Using 3D food printing for dysphagia-oriented meal development
Authors: Малецкий М.В. , Бакуменко О.Е. , Тарасова В.В. 
Published: August 2024

Дисфагия – распространённое осложнение у людей с органическим поражением мозга. Авторами изучена статистика возникновения дисфагии на фоне некоторых заболеваний. Установлено, что в зоне наибольшего риска находятся люди, которые перенесли инсульт. В статье рассмотрены особенности питания людей с дисфагией. Показано, что основной проблемой питания пациентов с дисфагией является однообразие пищи по форме и вкусу, неудовлетворительная консистенция и/или низкая калорийность блюд. Для облегчения процесса глотания больным дисфагией необходима пища с определёнными физическими характеристиками. Консистенция продукта должна быть вязкой, пища не должна прилипать к ротовой полости, лишняя влага не должна отделяться. Одним из эффективных технологических приёмов может стать разработка блюд на пищевом 3D-принтере. Пищевая 3D-печать даёт возможность создавать не только разнообразные формы продуктов, но и придавать им функциональные свойства, например, обогащать нутриентами или придавать необходимую консистенцию, что актуально для персонифицированного питания пациентов с дисфагией. Авторами разработан способ печати на лабораторном 3D-принтере, работающем по принципу послойного нанесения (FDM-печать), отличающийся повышенной точностью 3D-моделей. Было выявлено, что пищевая 3D-печать имеет трудности, связанные с предварительным созданием компьютерной модели предполагаемого блюда и выбором пищевых чернил с оптимальным составом и физическими характеристиками. Они должны быть гомогенными, иметь определённую вязкость и упругость. Показано, что показатель вязкости влияет на скорость печати, а упругость позволяет сохранять форму напечатанного продукта. В ходе эксперимента установлено, что оптимальной вязкостью пищевых чернил является 0,01–0,5 Н•с/м2. При этой вязкости слои напечатанного объекта получаются гладкими, а процесс печати ускоряется. Разработка продуктов с помощью 3D-печати позволит придать разнообразную привычную форму блюдам и подобрать индивидуальный состав пищевых продуктов, что внесёт разнообразие в пищевой рацион пациентов с дисфагией и позволит снизить развитие депрессии.

Dysphagia is a common complication in people with organic brain damage. The authors studied the statistics of dysphagia occurrence against the background of some diseases. It was found that people who have suffered a stroke are at the highest risk. The article discusses the nutritional characteristics of people with dysphagia. It is shown that the main problem of nutrition of patients with dysphagia is monotony in form and taste, unsatisfactory consistency and / or low calorie content of dishes. To facilitate the swallowing process, patients with dysphagia need food with certain physical characteristics. The consistency of the product should be viscous, food should not stick to the oral cavity, excess moisture should not separate. One of the effective technological techniques can be the development of dishes on a food 3D printer. Food 3D printing makes it possible to create not only a variety of product shapes, but also to give them functional properties, for example, enrich them with nutrients or give the necessary consistency, which is important for personalized nutrition of patients with dysphagia. The authors have developed a method for printing on a laboratory 3D printer operating on the principle layer-by-layer deposition (FDM printing), characterized by increased accuracy of 3D models. It was found that food 3D printing has difficulties associated with the preliminary creation of a computer model of the proposed dish, the choice of food inks with the optimal composition and physical characteristics. They must be homogeneous, have a certain viscosity and elasticity. It is shown that viscosity affects the printing speed, and elasticity allows you to maintain the shape of the printed product. During the experiment, it was found that the optimal viscosity of food ink is 0.01–0.5 N•s/m2. With this viscosity, the layers of the printed object are smooth, and the printing process is accelerated. Developing products using 3D printing will allow us to give dishes a variety of familiar shapes and select individual compositions of food products, which will add variety to the diet of patients with dysphagia and reduce the development of depression.