vue applicatif, il s’agit de tirer parti de l’étude fondamentale pour définir une stratégie de formulation des pâtes et poudres en fonction des propriétés finales souhaitées (« ingénierie inverse ») permettant ainsi d’imprimer une large gamme de formulations afin de laisser une grande liberté aux utilisateurs des machines.

Reference : La Pâtisserie Numérique

Date de démarrage : 01 janvier 2023

Durée : 3 ans

Contacter :
Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
Philippe Marchal
LRGP - UMR CNRS 7274 - Université de Lorraine 1, rue Grandville - BP 20451 54001 Nancy Cedex
email : philippe.marchal@univ-lorraine.fr

Page web : https://lrgp-nancy.cnrs.fr/