Általánosságban elmondható, hogy a 3D nyomtatott élelmiszer egy automata adalékanyag-eljárással elkészített étel . Bár ez a meghatározás meglehetősen elvont lehet, azonban gondoljunk csak azokra a pizza automatákra , amelyek 2015-ben jelentek meg. A tésztát elkészítjük, extrudáljuk, paradicsomszósszal és sajttal felöntjük, végül a sütőbe küldjük – mindezt ugyanabban az időben. Ez a folyamat bizonyos értelemben primitív 3D-nyomtatási élelmiszer-eljárásnak tekinthető.
Gyorsan ugorjunk 2023-ra, és exkluzív 3D-nyomtató éttermek és tucatnyi ételnyomtatók állnak rendelkezésre a piacon. Ez a gyors növekedés a technológia és a közérdek felé sokakat arra késztetett, hogy azt állítsák, hogy hamarosan minden háztartási konyhát felszerelnek saját élelmiszeripari 3D nyomtatóval.
Ebben a cikkben a 3D nyomtatott élelmiszeripart: a folyamatokat, az élelmiszereket, a lehetőségeket és a jelenlegi kihívásokat vizsgáljuk meg. Remélem éhes vagy!
Mely élelmiszerek nyomtathatók 3D-ben?
Valójában a 3D-nyomtatott élelmiszerek még gyerekcipőben járnak, és hosszú utat kell megtenni ahhoz, hogy a szakemberek és a fogyasztók szélesebb körében elterjedjenek. Ez azonban nem akadályoz meg bennünket abban, hogy rácsodálkozzunk ezekre a lenyűgöző gépekre és lenyűgöző, ehető kialakításukra.
A 3D-ben nyomtatható élelmiszerek a rendelkezésre álló folyamatokra korlátozódnak (amint azt a következő részben látni fogjuk). Az anyagextrudálás messze a legelterjedtebb eljárás az élelmiszerek 3D-nyomtatásánál, és a fused deposition modeling (FDM) nyomtatáshoz hasonlóan pasztaszerű anyagokat igényel, például püréket, habokat és más viszkózus ételeket, például a csokoládé ganache-t.
Eleinte kissé korlátozottnak tűnhet a lehetőségek tekintetében, de gondoljon a tészták, pépek, sajtok, cukormázok és még a nyers húsok összes lehetséges kombinációjára.
Hogyan működik?
Számos 3D nyomtatási eljárást alkalmaztak sikeresen élelmiszerek nyomtatására. Sokan közülük a műanyagok és fémek additív gyártási technikáihoz hasonló koncepciót követnek , amelyeket ismerünk. Nézzünk meg közelebbről néhány legfejlettebb megközelítést.
EXTRUDÁLÁS
Messze a legnépszerűbbek és legfejlettebbek az FDM-hez hasonló extrudáló rendszerek, amelyek során viszkózus anyagot nyomnak át egy fúvókán, így rétegről rétegre fektetik le, fokozatosan 3D alakzatot hozva létre. Élelmiszernyomtatásban ezt meg lehet tenni forrón, amikor az anyagot megolvasztja, mint a például a csokoládé, de melegítés nélkülire is van példa, mint például a tésztáknál.
Ezt igazolja, az eset amely a Barilla és a BluRhapsody egyedi, 3D-nyomtatott tésztából formázott tésztát hoz létre, amelyet később meg lehet főzni (majd felfalni).
JETTING
A kötőanyag-sugárzás egy viszonylag új 3D nyomtatási eljárás, ahol a folyékony kötőanyagot aprólékosan felhordják egy porított hordozóra, hogy egy-egy réteg szelektíven megkeményedjenek. Ezt az eljárást a 3D-nyomtatott élelmiszerek porból, különösen cukorból történő előállítására hozták újra.
A Currant 3D nyomtatójukat alkalmazó Sugar Lab vízbázisú kötőfestéket használ porcukorral és más dehidratált élelmiszerporral bonyolult, színes cukorkockák, húsleveskockák, italkeverékek és egyéb szórakoztató tárgyak nyomtatásához.
SZINTEREZÉS
A szelektív lézeres szinterezési (SLS) eljárás ihletet is ad a 3D nyomtatott élelmiszerek készítésének módszereihez. Ebben az eljárásban hagyományosan a lézer szelektíven olvasztja össze a porított részecskéket rétegről rétegre. Mivel a lézer nagy valószínűséggel túlzásba esik az étel megkötésére, a forró levegő az egyik olyan megközelítés, amellyel az ehető por szelektív megolvasztására és megkötésére kísérleteztek.
Ismét egy porcukorral kezdődően, a CandyFab csapata karamellizált cukor összetett geometriáját hozhatja létre házi készítésű eszközével. Sajnos ennek a megközelítésnek az egyik fő korlátja az anyagválasztás, ezért az utóbbi években korlátozott fejlődés tapasztalható.
A Food 3D nyomtatók főzik az ételeket?
Az élelmiszer-3D nyomtatók többnyire bonyolult formák és tervek készítésére alkalmasak, nem pedig a hozzávalók főzésére. Általában az ehető ételek vagy fogyasztásra készen állnak, vagy külső sütőben (vagy grillsütőben) megsütik, miután a 3D nyomtatási folyamat befejeződött.
Persze vannak kivételek. A PancakeBot egy olyan gép, amely csak úgy készít palacsintát, vagy inkább palacsintaművészetet, hogy a tésztát közvetlenül a főzőlapra extrudálja. Még mindig kell valaki, aki megfordítja, de minden más ugyanazon a gépen történik.
Mi a helyzet a 3D nyomtatott hússal?
A 3D-nyomtatott hús a technológia és a biológia lenyűgöző kombinációjáról szól. Számos cég próbál módszereket (és recepteket) kidolgozni a hús autentikus állagú, tápanyag- és ízű 3D-nyomtatására. Tekintettel a kihívás összetettségére, nehezebb összehasonlítani a hagyományos 3D nyomtatási módszerekkel.
Egyesek, mint például a Revo Foods , húsmentes megközelítést alkalmaznak, kihasználva a 3D nyomtatók által lehetővé tett szerkezeti vezérlést, hogy utánozzák a növényi alapú halfilék valódi szerkezetét – a maga nemében ez az első, amely piacra kerül.
Mások állatmentesen közelítik meg a nyomtatott húst, kezdve a tenyésztett állati sejtekkel, amelyeket le lehet rakni, gyakran az anyagsugárzással és a 3D nyomtatott állványzathoz hasonló eljárással, majd inkubálják egy szinte hihető húsdarabban. Még olyan összetett szerkezeteket is létrehoztak, mint a japán Wagyu steak 3D bionyomtató sejttartalmú tintából. A tudósok képesek voltak megismételni az izmok, a zsír és az erek sajátos elrendezését, amelyek ennek a húsnak a nagyra becsült érzékenységét és ízét adják.
Bár ezek a fejlesztések izgalmasak, a 3D-nyomtatott hús még mindig a kezdeti szakaszában van. Ugyanakkor képes forradalmasítani a húsipart, fenntarthatóbb és etikusabb megközelítést kínálva a húsfogyasztáshoz.
Hol használják?
Manapság az élelmiszer-3D nyomtatókat leginkább ínyenc étkezésre használják, legyen szó molekuláris konyháról vagy díszes pékségről. Ez a technológia még mindig nem méretezhető, mivel több időre és fejlesztésre van szükség a kifejlődéshez. Ez azonban nem akadályozza meg az úttörőket és az újítókat a használatában.
Sajnos ezek az élelmiszer-innovátorok általában a divatos Michelin-csillagos éttermekben bújnak meg. Az egyik példa Josiah Citrin séf Citrin és Mélisse étterme a kaliforniai Santa Monicában. Bár nem kizárólag a 3D nyomtatott finomságokra összpontosítanak, egyes ételeikhez bonyolult akcentusokat is készítenek.
Könnyen előfordulhat, hogy (lassan) egyre nagyobb mennyiségű 3D-nyomtatott ételt találhat a fine dining mellett. A pékek az ehető esküvői tortadíszek nyomtatásával foglalkoztak , és a pizza szerelmesei számára a 3D-nyomtatott pizzák már egy ideje készülnek, és minden bizonnyal előbb-utóbb valósággá válnak. A Revo Foods az első, amely 3D nyomtatott növényi alapú lazacfilét tesz elérhetővé bizonyos európai élelmiszerboltokban .
Mindezek ellenére a legtöbb nagyvárosi területen kissé nehéz lehet 3D-s nyomtatott élelmiszert találni. A legjobb esélye a 3D nyomtatási rendezvényeken vagy kulináris találkozókon lenne, mivel ez az új technológia nem ért el nagy kereskedelmi sikereket
Pro & Kontra
A legegyszerűbb, 3D nyomtatott élelmiszer nem más, mint tipikus ehető összetevők, amelyeket úgy dolgoznak fel, hogy egy fúvókán keresztül egy felületre extrudálhatók. A fő különbség a hagyományos ételekhez képest talán a végső bemutatásban rejlik: a 3D nyomtatás bonyolult, bonyolult formák és geometriák létrehozását teszi lehetővé, amelyeket vagy lehetetlen manuálisan reprodukálni, vagy ami rendkívül sok időt igényel.
Előnyök
Teljesen biztonságos a 3D nyomtatott élelmiszerek fogyasztása, ha azokat megfelelő gépben, tiszta környezetben készítették el. Amellett, hogy csodálatos megjelenésű ételeket készít, vannak más pozitívumai is a 3D-nyomtatásnak:
- Az étkezések személyre szabása: Az étkezésenkénti tápanyagok, vitaminok és kalória sokféleségének és mennyiségének szabályozása szempontjából az élelmiszerek 3D-nyomtatása pontosságot tesz lehetővé. Ez rendkívül fontos lehet azokban a kórházakban, ahol gyakoribb a korlátozott diéta, és lehetőséget kínál a betegek egyszerű személyre szabására .
- Nem szokványos élelmiszer-fogyasztás: Ha tápláló növényeket és fehérjében gazdag rovarokat félig folyékony állapotban dolgoz fel, ezek az élelmiszerek vonzóbb módon jeleníthetők meg, és így ösztönözhetik fogyasztásukat. A jövőben akár a szintetikus élelmiszereket is 3D-nyomtatják. Ki tudja!
- Könnyű reprodukálhatóság: A receptek megosztása olyan egyszerű lehet, mint egy digitális fájl átvitele az interneten keresztül. Csak ugyanazokra az alapanyagokra, nyomtatási beállításokra és kompatibilis nyomtatóberendezésekre lenne szükség.
Hátrányok
Mindezekkel az érdekes előnyökkel, amelyeket az élelmiszerek 3D-nyomtatása kínál, nem lennénk figyelmes, nem beszélve arról, hogy vannak árnyoldalai is.
- Időigényes: Bár az idő a nyomtatótól és az élelmiszertől függően változhat, az élelmiszerek 3D-s nyomtatása még mindig sok időt vesz igénybe. Egy nagyon egyszerű, 6 rétegű terv nyomtatása 7 percet is igénybe vehet, míg a részletesebb 3D modellek egyenként több mint 45 percig tartanak.
- Magas költség: A felszerelések és fogyóeszközök ára is akadályokat jelent, nem beszélve a képzésre fordított időről. Ezenkívül az ezekben a gépekben használt ehető anyagok jellemzően valamilyen előfeldolgozást igényelnek, ami további költségeket jelent.
- Korlátozott anyagok: Áttekintettük a nyomtatható lehetőségek széles skáláját, de legyünk őszinték – nem ehetünk állandóan pasztákat és kockacukrot. Egyelőre a nyomtatott élelmiszerek nagyrészt újdonságnak számítanak.
Fogyasztói gépek
Eddig elsősorban a professzionális létesítményekben és konyhákon előállított híradó élelmiszerekkel foglalkoztunk. Azonban van néhány lehetőség az otthoni 3D-nyomtatott élelmiszerekhez, amelyek jobban hasonlítanak az általunk ismert és kedvelt asztali műanyag tolókra. Nézzük meg közelebbről a fogyasztói minőségű eszközök képességeit .
Milyen összetevőket lehet használni?
A rövid válasz az, hogy bármi és minden, ami paszta vagy félig folyékony állapotban van, vagy ilyen konzisztenciává alakítható, 3D-s nyomtatással nyomtatható. Ez magában foglalja a sós ételek széles skáláját, mint például a pürésített zöldségeket, tésztákat, sajtokat és édességeket, például zseléket, cukormázokat, cukordíszeket, csokit és gyümölcspürét.
A legtöbb élelmiszer-orientált nyomtató, mint például a Felix, rozsdamentes acél kapszulákkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy tetszése szerint megtölthesse azokat, miközben általános irányelveket ad az élelmiszerek konzisztenciájára vonatkozóan.
Más nyomtatók, mint például a Procusini, emellett előre elkészített kapszulacsomagokat is kínálhatnak, amelyeket a nyomtathatóság érdekében alakítottak ki. A lehetőségei azonban meglehetősen korlátozottak a csokoládéra. Végső soron sok kísérletezésre lesz szükség, hogy mi működik és mi nem.
Tervezés
A legtöbb 3D-nyomtató élelmiszergyártó cég rendelkezik recepttárral, ahol az ellenőrzött tervek könnyen letölthetők és reprodukálhatók. Például a byFlow tárháza számos díszes művészi modellel rendelkezik, a Mycusini pedig saját platformmal rendelkezik , amely lehetővé teszi testreszabott szövegek létrehozását vagy a sablonkönyvtár böngészését, azonban a hozzáféréshez meg kell vásárolnia a nyomtatót.
Rengeteg más élelmiszeripari 3D nyomtatóhoz saját szoftver tartozik, amely támogatja az „alkatrészek” tervezését. Ezek általában praktikus és felhasználóbarát programok, amelyek korlátozzák a bonyolult 3D projektekhez szükséges eszközöket. A mai 3D-nyomtatók azonban nagyrészt ennyivel bírnak bonyolultságukat tekintve.
Mindazonáltal azok számára, akik élelmiszernyomtatásukat a következő szintre szeretnék emelni, a hagyományos 3D-s modellezésnek, mint például a Tinkercad , tökéletesen működnie kell. Csak ügyeljen az egyes nyomtatók által megkövetelt egyedi folyamatokra, mivel előfordulhat, hogy figyelembe kell vennie a speciális formátumkövetelményeket.
A jövő
Az olyan vállalatok, mint a Natural Machines, úgy látják, hogy az élelmiszerek 3D-nyomtatásának jövője gyorsabb és precízebb, valamint textúrában gazdagabb eredményeket produkál.
Úgy tűnik, hogy a nyomtatott húsalternatívák kapják a legnagyobb lendületet. Amint már említettük, rengeteg élelmiszer-technológiai startup keresi a 3D nyomtatási technikáit a növényi alapú állati textúra javítása érdekében, mint például a Redefine Meat , a Nova Meat és a Mycorena a Revo Foods-szal együttműködve . A 3D-nyomtatott hús és tenger gyümölcsei tenyésztett sejtekből (laborban termesztve, nem állati eredetűek) szintén nagy lendületet jelentenek az iparághoz kapcsolódó szénlábnyom csökkentésének eszközeként.
A 3D nyomtatott élelmiszereknek az űrkutatásban is fényes jövője van, mivel a NASA és más magáncégek már tervezik a Marsra irányuló küldetéseket. Ezek a küldetések egy-három évig tartanak, ezért az ügynökség jelenleg azt vizsgálja, hogyan lehetne javítani az életüket az űrhajókon. Számunkra nem meglepő, de a fejlesztések közé tartozik az ízletes 3D-nyomtatott ételek.
Ennek egy része egy automatizált módszer lenne az ételek térben történő előállítására, de a 3D nyomtatás is hozzájárulhat az ételek megjelenéséhez és változatosságához. Ha van saját ötlete, a NASA nagy összegeket ajánl az innovatív ötletekkel rendelkező csapatoknak.
Ki tudja, milyen ízletes ételeket lehet legközelebb 3D-ben nyomtatni?
Eredeti forrás: All3dp.com
