DEL CASTILLO MORGADO LUCIA

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Tendencias y desafíos de la impresión 3D 
 en el procesado de alimentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE SEVILLA 
FACULTAD DE FARMACIA 
Lucía del Castillo Morgado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE SEVILLA 
FACULTAD DE FARMACIA 
Trabajo Fin de Grado 
Grado en Farmacia 
TENDENCIAS Y DESAFÍOS DE LA IMPRESIÓN 3D EN EL PROCESADO DE ALIMENTOS 
Autora: Lucía del Castillo Morgado 
Área: Nutrición y Bromatología 
Tutora: Dra. Belén Gordillo Arrobas 
Lugar de presentación: Facultad de Farmacia 
Fecha de presentación: febrero, 2020 
Tipo de trabajo: Revisión bibliográfica 
 
 
 Resumen 
 
Resumen 
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, destaca como una tecnología en 
desarrollo para la fabricación de alimentos que ofrece la oportunidad de diseñar nuevos 
productos alimenticios personalizados con geometrías complejas, textura y valor nutricional 
adaptados. Según esta tecnología, la combinación de ingredientes nutricionalmente equilibrados 
y estructuras novedosas puede esquematizarse en un modelo digital 3D de múltiples materiales 
que satisfaga necesidades individuales especiales, como dificultades para masticar y tragar. 
Existen cuatro técnicas de impresión 3D de alimentos, donde destaca la impresión por 
extrusión como una técnica prometedora para producir alimentos saludables y estructurados. La 
mayoría de los estudios realizados se han centrado en desarrollar tintas alimentarias para la 
impresión basada en extrusión, lo que ofrece una gama mucho más amplia de materiales 
imprimibles y comestibles. 
Actualmente, el proceso de impresión 3D presenta algunas limitaciones en su aplicación en la 
industria alimentaria, ya que la calidad estructural y nutricional del producto final elaborado 
depende del tipo de material usado y de la técnica de impresión seleccionada. Para superar estas 
limitaciones es necesario controlar diferentes parámetros como los propios del proceso de 
impresión (velocidad de extrusión, nivel de flujo, tamaño y altura de la boquilla, y altura de la 
capa), los de los materiales alimenticios (propiedades reológicas, mecánicas, y termodinámicas) y 
los métodos de procesado posterior (congelación, cocción, fritura, calentamiento, etc.). 
En esta revisión bibliográfica se describen las características específicas de las principales 
tecnologías de impresión 3D desarrolladas particularmente para aplicaciones en la industria 
alimentaria, comparándose las ventajas y limitaciones entre ellas. Además, se describen algunos 
ejemplos de la capacidad de impresión de materiales alimenticios, según sean ricos en 
macronutrientes como proteínas (leche en polvo, puré de pavo y vieiras, y gel de surimi de 
pescado), carbohidratos (almidón pregelatinizado y puré de patatas) y grasas (queso y chocolate). 
Palabras claves: Impresión de alimentos en 3D, tecnología alimentaria, diseño de alimentos, 
nutrición personalizada, extrusión. 
 
 
 
 Índice 
 
ÍNDICE 
1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..……………….……..…………..……1 
2. OBJETIVOS…………………………………..………………………………………………….………………..……………..…3 
3. METODOLOGÍA…………………………………………………….………………………………………..…………..…..…4 
3.1. Diseño metodológico de la revisión bibliográfica………………………………………….…….4 
3.2. Criterios de búsqueda de Información………………………………………………………….…….4 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN………………………………..…………………………………………………………….…5 
4.1. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA IMPRESIÓN 3D EN ALIMENTOS………..…….5 
4.1.1. Tipos de impresora…………………………………………………………………………..…………6 
4.1.2. Materiales alimenticios usados en la impresión 3D……………………………………14 
4.2. CONTROL DEL PROCESO DE IMPRESIÓN……………………………………………………..….…16 
4.2.1. Parámetros de control de la impresora 3D………………………………………..………16 
4.2.2. Parámetros de control del alimento…………………………………………………..……..19 
4.2.3. Metodología del post-procesamiento………………………………………………..……..21 
4.3. APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN MACRONUTRIENTES…........………..………21 
4.3.1. Aplicación de materiales ricos en proteínas ………………………………..……………21 
4.3.2. Aplicación de materiales ricos en lípidos……………………………………..….………..25 
4.3.3. Aplicación de materiales ricos en carbohidratos……………………………………….27 
5. CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………………………………..29 
6. BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………….…………………….30 
 Introducción 
 
 
1 
 
1. INTRODUCCIÓN 
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva (additive manufacturing en inglés, 
A.M.), se desarrolló por primera vez durante la década de 1980 en diferentes áreas de 
investigación como medicina, gastronomía, ingeniería, fabricación, arte y educación (Kodama, 
1981; Hull, 1986). 
La impresión 3D es un proceso robótico que construye un producto de manera tridimensional 
mediante la superposición de capas de material a través de un programa de diseño digital (Ligon 
et al., 2017). Una vez que se crea el modelo digital 3D, la información del diseño se envía a una 
impresora 3D, la cual fabrica objetos hasta conseguir el tamaño, las características y la forma 
diseñadas, mediante deposición del material utilizando un cabezal de impresión, una boquilla u 
otra tecnología de impresora. 
Esta tecnología en alimentación permite la producción de comidas personalizadas en función de 
las necesidades nutricionales específicas y la ingesta de calorías de una persona individual, como 
los ancianos o los pacientes que tienen dificultades para comer o tragar. También permite la 
posibilidad de crear estructuras y formas novedosas, así como mejorar la sostenibilidad mediante 
la reducción del desperdicio de alimentos o utilizando fuentes alternativas de nutrientes. 
Actualmente, las técnicas de impresión 3D disponibles en el sector alimentario incluyen la 
impresión basada en extrusión, impresión de sinterización selectiva por láser, impresión por 
inyección de aglutinante e impresión por chorro de tinta. Sin embargo, la impresión por extrusión 
ha sido la más utilizada en la industria alimentaria debido a que es aplicable a una amplia variedad 
de materiales alimenticios manteniendo unas propiedades reológicas adecuadas. 
Los primeros intentos de usar tecnologías de fabricación aditiva para el procesamiento de 
alimentos fueron en 2001 con el desarrollo de una patente para la fabricación de una tarta 
elaborada en 3D (Yang et al., 2001). La primera impresora utilizada en el sector alimentario fue 
Fab@home, basada en impresión por extrusión, desarrollada por investigadores de la Universidad 
de Cornell (Periard et al., 2007). Esta tecnología se utilizó para la extrusión de chocolate por 
fusión en caliente y posteriormente para imprimir carne de pavo y vieiras. A su vez, Hao et al. 
(2010) desarrollaron la primera impresora 3D comercializada de chocolate llamada The Choc 
Edge. Igualmente, otra impresora basada en extrusión es Foodini Printer creada por Natural 
Machines. Además, existen otras impresoras basadas en otros métodos como el chorro continuo 
o por demanda. 
 Introducción 
 
 
 
 2 
 
Según su capacidad de impresión, los materiales alimenticios se pueden clasificar en: 
tradicionales imprimibles nativos, tradicionales imprimibles no nativos e ingredientes alternativos. 
Los primeros alimentos impresos fueron principalmente materiales fácilmente extruibles, como 
glaseado, chocolate, queso, hidrogeles comestibles y masa para galletas. Entre las aplicaciones 
realizadas en impresión basada en extrusión destaca el estudio de Lipton et al. (2010), el cual 
evaluó la calidad de la carne de pavo impresa en 3D con la adición de transglutaminasa y grasa de 
tocino. Además, Wang et al. (2018) evaluaron la capacidad de impresión del surimi de pescado al 
agregar NaCl. 
En los últimos años, la situación general del mercado de la fabricación aditiva se ha 
caracterizado por tasas de crecimiento significativas. Los ingresos de las ventas de materiales 
superaron el valor de 900 millones de dólaresen 2016, sobretodo la venta de polímeros. La 
viabilidad económica de la fabricación aditiva depende principalmente de la cantidad y la 
velocidad de producción de piezas idénticas a granel. 
A pesar de las ventajas de esta tecnología, muchos productos producidos por impresión 3D son 
inferiores en calidad con respecto a sus propiedades mecánicas, sobretodo en el proceso de 
producción en capas. También existe una resolución insuficiente en la producción de superficies 
escalonadas, que suele requerir un procesado adicional posterior. Además, la impresión 3D sigue 
siendo lenta en comparación con otras tecnologías. Por tanto, las técnicas de impresión 3D 
multimaterial presentan un comportamiento reológico y térmico difícil de controlar, lo que 
supone actualmente un desafío tecnológico para la aplicación de esta técnica novedosa en el 
campo de la alimentación. 
 Objetivos 
 
 
3 
 
2. OBJETIVOS 
Los objetivos planteados en esta revisión bibliografía son: 
 Describir los principales tipos de técnicas de impresión 3D en la industria alimentaria, y 
comparar sus beneficios y limitaciones. 
 
 Conocer la clasificación de los diferentes materiales alimenticios utilizables en la 
impresión 3D. 
 
 Conocer los distintos parámetros a controlar durante la impresión 3D para conseguir una 
impresión precisa y eficaz que sea aplicable y deseada por el cliente. 
 
 Evaluar y comparar las condiciones óptimas de la impresión de materiales alimenticios 
por extrusión, según sean ricos en proteínas, carbohidratos y grasas. 
 Metodología 
 
 
4 
 
3. METODOLOGÍA 
3.1. Diseño metodológico 
Se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica de documentos científicos (libros, capítulos de 
libros, artículos de revisión y experimentales) sobre el estudio de la impresión 3D en alimentos. En 
concreto, se han seleccionado aquellos documentos relacionados con el estudio de los diferentes 
métodos y procesos de impresión 3D, así como su aplicación en los materiales alimenticios más 
usados en la industria alimentaria. 
Posteriormente, se elaboró un índice de la memoria presentada, destacando como epígrafes 
los aspectos más importantes relacionados con la impresión 3D en alimentos. Una vez realizada la 
recopilación del material, se ha procedido a la extracción de la información necesaria para 
elaborar la introducción y la sección de resultados y discusión. Para el desarrollo de la 
introducción, se ha resumido los principales antecedentes encontrados hasta el momento sobre 
el inicio del desarrollo de las técnicas de impresión 3D en el sector alimentario, así como su 
impacto económico y desafíos actuales. En el caso de resultados y discusión, la información se ha 
centrado en describir y comparar los diferentes métodos de impresión 3D en macronutrientes, los 
parámetros del control del proceso, las características de los materiales alimenticios a usar, y en 
comparar algunas aplicaciones relevantes en la industria alimentaria. 
3.2. Estrategia de búsqueda 
Se ha realizado una búsqueda exhaustiva utilizando diferentes bases de datos científicas como 
Sciencedirect, Scopus, Medline, entre otras. Para la búsqueda de información, se han seleccionado 
las siguientes palabras claves: 3D food printing, meat products, food design, protein, rheology, 
post-processing, personalized nutrition, extrusion. Además, como criterios de búsqueda se ha 
tenido en cuenta filtros de tiempo, teniendo en cuenta artículos de revisión actuales y artículos 
originales de los últimos 10 años para obtener información reciente y actual, así como artículos o 
patentes de invención originales relacionados con el desarrollo inicial de la tecnología 3D y su 
aplicación en la industria alimentaria. Además, se ha prestado especial atención a artículos 
escritos por autores relevantes en el tema de impresión 3D en proteínas como Lipton o en 
propiedades de los materiales alimenticios como Yang, Wang. En cuanto a las revistas científicas 
consultadas destacan aquellas citadas en el Journal Citation Report (JCR), es decir, de alto 
impacto, como Food Chemistry, Chemical Reviews, Trends in Food Science & Technology, Journal 
of Food Engineering, Food Bioscience, Food Science and Technology, entre otros.
 
Resultados y 
discusión 
 
 
5 
 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
4.1. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA IMPRESIÓN 3D EN ALIMENTOS 
La impresión tridimensional, también conocida como fabricación aditiva, es un proceso que 
genera estructuras de forma libre al introducir un prototipo en un software de diseño asistido por 
computadora. Una vez que se crea el modelo 3D, la información del diseño se envía a la 
impresora que reproduce el modelo tridimensional mediante la superposición de capas de 
material. 
La impresión 3D se caracteriza por su potencial único de crear estructuras geométricas 
complejas tridimensionales, producirlas en masa, y proporcionar al mismo tiempo beneficios 
económicos y ambientales para la industria (Kim et al., 2017). Entre ellos destaca una menor 
demanda de materias primas, mano de obra, energía y transporte (Peng, 2016; Sher & Tutó, 
2015). Esta tecnología permite la personalización de las necesidades individuales del consumidor, 
la automatización del proceso de producción de alimentos, la posibilidad de elaborar estructuras 
y formas novedosas y reducir el desperdicio de alimentos o utilizar fuentes alternativas de 
nutrientes (Yang et al., 2017; Dankar et al., 2018). 
Sin embargo, la industria 3D aún debe resolver algunos desafíos, como optimizar el consumo 
de tiempo y la inversión inicial del proceso, incrementar los materiales imprimibles que 
actualmente son limitados, y mejorar la precisión y el acabado de la superficie producida 
(Noorani, 2017). 
Actualmente, las técnicas de impresión 3D disponibles en el sector alimentario generalmente 
incluyen cuatro tipos: impresión basada en extrusión, impresión de sinterización selectiva por 
láser (SLS, selective sintering printing), inyección de aglutinante e impresión por chorro de tinta. 
A continuación se describen en detalle las características específicas de cada tipo de tecnología de 
impresión 3D, desarrolladas particularmente para aplicaciones en la industria alimentaria. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 6 
 
4.1.1. Tipos de impresora 
 Impresora basada en extrusión (Extrusion based printing) 
La impresión basada en extrusión, también conocida como modelado por deposición fundida, 
se basa en depositar de forma precisa el material fundido por un extrusor, capa por capa, en una 
estructura soporte o placa/cama de impresión. 
Esta tecnología se introdujo por primera vez para fabricar productos plásticos (Ahn et al., 
2002), y actualmente se aplica para la impresión de chocolate y materiales blandos, como 
masas, puré de papas, queso y pasta de carne (Lipton et al., 2010; Yang et al., 2015). 
Una de las ventajas de usar la impresión basada en extrusión es que se puede extruir 
simultáneamente una amplia gama de materiales alimenticios para crear una comida completa 
(Lanaro et al., 2017). Sin embargo, el método requiere un material con la capacidad de extruirse 
fácilmente de la punta de la boquilla y al mismo tiempo poder soportar el peso de las siguientes 
capas impresas sin deformación (Liu et al., 2017). Para fabricar formas delicadas y complejas 
durante el proceso de extrusión de material blando, es necesario imprimir los objetos 
estructurales adicionales para soportar la geometría del producto. Las construcciones de soporte 
deben eliminarse manualmente en la etapa final. Por tanto, como desventaja de este proceso, se 
consume mucho tiempo, se reduce la velocidad de impresión y se aumentan los costos del 
material a imprimir (Von Hasseln, 2013; Von Hasseln K.W. et al., 2014; Von, Von Hasseln et al., 
2015). 
Se han aplicado tres mecanismos de extrusión en la impresión de alimentos en 3D: extrusión 
basadaen tornillos, extrusión basada en presión de aire y extrusión basada en jeringas. 
En el proceso de extrusión basado en tornillos, los materiales alimenticios se colocan en el 
alimentador de muestras y se transportan a la punta de la boquilla mediante un tornillo en 
movimiento (Figura 1). Durante el proceso de extrusión, los materiales alimenticios se pueden 
depositar en la tolva de forma continua y así realizar la impresión continua (Liu et al., 2017). Sin 
embargo, para que sea adecuado para materiales altamente viscosos, las cuchillas del tornillo 
deben funcionar junto a la unidad transportadora y la tolva para ayudar al desplazamiento del 
material y evitar que se pegue a las paredes de la tolva. Además, se necesita una cantidad grande 
y continua de material de alimentación para facilitar su desplazamiento (Sun et al., 2018). 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 7 
 
 
Figura 1. Diagrama de una extrusora basada en tornillos. 
 
En la extrusión basada en la presión del aire, los materiales alimenticios son empujados a la 
boquilla por la presión del aire. Esta técnica es muy útil para imprimir materiales líquidos o de 
baja viscosidad (Sun et al., 2018). 
Por último, la extrusión basada en jeringas consta de un cartucho (cartridge) que contiene el 
material a imprimir, el cual acaba en una boquilla o jeringa (noddle) con control de temperatura 
en todo el sistema de alimentación, tal y como se muestra en la Figura 2. El sistema de impresión 
está controlado por un motor y el material a imprimir se deposita sobre una plataforma, que 
permiten controlar la reología del material durante el proceso de impresión. Los sistemas por 
extrusión pueden ser de boquilla o jeringa simple o doble según la complejidad estructural del 
alimento a elaborar. 
Una representación gráfica de una impresora 3D de extrusión basada en jeringas se muestra 
en la Figura 2, con modelos de boquilla simple y doble. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 8 
 
Figura. 2. Tipo de extrusora: etapa de impresión 3D con configuración cartesiana: (a) tipo de 
boquilla simple, (b) tipo de boquilla doble (Fuente: Dick, 2019). 
Esta tecnología de extrusión basada en boquillas es adecuada para imprimir materiales 
alimenticios con alta viscosidad y alta resistencia mecánica, por lo que resulta útil para fabricar 
estructuras 3D complejas con alta resolución. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que ésta 
tecnología y la extrusión basada en presión de aire no permiten la alimentación continua de 
materiales alimenticios durante la impresión. 
El Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Cornell desarrolló 
la primera impresora 3D de materiales múltiples. La impresora se basó primero en un sistema de 
extrusión de un solo cabezal que luego se extendió hasta ocho cabezales, lo que permitió la 
impresión de diversos materiales simultáneamente (Causer, 2009). 
Otro ejemplo de impresora por extrusión fue desarrollada por la empresa británica de 
alimentación Cadbury, en colaboración con la Universidad de Exeter, denominada The Choc Edge 
(Causer, 2009). En este caso se desarrolló para la fabricación 3D de chocolates. Igualmente, en la 
Universidad de Exeter se diseñó la primera impresora comercial de chocolate llamada 
ChocCreator (Davide & Xavier, 2015). Entre las diferentes impresoras extrusoras creadas destaca 
la impresora Fab@Home que se utilizó para imprimir carne de pavo y vieira (Lipton et. al., 2010). 
Esta impresora también se utilizó para la extrusión de chocolate por fusión en caliente (Hao et al., 
2010). A su vez, Natural Machines ha creado otra impresora basada en extrusión llamada Foodini 
Printer utilizada para el relleno de superficies y la decoración gráfica. Esta impresora ofrece una 
gama de platos de impresión como hamburguesas o pastas. 
 
 Impresora de Sinterización selectiva por láser (Selective laser sintering, SLS) 
La sinterización selectiva por láser (SLS) es una tecnología que aplica un láser de potencia para 
fusionar partículas de polvo de un material, capa por capa compactándolo, hasta reproducir una 
estructura tridimensional. El láser escanea secciones transversales en la superficie de cada capa y 
fusiona selectivamente el polvo del material a una temperatura próxima a la fundición. Después 
de escanear cada sección transversal, se cubre una nueva capa de polvo en la parte superior. Este 
proceso se repite hasta que se termina la estructura deseada. Finalmente, el polvo no fundido se 
retira y se recupera para la próxima impresión (Noort et al., 2016). 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 9 
 
La sinterización selectiva por láser se ha aplicado ampliamente en la fabricación industrial de 
metal y cerámica. Como desventaja de la aplicación de esta técnica en la industria alimentaria es 
está limitada a materiales en polvo, como azúcar, grasa o gránulos de almidón. Por tanto, es 
necesario mejorar la gama disponible de ingredientes alimentarios para incrementar su aplicación 
en alimentos tradicionales. 
En la aplicación de la SLS, las propiedades del material y las condiciones de procesamiento 
(tipo y potencia del láser, diámetro del punto del láser, etc.) son factores críticos para la precisión 
de la impresión y la exactitud de las piezas fabricadas (Shirazi et al., 2015). 
Este tipo de impresora se ha utilizado para fabricar estructuras complejas utilizando azúcar o 
polvos ricos en azúcar. En ese sentido, el Proyecto CandyFab ha creado con éxito varias 
estructuras complejas y atractivas utilizando azúcares en polvo que no podrían producirse de 
manera convencional. La impresora por impresión selectiva desarrollada en este proyecto fue 
llamada CandyFab (CandyFab, 2009), la cual se basa en la utilización aire caliente para fundir 
azúcar en polvo debido a su baja temperatura de fusión (Figura 3). 
 
 
Figura 3. Proceso de impresión con la impresora CandyFab (Fuente: www.candyfab.org). 
 
Otro estudio desarrollado por los investigadores de la Organización Holandesa para la 
Investigación Científica Aplicada (TNO, Netherlands Organisation for Applied Scientific Research), 
aplicó la sinterización selectiva por láser a cacao en polvo de la marca Nesquik. En este caso se 
elaboraron eslabones de cadena y logotipos de la empresa mediante su mezcla con azúcar y grasa 
(Gray 2010). Así mismo, Diaz et al. (2014) inventaron un método para la producción de productos 
comestibles con un alto grado de resolución y precisión utilizando la SLS. En esta invención, las 
estructuras de materiales múltiples se crearon usando una composición en polvo formada por un 
elemento estructural y un componente aglutinante. 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 10 
 
 
 
 
 Impresora por inyección de aglutinante (Binder jetting) 
 La tecnología por inyección de aglutinante, también conocida como “Binder Jetting”, se basa 
en la utilización de un aglutinante (material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias 
por efectos de tipo exclusivamente físico), que se pulveriza sobre un lecho de polvo de material a 
imprimir, que luego se compacta en sección transversal (Sachs et al., 1990). Un ejemplo de esta 
tecnología se muestra en la Figura 4. Esta tecnología permite imprimir en color, ya que el 
aglutinante utilizado puede tener un color u otro. 
 
 
Figura 4. Esquema del proceso de inyección de aglutinante (Fuente: Adaptada de Gibson et al. 
2009). 
 
 
La inyección de aglutinante se desarrolló en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, 
Massachusetts Institute of Technology) en 1993, con el objetivo de inyectar tinta sobre polvo 
cerámico durante procesos de fundición, la cual se denominó originalmente impresión 
tridimensional (3DP). Unos años más tarde, la empresa Z Corporation lanzó su primera impresora 
de aglutinante 3D basándose en el fundamento desarrollado por la tecnología del MIT (Wohlers & 
 
Resultadosy discusión 
 
 
 
 11 
 
Gornet, 2014). Este tipo de tecnología de fabricación aditiva suele ser de menor costo, más rápida 
y de una incorporación más fácil de múltiples componentes de material, en comparación con 
otras técnicas (Gibson et al., 2009). 
En términos de aplicaciones alimentarias en las que se introduce un aglutinante líquido en una 
fase en polvo, la aglomeración de los materiales durante el secado por pulverización es un punto 
crítico del proceso que determina la calidad del producto elaborado. La aglomeración implica la 
acumulación de partículas sólidas gradualmente a lo largo del tiempo o como resultado del 
procesamiento, por lo que se produce un aumento del tamaño de los productos (Bhandari et al., 
2013; Cuq et al., 2013). 
La tecnología de inyección de aglutinante se puede utilizar para fabricar estructuras 
tridimensionales complejas y delicadas, y tiene el potencial de producir objetos comestibles 3D 
coloridos, variando la composición del aglutinante. Sin embargo, esta tecnología se limita a los 
materiales en polvo, y el aglutinante comestible puede afectar a su aplicación en el sector 
alimentario, especialmente en el campo de los alimentos tradicionales consumidos en la vida 
diaria. 
 
 Impresora por chorro de tinta (Inkjet printing) 
La tecnología de impresión por chorro de tinta se basa en depositar gotas del material 
alimentario a imprimir mediante boquillas de impresión o cabezales piezoeléctricos para el 
relleno de superficies o decoración de alimentos, como galletas, pasteles y pizzas (Kruth, 2007), 
tal y como se muestra en la Figura 5. 
 
 
Figura 5. Diagrama esquemático de la tecnología de impresión por inyección de tinta. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 12 
 
Los métodos de impresión por chorro de tinta pueden ser de dos tipos: continuo o por 
demanda. En las impresoras de chorro continuo, el material a imprimir se expulsa continuamente 
a través de un cabezal piezoeléctrico (existe una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su 
superficie) que vibra a una frecuencia constante. En las impresoras bajo demanda, el material a 
imprimir se expulsa por cabezales bajo presión ejercida por una válvula. 
En general, la velocidad de impresión de los sistemas por demanda son más lentos que los de 
chorro continuo, pero la resolución y precisión de las imágenes producidas son más altas 
(Willcocks et al., 2011). 
Con esta tecnología se comercializó la impresora FoodJet, que utiliza una serie de inyectores 
de membrana neumática que colocan pequeñas gotas sobre un objeto en movimiento. Las gotas 
juntas dan forma a una imagen digital que puede aplicarse a la decoración gráfica, relleno de 
superficies o deposición de cavidades (Pallottino et al., 2016), como se muestra en la Figura 6. Las 
impresoras de inyección de tinta generalmente se aplican a materiales de baja viscosidad como 
chocolate, masa líquida, azúcar glas, pasta de carne, queso, mermeladas, o geles. 
 
 
Figura 6. Ejemplos de técnicas de impresión 3D basadas en tecnología de inyección por chorro de 
tinta: (a) decoración gráfica, (b) relleno de la superficie y (c) deposición de cavidades (Fuente: 
http://foodjet.com.) 
 
http://foodjet.com/
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 13 
 
En la Tabla 1 se resumen las principales diferencias entre las tecnologías de impresión 3D 
descritas anteriormente, respecto a las características de los materiales en los que se pueden 
aplicar, los factores a tener en cuenta durante su aplicación, así como sus ventajas y limitaciones. 
Tabla 1. Comparación de las distintas tecnologías de impresión 3D en la industria alimentaria. 
(Fuente: Adaptada de Liu et al., 2017). 
 Extrusión Sinterización 
selectiva 
Inyección 
aglutinante 
Chorro 
de tinta 
Materiales 
 
Chocolate, material 
blando como masa, 
queso, puré de 
carne 
Materiales en polvo 
como azúcar, 
chocolate, grasa 
Aglutinante 
líquido y 
materiales en 
polvo como 
almidón, azúcar, 
proteínas 
Material de baja 
viscosidad como 
salsa de pizza 
Factores 
Propiedades 
material 
Propiedades 
reológicas, 
resistencia 
mecánica, 
temperatura de 
transición vítrea (Tg) 
Temperatura de 
fusión, fluidez, 
tamaño de partícula, 
humectabilidad, Tg 
Fluidez, tamaño 
de partícula, 
humectabilidad y 
viscosidad del 
aglutinante y 
tensión 
superficial. 
Compatibilidad, 
propiedades 
reológicas de la 
tinta, 
propiedades de 
la superficie. 
Procesado 
Altura de impresión, 
diámetro de la 
boquilla, velocidad 
de impresión, 
velocidad de 
movimiento de la 
boquilla 
Tipos de láser, 
potencia láser, 
densidad de energía 
láser, velocidad de 
escaneo, diámetro 
de punto láser, 
grosor láser 
Tipos de 
cabezales, 
velocidad de 
impresión, 
diámetro de 
boquilla, grosor 
de capa 
Temperatura, 
velocidad de 
impresión, 
diámetro de 
boquilla, altura 
de impresión 
Postprocesado Aditivos, 
control de recetas 
Eliminación del 
exceso de partes. 
Calentamiento, 
horneado, 
recubrimiento 
superficial, 
eliminación de 
exceso de partes. 
No 
Ventajas 
 
Más opciones de 
material, 
dispositivo simple 
Fabricación compleja 
de alimentos en 3D, 
texturas variables 
Fabricación 
compleja de 
alimentos en 3D, 
potencial de color, 
sabores y texturas 
variables 
Más opciones de 
materiales, 
mejor calidad de 
impresión, 
fabricación 
rápida 
Limitaciones 
 Incapaz de fabricar 
diseños complejos 
de alimentos, 
estructuras 3D 
difíciles de sostener 
en el procesamiento 
posterior 
Materiales limitados, 
productos menos 
nutritivos. 
Material limitado, 
productos menos 
nutritivos. 
Diseño de 
alimentos 
simple, solo para 
relleno de 
superficies o 
decoración de 
imágenes. 
Aplicaciones* 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
* Las aplicaciones se han tomado de los sitios web: a) Natural Machines Co. (www. Naturalmachines.com; b) TNO (Lin, 
2015) (c) 3D Systems Co. (https://www.3dsystems.com/culinary/gallery) (d) FoodJet Printing Systems 
(http://www.foodjet.com/) 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 14 
 
4.1.2. Materiales alimenticios usados en la impresión 3D 
En función de su capacidad de impresión, los ingredientes alimentarios se clasifican en tres 
categorías: materiales alimentarios tradicionales imprimibles nativos, materiales alimentarios 
tradicionales imprimibles no nativos, e ingredientes alternativos (Sun, Zhou, Huang, Fuh, Hong, 
2015), tal y como se muestra en la Tabla 2. 
Tabla 2. Categorías de alimentos imprimibles (Fuente: Adaptado de Sun et al., 2015, Van der 
Linden, 2015). 
Materiales alimentarios Ejemplos 
Imprimibles nativos Queso, masa de pizza, 
pastas (vegemita, marmita), chocolate 
Imprimibles no nativos Carne, pescado, mariscos, frutas y verduras 
Ingredientes alternativos 
Derivados de insectos, algas, bacterias, hongos 
y otros similares 
 
 Materiales Tradicionales Imprimibles Nativos 
Un material alimentario con capacidad de impresión nativa es aquel que tiene suficiente 
capacidad para extruirse fácilmente sin potenciadores de flujo adicionales (Sun et al., 2015). 
Materiales como hidrogeles, glaseado de pasteles, queso blando, hummus y chocolate pueden 
extruirse fácilmente sin potenciadores de flujo adicionales (Sun et al., 2015). Algunos materiales 
imprimibles de forma nativa, como el queso crema, el queso cheddar (Kim et al., 2017), pastas de 
untar elaboradas a partir de extractos de levaduras como Vegemite y Marmite (Hamilton et al. , 
2018) tienen suficiente rigidez para mantener su estructura después de la deposición y no 
requieren un procesamiento posterior después de la impresión. 
Los productos alimenticios elaborados con materiales imprimibles nativos se pueden 
personalizar completamente según su sabor, valor nutricional y textura. Otras formulaciones, 
como las pastas de proteínas, pueden requerir un procesamiento posterior para mejorar el sabor 
y la absorción nutricional, y estodificultará que las estructuras de los productos alimenticios 
conserven su forma (Cohen et al., 2009; Izdebska & Zolek-Tryznowska, 2016; Lipton et al., 2010; 
Sun et al., 2015a). 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 15 
 
 Materiales Tradicionales Imprimibles No Nativos 
Los materiales alimenticios imprimibles no nativos son aquellos que requieren potenciadores 
de flujo adicionales para facilitar la extrusión y/o los procesos de cocción posterior (Sun et al., 
2015). 
Alimentos como el arroz, la carne, las frutas y las verduras que las personas consumen en gran 
medida diariamente no pueden imprimirse por su naturaleza. Para facilitar su extrusión, es 
necesario agregar aditivos (hidrocoloides) que hayan sido aprobados y utilizados en la industria 
alimentaria. Algunos alimentos de este tipo, tanto sólidos o líquidos semisólidos, se deben 
modificar para que se puedan imprimir. Por ello, es difícil ampliar los materiales alimenticios 
tradicionales para su uso en tecnologías de impresión 3D (Cohen et al., 2009; Lipton et al., 2010; 
Sun et al., 2015a; Izdebska & Zolek-Tryznowska, 2016). 
 
 Ingredientes Alternativos 
Otras fuentes de materiales imprimibles son ingredientes alternativos como distintos 
componentes de subproductos de los procesos agrícolas, los cuales presentan propiedades 
biológicas (metabolitos biológicamente activos, enzimas, etc.) o sensoriales (aportando color, 
sabor o aromas) de interés para la tecnología de impresión 3D en la industria alimentaria (Yang et 
al., 2001; Yang et al.,2015; Sun et al., 2015a, b, c; Izdebska & Zolek Tryznowska, 2016). Estos 
materiales tienen además la ventaja de suponer una alternativa sostenible y ecológica a su uso. 
 
Además de éstos, otros ingredientes alternativos usados actualmente en la tecnología 3D lo 
constituyen los insectos. En el proyecto "Insects Au Gratin", Soares (2011) mezcló polvos de 
insectos con hielo extruible y queso blando para producir productos alimenticios 3D, como una 
fuente alternativa de ingesta de proteínas a los productos cárnicos tradicionales (Sun et al., 
2015a, b, c). 
 
 
 
 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 16 
 
4.2. CONTROL DEL PROCESO DE IMPRESIÓN 
El proceso de impresión 3D presenta algunas limitaciones o retos que deben tenerse en 
cuenta, ya que cada tipo de material alimenticio a imprimir puede comportarse diferente según el 
proceso de impresión aplicado. 
Los parámetros a controlar durante el proceso de impresión se pueden dividir en dos tipos: 1) 
Parámetros relacionados con la impresora (velocidad de extrusión, nivel de flujo, tamaño y altura 
de la boquilla, y altura de la capa) y 2) Parámetros relacionados con el alimento (propiedades 
reológicas, mecánicas, y termodinámicas). 
 
4.2.1. Parámetros de control de la impresión 3D 
 Velocidad de extrusión 
Controlar la velocidad de la impresora 3D implica controlar la velocidad de sus coordenadas X, 
Y, Z. La velocidad del eje X (movimiento del motor extrusor con la jeringa horizontalmente), la 
velocidad del eje Y (movimiento de la cama de impresión) y la velocidad del eje Z (desplazamiento 
del motor del extrusor con la jeringa hacia arriba o verticalmente). 
Yang et al. (2018) demostraron que la velocidad de extrusión y del movimiento de la boquilla 
afectaba a la cantidad de material extruido por unidad de longitud y de tiempo. Estos autores 
encontraron que una velocidad alta de extrusión (28 mm3/s) condujo a una menor precisión de 
impresión con un mayor diámetro de la estructura impresa. Por otro lado, una velocidad de 
extrusión más baja (20 mm3/s) dio como resultado una estructura impresa deficiente. 
A su vez, Wang et al. (2018) obtuvieron un aumento en el diámetro de las capas impresas 
utilizando una velocidad de extrusión alta y una velocidad de movimiento de la boquilla de 28 
mm/s. Por el contrario, una boquilla inferior y una velocidad menor (20 mm3/s) causó 
inestabilidad en el flujo, tal y como se muestra en la Figura 7. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 17 
 
 
Figura 7. Gel de surimi impreso con cuatro boquillas a diferentes velocidades de movimiento 
(A=20, B=24, C=28 D=32 mm3/s). (Fuente: Wang et al., 2018). 
 
 Nivel de flujo 
Derossi et al. (2018) concluyeron que las muestras impresas mejoraron su uniformidad e 
integridad estructural aplicando niveles de flujo altos (130 %), mientras que las muestras impresas 
a niveles de flujo bajo dieron lugar a efectos no deseados: formas irregulares con líneas de 
material interrumpidas y poros de gran tamaño. 
Además, estos autores examinaron la relación entre la velocidad de impresión y el nivel de 
flujo en la calidad de los materiales impresos y descubrieron que es necesaria una relación lineal 
entre ambas variables para garantizar formas finales precisas con menor tamaño de poro. 
 
 Tamaño de la boquilla 
El efecto del tamaño óptimo de la boquilla ha sido estudiado por varios autores como 
Southerland et al. (2011), Wang et al. (2018) y Hao et al. (2010). 
En su caso, Wang et al. (2018) concluyeron que el diámetro de la boquilla afectó 
considerablemente a la precisión de la impresión y a la superficie del material impreso. La 
impresión 3D de surimi de pescado mostró que la aplicación de un diámetro de boquilla pequeño 
(0.8 mm y 1.5 mm) condujo a filamentos de surimi con diámetro variable a lo largo de su longitud. 
Por el contrario, el uso de un diámetro de boquilla más grande permitió extruir líneas más 
consistentes, pero la resolución y precisión de los objetos fueron deficientes. 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 18 
 
Finalmente, se llegó a la conclusión que el tamaño de la boquilla dependía del material 
alimenticio, ya que, por ejemplo, en crema de queso lo óptimo era usar una punta de 0.84 mm 
mientras que en geles de surimi de pescado fue de 2 mm. 
 
 Altura de la boquilla 
La altura de la boquilla es la distancia entre la capa superior depositada y la punta de la 
boquilla. Es otro parámetro del proceso que determina la calidad del producto impreso 
resultante. Hay una distancia óptima para cada material que se imprime. Se puede estimar una 
altura de boquilla crítica (hc) utilizando la siguiente ecuación (Wang & Shaw, 2005): 
 
Donde: 
Vd: volumen de la velocidad de extrusión del material (cm3/s) 
υn: velocidad de movimiento de la boquilla (mm/s), 
Dn: diámetro de la boquilla (mm). 
 
Si la altura de la boquilla es menor que su altura crítica, las líneas extruidas son más gruesas, 
mientras que si es mayor, las partes del material a imprimir se depositan incorrectamente. Sin 
embargo, Hao et al. (2010) demostró que esta fórmula no se puede aplicar al imprimir chocolate 
usando la impresora 3D CHocALM. Por otra parte, Yang et al. (2018), sugirieron que la altura de la 
boquilla no era un factor clave que afectara la calidad del producto final. 
 
 Altura de la capa 
La altura de la capa es el grosor de cada línea de material extruido que constituye cada capa 
del objeto impreso. Severini et al. (2016) investigaron las variables de impresión en masa de trigo 
y encontraron una altura de capa óptima de 0.4 mm cuando se utiliza una velocidad de impresión 
de 30 mm/s, una velocidad de desplazamiento de 50 mm/s y un tamaño de boquilla de 0.6 mm. 
Por lo tanto, esta altura depende de los parámetros mencionados. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 19 
 
4.2.2. Parámetros de control del alimento 
 Propiedades reológicas 
El conocimiento de las propiedades reológicas de los productos alimenticios es importante 
para predecir el análisis del diseño del proceso y las condiciones de flujo en impresión 3D. 
La viscosidad del material blando debe ser lo suficientemente baja para extruirse fácilmente a 
través de una boquilla fina y lo suficientemente alta para poder sostener las capas depositadas 
posteriormente (Godoi et al., 2016). En general, es necesario que las tintascomestibles posean 
una viscosidad baja para poder expulsarlas fácilmente a través de los pequeños orificios del 
cabezal de impresión (Shastry et al., 2006). Se ha descrito que la viscosidad óptima de las tintas en 
una impresora de chorro continuo debería estar entre 2.8 y 6 mPas (Shastry et al., 2004). 
Asimismo, Dankar et al. (2018) evaluaron el efecto de cuatro aditivos alimentarios (agar, 
alginato, glicerol y lecitina) sobre las propiedades reológicas de un puré de patata comercial para 
ser impreso. Entre estos, el agar y el alginato mostraron un efecto de modulación de la viscosidad 
del puré más eficiente de acuerdo con la concentración utilizada (0.5-1%). 
Por otro lado, Wang et al. (2018) obtuvieron que el comportamiento reológico del gel de 
surimi de pescado con 1.5 g/100 g de NaCl es adecuado para la impresión. La adición de NaCl 
disminuyó la viscosidad del gel de surimi, lo que facilitó su extrusión a través de la boquilla. 
La temperatura de impresión también debe controlarse, ya que la viscosidad del material 
alimenticio está directamente relacionada con ésta. Hamilton et al. (2018) comprobaron que la 
viscosidad de pastas comestibles (Vegemite y Marmite) disminuyó al aumentar la temperatura. Se 
utilizaron 172 kPa de presión para extruir ambos materiales a 25 °C, pero debía reducirse a 103 
kPa al aumentar la temperatura a 45 °C. Así mismo, la aplicación de una presión de 172 kPa y 
temperatura de 45 °C condujo a un caudal de impresión demasiado grande. 
El límite elástico está relacionado con la capacidad del material para mantener su forma bajo 
el efecto de la gravedad y las capas de material depositadas sobre él. Liu et al. (2017) evaluaron 
las propiedades reológicas del puré de papas combinado con almidón de patata para evaluar su 
comportamiento durante la impresión 3D. La mejor capacidad de impresión se obtuvo 
combinando 2% de almidón de patata con puré de patatas dando lugar a un límite elástico igual a 
312.16 Pa. La estructura impresa poseía una forma lisa con alta precisión que podía mantener su 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 20 
 
forma después de la impresión. Sin embargo, las muestras sin almidón no mantuvieron la forma 
tras la impresión (Liu et al., 2017). 
 
 Propiedades mecánicas 
En la impresión 3D, es necesario estudiar la propiedades mecánicas del material a imprimir 
para alcanzar el diseño óptimo del producto deseado (Jing et al., 2014). 
Como ejemplo de estas propiedades se ha evaluado la dureza (resistencia a la compresión) de 
geles comestibles con el propósito de imprimir en 3D alimentos blandos para una población 
anciana (Serizawa et al., 2014). La prueba de compresión se realizó en diferentes tipos de geles 
comestibles preparados con diferentes porcentajes de agar y gelatina. Los resultados mostraron 
que se incrementó la dureza con el aumentó la cantidad de agar y gelatina, siendo los valores 
comparativamente menores para la gelatina. El rango de dureza que tuvieron las muestras fue de 
entre 8 y 45 KPa, lo cual demostró un buen ajuste como alimento blando para los ancianos, ya 
que se estima que la presión lingual máxima de la persona de edad avanzada está entre 20 y 40 
KPa. 
 
 Propiedades termodinámicas 
Las propiedades termodinámicas como la temperatura de fusión (Tm) y temperatura de 
transición vítrea (Tg) son importantes para una impresión exitosa basada en la extrusión. La 
temperatura de fusión es la temperatura a la cual un polímero pasa de un estado sólido a un 
estado líquido, mientras que la temperatura de transición vítrea es aquella a la cual las 
propiedades mecánicas de un material cambian radicalmente debido a los movimientos internos 
de las cadenas poliméricas que lo componen. 
La temperatura de transición vítrea varía según el material alimenticio. Por ejemplo, los 
carbohidratos de alto peso molecular como la maltodextrina tienen una transición vítrea más alta 
que los azúcares simples como la fructosa. 
 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 21 
 
4.2.3. Metodología del post-procesamiento 
Los productos alimenticios fabricados por las cuatro técnicas de impresión pueden requerir un 
procesamiento posterior, como el horneado, calentamiento o la eliminación del exceso de 
material para mejorar la resistencia mecánica o la precisión (Von Hasseln et al., 2014; Von Hasseln 
et al., 2015). 
Lille et al. (2018) llevaron a cabo una comparación entre dos técnicas de procesamiento 
posterior de secado en horno y liofilización como medio para mantener la estabilidad de la forma 
y aumentar la rigidez de las mezclas impresas en 3D, de proteínas y materiales ricos en fibra. El 
secado en horno se realizó a 100°C durante 20-30 min. Para la liofilización, las muestras se 
congelaron a -18 °C y se liofilizaron con un liofilizador de laboratorio. Se concluyó que la 
liofilización conservó mejor la estructura impresa en 3D y proporcionó muestras con mayor nivel 
de dureza que el secado al horno. El secado al horno causó la disminución de la viscosidad del 
material impreso al calentarse. 
 
4.3. APLICACIONES DE LA IMPRESIÓN 3D EN MACRONUTRIENTES 
En la última década, la tecnología aditiva de impresión 3D se ha aplicado a una amplia gama de 
materiales alimenticios. 
Estas aplicaciones se diferencian según los materiales a imprimir sean ricos en 
macronutrientes como proteínas, carbohidratos y grasas. Sin embargo, la mayoría de los estudios 
se centran en el estudio de los carbohidratos y solo unos pocos en lípidos y proteínas. A 
continuación se detallan algunas aplicaciones de estos materiales en determinados alimentos 
obtenidos por tecnología 3D basada en extrusión, así como su capacidad de impresión. 
 
4.3.1. Aplicación de materiales ricos en proteínas 
 Impresión de leche en polvo desnatada y semidesnatada 
Lille et al. (2018) estudiaron la leche en polvo como una fuente potencial de proteínas en 
estructuras impresas en 3D. En este caso, se evaluó el efecto del contenido de leche en polvo 
aplicado en la calidad del producto impreso, comparando la leche en polvo desnatada (skimmed 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 22 
 
milk podwer en inglés, SMP) con la leche en polvo semidesnatada (semi-skimmed milk podwer en 
inglés, SSMP). 
Se obtuvo que la aplicación de leche en polvo desnatada al 50% dio lugar a una pasta de alta 
viscosidad, la cual fue difícil imprimir debido a su pegajosidad, resultando en una deposición 
desigual del material (Tabla 3, 50% SMP). A su vez, el aumento de la concentración de ésta al 60% 
aumentó tanto la viscosidad de la pasta que fue imposible imprimirla incluso si el diámetro de la 
punta se incrementaba de 0.41 a 1.19 mm (Tabla 3, 60% SMP). Un hallazgo interesante fue la 
excelente capacidad de impresión de la leche en polvo semidesnatada a una concentración del 
60% (Tabla 3, 60% SSMP). En este caso, el material mantuvo su forma muy bien después de la 
impresión, lo que resultó en una muy buena precisión de impresión. 
Tabla 3. Imprimibilidad de pastas preparadas a partir de almidón y / o leche en polvo con distinto 
contenido graso y concentración (Fuente: Adaptada de Lille et. al., 2018). 
Muestra 
Presión 
atmosférica 
(kPa) 
Durante la 
impresión 
Después de 
imprimir 
Calidad de 
impresión 
Observaciones 
50% SMP 145 
 
3 Pegajoso 
60% SMP 600 
 
 
1 
Muy grueso y 
seco, no 
imprime 
60% SSMP 110 
 
5 
Mantiene muy 
bien la forma 
después de 
imprimir 
*SMP (skimmed milk podwer); SSMP (semi-skimmed milk podwer) 
Se comprobó que el contenido de proteína de las pastas elaboradas con leche desnatada y 
semidesnatada era comparable (21 frente a 22%), mientras que el contenido de grasa fue 
claramente diferente (0.4 % frente a 9 %). Se concluyó que el mayor contenido graso de la leche 
en polvo semidesnatada podría haber actuado como un plastificante o lubricante ´de la pasta 
elaborada, favoreciendo que ésta fluyese más fácilmente(Fu et al., 1997). También se confirmó 
una diferencia en el contenido de carbohidratos entre las dos pastas de leche en polvo (32% en la 
desnatada frente a 23% en la semidesnatada), lo que pudo haber influido en el comportamiento 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 23 
 
del flujo de los materiales. El carbohidrato mayoritario de la leche en polvo semidesnatada fue la 
lactosa mientras que en la semidesnatada fueron productos de hidrólisis de lactosa (glucosa y 
galactosa). 
 
 Impresión de puré de pavo y vieiras con transglutaminasa 
Lipton et al. (2010) estudiaron la capacidad de impresión de purés elaboradas a partir de carne 
de pavo y vieiras, con la adición de transglutaminasa, para evaluar su capacidad de ser sometidos 
a procesos de postprocesado como el asado en vacío o la fritura. 
En el caso de la impresión a base de carne pavo con transglutaminasa adicionada como 
aglutinante, el producto se imprimió satisfactoriamente en forma de hemisferio truncado (Figura 
8 a). Posteriormente, éste se sometió un una cocción al vacío, lo cual provocó que la estructura se 
contrajera hacia adentro, haciendo que el objeto fuera más pequeño y el centro se inclinase hacia 
arriba (Figura 8b). Sin embargo, se confirmó mediante cata y análisis sesnorial que el sabor y la 
textura del producto eran adecuados. 
 
 
Figura 8. a) Impresión 3D de pavo con transglutaminasa en forma de hemisferio truncado y (b) 
Hemisferio truncado impreso tras su cocción la vacío (Fuente: Lipton et al., 2010). 
 
En el caso de la estructura 3D a base de vieira, se evaluó la calidad del producto impreso en 
dos geometrías: en forma de L truncada y de transformador espacial, antes y después de freírse 
(Figura 9 a-d). Estas formas demostraron la capacidad de los materiales para retener curvas, 
bordes y superficies verticales durante y después de la fritura. Solo las secciones extremadamente 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 24 
 
delgadas de las alas del transbordador espacial se deformaron significativamente debido a la 
fritura profunda. 
 
Figura 9. Impresión 3D de puré de vieira pavo en forma de L truncada y transformador espacial, 
antes (a y c) y después de la fritura (b y d) (Fuente: Lipton et al., 2010). 
 
 Impresión de gel de surimi de pescado con cloruro sódico (NaCl) 
Wang et al. (2018) prepararon geles hechos de surimi de pescado (filete de carpa picada), 
como fuente alta en proteínas, y estudiaron la posibilidad de su impresión 3D con la adición de 
diferentes concentraciones de cloruro sódico (0, 0.5, 1, y 1.5 %). Los autores investigaron el efecto 
del NaCl sobre las propiedades reológicas, la resistencia del gel, la capacidad de retención de 
agua, la distribución del agua y la microestructura del gel de surimi. Se sugirió que la adición de 
NaCl al 1.5% fue la concentración óptima para tener las propiedades mecánicas más adecuadas en 
el proceso de impresión 3D (Figura 10). 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 25 
 
 
Figura 10. Gel de surimi impreso en 3D con diferentes concentraciones de NaCl (A = 0%, B = 0.5%, 
C= 1%, D = 1.5%) (Fuente: Wang et al., 2018). 
 
4.3.2. Aplicación de materiales ricos en lípidos 
 Impresión de queso 
Camille y col. (2017) estudiaron el efecto de la impresión 3D en la calidad del queso procesado. 
Los resultados mostraron que el queso impreso era significativamente menos duro, hasta en un 
49%, y exhibía mayores grados de fusión (21 %), en comparación con las muestras de queso no 
impresas en 3D (Camille et al., 2017). 
Le Tohic et al. (2018) también estudiaron el queso procesado. Se demostró que los niveles de 
calcio y pH afectan tanto la temperatura de transición como a la velocidad de corte crítica (por 
encima de la cual se observa inestabilidad de flujo y fractura por fusión). Además, se ha 
encontrado que la fusión y el cizallamiento en el proceso de impresión afectan la textura del 
queso procesado, y la muestra impresa es significativamente más suave que su original debido a 
la interrupción de los glóbulos de grasa (Le Tohic et al.2018). 
 
 
 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 26 
 
 Impresión de chocolate 
Los lípidos también son macronutrientes que pueden afectar la capacidad de impresión de los 
alimentos. El chocolate fue uno de los primeros materiales utilizados en impresión 3D. Schaal lo 
imprimió por primera vez en 2007 (Periard et al., 2007). 
La comprensión de la cristalización de las grasas es crucial en la impresión 3D de chocolate, ya 
que la manteca de cacao es el ingrediente principal responsable del comportamiento estructural 
en el chocolate (Godoi et al., 2016). Los triglicéridos en la manteca de cacao pueden cristalizar en 
seis formas principales diferentes con puntos de fusión crecientes que afectan las características 
del producto final. 
Hao y col. (2010) estudiaron la relación entre los parámetros del proceso de fabricación de 
capas aditivas y el chocolate resultante utilizando una impresora 3D ChocALM (Figura 11). 
Compararon la estructura física del chocolate templado en el laboratorio (incorporación trozos de 
chocolate a una masa de chocolate ya derretida, haciendo que la temperatura del chocolate 
descienda de manera natural creando una cristalización armoniosa) con chocolate templado 
comercialmente usando calorimetría diferencial de barrido (differential scanning calorimetry en 
inglés, DSC). Esta técnica mide la diferencia de calor entre la muestra y una de referencia, donde 
ambas tienen aproximadamente la misma temperatura durante el experimento. 
 
 
Figura 11. Impresión 3D del logotipo por el sistema ChocALM sobre base de chocolate blanco. 
 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 27 
 
Los termogramas DSC de ambos tipos de chocolate mostraron picos de fusión en el mismo 
rango de temperatura (26-36 ° C), y se formó la misma fase cristalina (cristales V), concluyendo 
que el temple de semillas es un proceso deseable para ser aplicado sobre el chocolate. 
También utilizaron un reómetro de placa para probar la viscosidad del chocolate antes de 
imprimirlo. Se encontró que el chocolate se comportó con una viscosidad relativamente 
constante entre 32 y 40°C con un rango de 3.5-7 Pa/s. Se determinó que el tamaño ideal de la 
boquilla y la distancia entre la boquilla y el lecho de impresión eran de 1.25 y 2.9 mm, 
respectivamente (Figura 12). 
 
 
Figura 12. Cuadrado de chocolate impreso con buena precisión geométrica. 
 
4.3.3. Aplicación de materiales ricos en carbohidratos 
 Impresión de almidón pregelatinizado 
El almidón ha sido evaluado como fuente de carbohidratos en pruebas de impresión 3D, así 
como su funcionalidad como agente espesante/gelificante (Lille et. al., 2018). En este estudio se 
recomendó la aplicación de almidón pregelatinizado (hinchado en frío), ya que este tipo presenta 
una buena estabilidad al corte y un límite elástico adecuado que ayuda a mantener la forma del 
producto impreso después de la deposición. El almidón también muestra un comportamiento 
reológico que facilita la extrusión del material a través de la punta de la jeringa. 
El almidón pregelatinizado dio a lugar una pasta adecuada para la impresión 3D a una 
concentración del 15%. Las imágenes del material durante e inmediatamente después de la 
 
Resultados 
y discusión 
 
 
 
 28 
 
impresión 3D se muestran en la Tabla 4 junto con una evaluación de la calidad de impresión. La 
pasta de almidón al 15% fue fácil de imprimir, pero el material no mantuvo completamente su 
forma después de la impresión, lo que obstaculizó la precisión del patrón impreso. 
Tabla 4. Impresión 3D de pastas preparadas a partir de almidón (Fuente: Adaptada de Lille et. al., 
2018). 
Muestra Presión 
atmosférica 
(kPa) 
Durante la 
impresión 
Después de 
imprimir 
Calidad de 
impresión 
Observaciones 
15% 
almidón 
37 
 
3 
Se extiende 
después de 
imprimir Impresión de puré de patatas con aditivos 
El uso de hidrocoloides y otros aditivos es común durante el procesado de alimentos ricos en 
carbohidratos para lograr las propiedades deseadas en los productos alimenticios finales. 
Dankar et al. (2018) estudiaron el efecto de cuatro aditivos diferentes (agar, alginato, glicerol y 
lecitina) sobre las propiedades reológicas del puré de patata y los resultados se interpretaron en 
términos de cambios microestructurales de almidón. Cada uno de los aditivos se estudió en dos 
concentraciones diferentes (0.5 % y 1 %). El comportamiento reológico del almidón en 
combinación con los diferentes aditivos se analizó utilizando datos de viscosidad. 
Las curvas de flujo del puré de patata sin aditivo y con éste a distintas concentraciones (0.5% y 
1%) mostraron una disminución exponencial de la viscosidad del puré de patatas con el 
incremento de la concentración de glicerol y lecitina, indicando un fuerte comportamiento no-
newtoniano. Por otro lado, un aumento en la concentración de alginato condujo a un aumento en 
la viscosidad del puré de patata. Se concluyó que el menor peso molecular de la lecitina y el 
glicerol en comparación con el del alginato permite que los primeros penetren fácilmente en los 
gránulos de almidón y rompan los enlaces de hidrógeno formando complejos más débiles 
(Hasenhuettl & Hartel, 2008). 
 
 
 Conclusiones 
 
 
29 
 
5. CONCLUSIONES 
 La impresión 3D es una nueva tecnología prometedora para el diseño y procesado de 
alimentos que abre nuevas oportunidades para una nutrición personalizada con grandes 
ventajas como la creación rápida de prototipos para planificar, diseñar y probar nuevos 
ingredientes y / o estructuras de alimentos. 
 Entre las distintas técnicas de impresión, la de mayor aplicación y estudio actual es la 
impresión 3D por extrusión. De los tres mecanismos de extrusión desarrollados, el más 
utilizado es la tecnología basada en jeringa ya que permite imprimir una amplia gama de 
materiales alimenticios con alta viscosidad y alta resistencia mecánica. 
 La impresión por sinterización selectiva por láser y por inyección de aglutinante tienen como 
ventajas que permiten la fabricación 3D de estructuras más complejas y texturas variables. 
Mientras la primera es más apta para materiales alimenticios en polvo, la segunda se basa en 
el uso de un aglutinante con color por lo que está especialmente diseñada para imprimir 
alimentos en 3D coloreados. 
 La impresión por chorro de tinta tiene como ventajas una mayor rapidez de fabricación pero 
su aplicación se limita a diseños simples por lo que es solo apta para el relleno de superficies o 
decoración de productos. 
 Las propiedades del material, los parámetros del proceso y los tratamientos posteriores al 
procesamiento son tres aspectos principales que afectan la precisión y exactitud de la 
impresión, que deben tenerse en cuenta para producir estructuras comestibles delicadas y 
complejas. 
 Materiales ricos en proteínas como la leche en polvo, la carne de pavo y vieira, o el gel de 
surimi han demostrado ser eficaces para obtener productos alimenticios mediante tecnología 
3D de una calidad sensorial y estructural adecuada a la demanda de los consumidores. 
 Bajo una perspectiva futura, se debe realizar más investigación para la optimización de la 
tecnología de impresión en la industria alimentaria enfatizándose fuertemente la mejora de la 
calidad nutritiva de los productos elaborados. 
 
 
 
 
 Bibliografía 
 
 
30 
 
6. BIBLIOGRAFÍA 
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