Alimentos en 4D: la comida que se transforma con el tiempo

El sector agroalimentario busca constantemente nuevas formas de optimizar recursos y reducir costes, y una de las tecnologías más prometedoras llega de la mano de la impresión 4D de alimentos.

Un bombón que se abre en pétalos al contacto con calor, o una gominola que cambia de color según el pH de la boca. No es un truco de magia, sino el futuro que promete la impresión 4D de alimentos, la evolución de la impresión 3D que añade el factor tiempo como protagonista.

Esta innovación se basa en materiales comestibles inteligentes que responden a estímulos físicos o químicos como temperatura, humedad, luz y transforman el alimento tras su impresión.

Aunque aún en fase experimental, investigadores y startups ya exploran su potencial: desde laboratorios en India con galletas que cambian de color, hasta proyectos en México que imprimen carne vegetal con fibras multinivel.

Qué es la impresión 4D de alimentos

La impresión 4D de alimentos se define como la evolución de la 3D, incorporando un elemento clave: el cambio en el tiempo. En lugar de producir solo estructuras estáticas, permite crear alimentos capaces de transformarse después de su impresión.

Estos cambios pueden afectar a la forma, el color, la textura, el sabor o incluso las propiedades nutricionales, y se activan mediante estímulos externos como el calor, la humedad, el pH o la luz.

El concepto de 'impresión 4D' fue introducido por primera vez en 2013 por el profesor Skylar Tibbits en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, quien propuso extender las tecnologías de impresión 3D incorporando un “eje espacio-tiempo” como cuarta dimensión.

En otras palabras, se trata de 'programar' el alimento para que responda dinámicamente a su entorno. Así, por ejemplo, una pasta impresa podría enrollarse o expandirse al entrar en contacto con agua caliente, o un snack enriquecido con probióticos liberar sus compuestos beneficiosos en función del pH del aparato digestivo.

–En qué se diferencia de la impresión 3D de alimentos

La impresión 3D de alimentos se ha consolidado en los últimos años como una tecnología capaz de elaborar productos con formas complejas, texturas específicas y composiciones nutricionales personalizadas. A través de boquillas y sistemas de extrusión, se han impreso desde pastas a base de vegetales hasta gominolas enriquecidas con vitaminas, como las desarrolladas en la Universitat Politècnica de València.

En la impresión 3D de alimentos los productos son estáticos una vez impresos. Sin embargo, en la impresión 4D los productos no solo mantienen la forma en la que fueron impresos, sino que evolucionan con el tiempo al recibir un estímulo. Así, se consigue una interactividad inédita entre el alimento y el consumidor, abriendo la puerta a experiencias sensoriales nuevas y a aplicaciones en salud y sostenibilidad.

–Ejemplos de alimentos en 4D

• Pastas que se transforman al cocinarse: láminas planas que adoptan formas tridimensionales al entrar en contacto con el agua caliente, optimizando el espacio en transporte y almacenamiento.
• Snacks con textura dinámica: bocados que cambian su consistencia al mezclarse con la saliva, ofreciendo una experiencia sensorial gradual y sorprendente.
• Chocolates aromáticos: piezas que liberan distintos aromas mientras se funden en la boca, gracias a sistemas de encapsulación sensibles al calor.
• Alimentos para niños o nutrición personalizada: productos que liberan nutrientes de manera controlada durante la masticación, adaptándose a las necesidades específicas del consumidor.
• Comida adaptada para colectivos especiales: como personas mayores con dificultades para tragar, donde las texturas inteligentes facilitan la ingestión y mejoran la experiencia de comer.

Cómo se producen los alimentos en 4D

La impresión 4D de alimentos se apoya en la misma base que la impresión 3D: una impresora capaz de depositar capas sucesivas de material comestible siguiendo un diseño digital.  Es como imprimir un alimento con instrucciones ocultas que solo se activan en el momento adecuado.

La gran diferencia está en el tipo de ingredientes que se utilizan y en su capacidad de transformación. El proceso combina ingeniería de materiales y diseño digital:

1. Primero se modela el alimento en 3D.
2. Luego se seleccionan los materiales que tendrán la capacidad de respuesta deseada.
3. Finalmente se programa el estímulo que desencadenará la transformación. Así, por ejemplo, una pasta puede diseñarse para “abrirse” en agua caliente, reduciendo espacio de empaquetado y mejorando la experiencia culinaria.

–Ingredientes clave de la impresión 4D de alimentos

Estos alimentos se elaboran con lo que se denomina smart materials o materiales inteligentes, sustancias comestibles que reaccionan a estímulos físicos o químicos de forma controlada.

• Ingredientes hidrófilos: compuestos capaces de absorber agua y modificar su volumen. Ejemplos como los geles de alginato, ciertos almidones modificados o las gomas naturales permiten que un producto que sale de la impresora en forma compacta pueda desplegarse en estructuras más amplias y vistosas al cocinarse o hidratarse.
• Sustancias termo-reactivas: reaccionan al calor alterando su textura o consistencia. Algunas proteínas vegetales o biopolímeros tienen la capacidad de volverse más firmes, cremosos o jugosos al aumentar la temperatura.
• Encapsulados termosensibles: como pequeñas cápsulas dentro del alimento que contienen aromas, sabores o nutrientes. y estñan están diseñadas para abrirse o activarse con el calor, liberando su contenido de forma controlada.
• Componentes sensibles al pH: pigmentos como las antocianinas, presentes en vegetales como la col morada, pueden cambiar de color en función de la acidez del entorno. Permiten diseñar productos que ofrezcan señales visuales de frescura o maduración, por ejemplo.

Beneficios de los alimentos en 4D

Aunque todavía se encuentra en una fase incipiente, la impresión 4D de alimentos despierta un gran interés por las posibilidades que ofrece al sector agroalimentario.        

Algunos de sus beneficios son:

• Optimización de recursos y sostenibilidad: al permitir que los alimentos cambien de forma tras la impresión, es posible imprimir productos en formatos compactos que, por ejemplo, reduzcan espacio en el transporte y el almacenamiento, lo que se traduce en menos embalajes y menores costes logísticos
• Personalización en la nutrición: la posibilidad de programar cambios en la composición o la liberación de compuestos bioactivos convierte a la impresión 4D en una herramienta prometedora para diseñar alimentos adaptados a necesidades específicas. Esto puede ser una potente innovación en el campo de la nutrigenómica o nutición personalizada.
• Experiencia gastronómica e innovación culinaria: la dimensión estética y sensorial es otro de los grandes atractivos. Alimentos que cambian de color en el plato, bombones que se abren como flores al contacto con una salsa caliente o pastas que despliegan formas sorprendentes durante la cocción ofrecen experiencias únicas para los consumidores y nuevas posibilidades creativas para la alta cocina
• Valor añadido para la industria alimentaria: restauración, retail y catering pueden encontrar en esta tecnología un recurso diferenciador: productos con narrativa, interactivos y personalizables que responden a la creciente demanda de innovación y sostenibilidad en los consumidores jóvenes.    

El mercado de los alimentos en 4D: Algunos proyectos y startups Startups    

La impresión 3D de alimentos ha experimentado un crecimiento significativo en los últimos años. El tamaño del mercado global se estimaba en 633,79 millones de dólares en 2024, según datos de Data Bridge Market Research. Y se espera que alcance los 18.346,14 millones de dólares para 2032.

Este crecimiento refleja la madurez tecnológica y la demanda de personalización y sostenibilidad. Así, podemos deducir, la impresión 4D ssería como el siguiente paso natural con una tendencia similar de crecimiento.

Algunos proyectos relacionados con la impresión 4D de alimentos son:

–Alimentos para personas con disfagia de la Universidad de Missouri

Investigadores de la Universidad de Missouri llevaron a cabo un proyecto financiado por el USDA (2020–2024) enfocado en impresión 4D de alimentos para pacientes con disfagia (dificultad para tragar).

Este proyecto exploró precursoras “tintas” comestibles programables con biopolímeros sensibles a estímulos, creando alimentos que cambian de forma y color tras la impresión.

Por ejemplo, desarrollaron purés nutritivos de batata morada y proteína de guisante que cambian de color mediante antocianinas (pigmentos naturales) al variar el pH, volviéndose más intensos o distintos según la acidez o alcalinidad.

Asimismo, imprimieron geles comestibles con tiras de etilcelulosa incorporadas que actúan como “actuadores” internos: al sumergirlos en agua, la diferente absorción provoca que el alimento se doble o expanda adquiriendo otra forma con el tiempo.

–Pasta que cambia de forma durante la cocción del MIT 

Se trata de una especie de pasta alimenticia que cambia de forma durante la cocción, desarrollada por el grupo Tangible Media Group del MIT Media Lab.

Esta pasta, impresa en 3D, está diseñada para transformarse de una estructura plana a una tridimensional al entrar en contacto con el agua caliente. Este fenómeno se debe a las propiedades de los materiales utilizados, que responden a estímulos térmicos, permitiendo que la pasta adquiera formas complejas y atractivas sin necesidad de moldes tradicionales.

Estos ejemplos muestran que la impresión 4D no es solo un concepto futurista, sino una tecnología en plena gestación que combina ciencia de materiales, salud y creatividad culinaria. 

A medida que el mercado madure, veremos cómo startups y centros de investigación transforman estas pruebas de laboratorio en productos que redefinan nuestra manera de producir, preparar y disfrutar los alimentos, consolidando así a la impresión 4D como un nuevo paradigma en la innovación agroalimentaria.