چاپ سه بعدی غذا

با رشد سریع این فناوری تا سال 2020، اینک رستوران‌های اختصاصی چاپ سه بعدی و ده ها چاپگر غذا در بازار داریم. این رشد سریع هم در فناوری و هم در بهره‌برداری عمومی باعث شده است که بسیاری ادعا کنند که به زودی، هر آشپزخانه خانگی به یک چاپگر سه بعدی غذا مجهز می‌شود. ولی واقعیت آن است که غذای چاپ شده به روش سه بعدی، هنوز در مراحل ابتدایی است و قبل از پذیرش گسترده‌تر از طرف متخصصان و کاربران، راهی طولانی در پیش دارد. اگرچه تاکنون، ماشین‌ها و ساز و کار‌های خوراکی جذابی طراحی شده است.

کدام غذاها را می‌توان به صورت سه بعدی چاپ کرد؟

غذاهایی که می‌توانند به صورت سه بعدی چاپ شوند محدود به فرآیندهای موجود هستند (همانطور که در بخش بعدی خواهیم دید). مشابه چاپ FDM، اکستروژن مواد (شکل) تاکنون رایج‌ترین فرآیند برای چاپ سه بعدی مواد غذایی بوده است، و مواد خمیری و پوره مانند را چاپ می‌کند.

با توجه به این مکانیزم، ممکن است گزینه‌ها در ابتدا کمی محدود به نظر برسد، اما وقتی همه ترکیبات احتمالی بین خمیرها، مایه ها، پنیرها و حتی گوشت خام فکر کنید، دستتان باز خواهد بود.

در این مقاله، صنعت مواد غذایی چاپ شده 3D، از نظر فرآیندها، غذاها، امکانات و چالش‌های فعلی بررسی خواهد شد.

همان‌گونه که اشاره شد، عموماً مواد غذایی چاپ سه بعدی کاملاً شبیه چاپگرهای معمولی 3D FDM است به این شکل که یک ماده چسبناک روی یک سطح نشانده می‌شود تا با تکرار لایه به لایه این فرآیند، قطعه نهایی ساخته شود. در حالی که مطالعاتی در مورد سایر فرآیندهای افزودنی مانند پاشش چسب و SLS با مواد غذایی پودری انجام شده است، اما هنوز در این مورد بحث است که آیا این فرآیندها برای چاپ مواد غذایی مناسب هستند یا خیر. در همین حال، بازارهای رو به رشد ماشین آلات چاپ مواد غذایی حرفه‌ای و محبوب FDM وجود دارد، همانطور که بعداً در این مقاله خواهیم دید، این فرآیند در اکثر این ماشین‌ها تقریباً یکسان است: مواد اولیه در ظرفی شبیه سرنگ تغذیه می‌شود و با حرکت نازل انتهایی این سرنگ و اکسترود مواد، لایه‌های 2 بعدی ساخته می‌شود.

امروزه پرینترهای سه بعدی غذا بیشتر برای غذاخوری‌های خاص استفاده می‌شوند، هنوز مقیاس پذیر نیستند و برای بلوغ به زمان و توسعه بیشتری نیاز دارند. با این وجود این موانع، پیشگامان و مبتکران را برای کاربرد آن متوقف نمی‌کند.

در سال 2016، دو سرآشپز با کلاس جهانی یک رستوران جدید به نام Food Ink در لندن ایجاد کردند. در ابتدا آن‌ها فقط غذای چاپ شده سه بعدی سرو می‌کردند، اما بعداً تا آنجا پیش رفتند که در رستوران، صرفا از اثاثیه سه بعدی چاپ شده استفاده کردند. Food Ink یک رستوران مسافرتی است که در قالب تورهای جهانی سفر می‌کند. اما نه تنها در غذاخوری‌های خوب می‌توانید غذای چاپ شده سه بعدی پیدا کنید، بلکه امروز نانوایانی هستند که چاپ تزئینات کیک عروسی خوراکی را تیتر کرده‌اند، همچنین برای عاشقان پیتزا، پیتزاهای چاپ سه بعدی در راه است. اخیراً، گوشت گیاهی با تقلید از بافت گوشت واقعی با چاپ سه بعدی ساخته شده است، و یک شرکت آلمانی از چاپگرهای سه بعدی برای تهیه وعده‌های غذایی برای سالخوردگانی که با استفاده از غذاهای جامد چالش دارند، استفاده کرده است. البته راستش را بخواهید، یافتن غذای چاپی سه بعدی حتی در کلان شهرها ممکن است کمی دشوار باشد. بهترین شانس شما برای این موضوع، رویدادهای چاپ سه بعدی یا کنفرانس‌های چاپ سه بعدی مواد غذایی خواهد بود، زیرا هنوز این فناوری جدید، موفقیت تجاری زیادی کسب نکرده است.

در ساده ترین حالت، غذای چاپی سه بعدی چیزی بیشتر از مواد خوراکی معمولی نیست که به گونه‌ای فرآورش شوند که بتوانند از طریق نازل خارج شوند. شاید تفاوت اصلی در مورد وعده های غذایی معمولی، شکل نهایی قطعه باشد که در چاپ سه بعدی اجازه ایجاد اشکال پیچیده و هندسه هایی وجود دارد که ایجاد آنها به صورت دستی غیرممکن است یا به زمان بسیار زیادی نیاز دارند.

مصرف مواد غذایی چاپ سه بعدی کاملاً ایمن است به شرطی که در دستگاهی مناسب در محیط تمیز تهیه شده باشند (مانند سایر آشپزخانه ها). علاوه بر ایجاد وعده های غذایی شگفت انگیز، نکات مثبت دیگری نیز در چاپ سه بعدی وجود دارد:

• شخصی سازی وعده های غذایی: از نظر کنترل تنوع و مقدار مواد مغذی، ویتامین ها و کالری در هر وعده غذایی، چاپ سه بعدی غذا امکان کنترل دقیقی را فراهم می کند. این موضوع می تواند در بیمارستانهایی که رژیم های غذایی محدود بیشتر رایج هستند بسیار مهم باشد و امکان شخصی سازی آسان را برای بیماران فراهم می کند.
• مصرف غذای نامتعارف: هنگامی که گیاهان مغذی و موجودات غنی از پروتئین را در حالت نیمه مایع فرآوری می‌کنید، این غذاها می توانند به شکل جذاب تری ارائه شوند و بنابراین مصرف آنها را تشویق می کنند. در آینده، حتی مواد غذایی مصنوعی نیز ممکن است به صورت سه بعدی چاپ شوند. چه کسی می داند!
• تکرارپذیری آسان: به اشتراک گذاری دستور العمل ها می تواند به سادگی انتقال فایل دیجیتال از طریق اینترنت باشد. آنچه لازم است، تامین همان مواد اولیه، تنظیمات چاپ و تجهیزات چاپی سازگار است.

با تمام این مزایای جالبی که چاپ سه بعدی مواد غذایی به ارمغان می آورد، متاسفانه این فناوری نقاط ضعفی هم دارد. اگرچه زمان چاپ ممکن است براساس چاپگر و مواد غذایی در حال چاپ متفاوت باشد، اما طبق گفته Choc Edge (تولید کننده چاپگر سه بعدی مواد غذایی)، چاپ یک طرح شش لایه بسیار ساده می تواند 7 دقیقه طول بکشد و ساخت مدل های سه بعدی با جزئیات بیشتر هر کدام بیش از 45 دقیقه طول می‌کشد. ابتدا ممکن است خیلی زیاد به نظر نرسد، اما با این سرعت، در بسیاری از موارد کل ایده، فاقد امکان گسترش خواهد بود.

هزینه تجهیزات و مواد مصرفی نیز موانعی ایجاد می کند که در ادامه خواهیم دید. علاوه بر این، مواد خوراکی استفاده شده در این ماشین ها یا برای دستیابی به قوام مورد نیاز برای اکستروژن نیاز به پیش پخت یا پیش فرآوری دارند. بنابراین، تکرارپذیری و قابلیت اطمینان مورد انتظار برای این ماشین ها تا حد زیادی به تهیه مواد مناسب آن بستگی دارد.

از اوایل سال 2020، تعداد انگشت شماری چاپگر سه بعدی با کیفیت حرفه‌ای وجود دارد که عمدتا در نسخه های رومیزی ساخته شده‌اند و هنوز هم هیچ تجهیزاتی در اندازه صنعتی وجود ندارد. صرف نظر از این، در حال حاضر برخی از مدل‌هایی که معرفی خواهند شد، برای خدمات تهیه غذا، مجالس و رستوران‌ها استفاده می‌شوند.

•   چاپگر byFlow Focus

این چاپگر کوچک ممکن است زیاد به چشم نیاید، اما توانایی کارهای بزرگی را دارد. Focus یک چاپگر سه بعدی اکستروژن مواد است که توسط آشپزهای حرفه‌ای در سراسر جهان استفاده می‌شود. این چاپگر از طریق Wi-Fi قابل کنترل است و از کارتریج سرنگی چندبار مصرف، استفاده می‌کند که می‌تواند با خمیرهای خوراکی پر شود. رستوران ستاره میشلن Smink در هلند از این چاپگر برای ایجاد الگوهای پیچیده دسر خود استفاده می کند. byFlow در حال حاضر حدود 4300 دلار (3900 یورو) خرده فروشی می‌شود.

• چاپگر MMuse

چاپگر سه بعدی شکلات MMuse از این نظر بی نظیر است که تکه‌های شکلات را تا قطر 4 میلی متر فرآیند کرده و برای اکستروژن ذوب می‌نماید. کاملاً محکم است، وزنی حدود 25 کیلوگرم دارد اما هنوز در محدوده دستگاه‌های رومیزی است. این محصول در چین تولید می‌شود و تقریباً 5700 دلار هزینه دارد.

• چاپگر Foodini

این یکی از پرطرفدارترین چاپگرهای سه بعدی غذایی است و به این استقبال سزاوار نیز هست. Foodini Natural Machines با استفاده از پنج کارتریج مختلف می‌تواند تقریباً از عهده مواد اولیه مختلف، از ژله گرفته تا همبرگرهای خوش طعم برآید. Natural Machines از یک رویکرد تغذیه‌ای سالم برخوردار است و دستورالعمل‌هایی را برای کاربر جدید ارائه می‌دهد تا قبل از طراحی خود شما شروع به کار کند. فودینی حدود 4000 دلار قیمت دارد.

علاوه برچاپگرهای حرفه‌ای، چاپگرهای سه بعدی غذایی برای مصرف کنندگان و مشتریان عادی نیز وجود دارد.

•   چاپگر Mycusini

Mycusini یک چاپگر سه بعدی شکلات است که به تازگی توسط استارت آپ آلمانی Print2Taste عرضه شده و از طریق یک پروژه Kickstarter تحقق یافته است. این دستگاه، از طراحی عالی برخوردار بوده، و برای میز آشپزخانه به اندازه کافی جمع و جور است و باتری داخلی آن امکان چاپ بدون برق شبکه را تا دو ساعت فراهم می‌کند. کارتریج های فولاد ضد زنگ به راحتی پر و تمیز می شوند، اما محتوی تعویضی را باید مستقیماً از Print2Taste خریداری کنید. قیمت Mycusini حدود 370 دلار (~ 339 یورو) است.

• چاپگر PancakeBot

ممکن است نتوان PancakeBot را یک چاپگر سه بعدی غذایی خواند زیرا فقط پن‌کیک درست می‌کند، اما با این وجود چاپگر بسیار خوبی است. در حالی که اولین نسخه آن پس از یک پروژه موفقیت آمیز در Kickstarter عرضه شد، آخرین مدل با نام PancakeBot v2.0 دارای کنترل بیشتر بر تنظیمات چاپ و رابط کاربری ساده‌تر است. این چاپگر دارای یک سطح گرم است تا بتوان خمیر را پخت. PancakeBot 2.0 با قیمت 300 دلار فروخته می شود.

• چاپگر Procusini

Procusini 4.0 یکی دیگر از چاپگرهای سه بعدی مواد غذایی عرضه شده توسط Print2Taste است، اما بازار حرفه‌ای را هدف قرار داده است. این دستگاه در حدود 2،600 دلار قیمت دارد و می تواند به طور بالقوه در پذیرایی رویدادهای کوچک استفاده شود. کارتریج‌ها را می‌توان در حین چاپ تا ^oC 60 گرم کرد تا از مواد ضخیم‌تر مانند خمیر شیرینی یا حتی خمیر فوندانت در تزئین کیک بتوان استفاده کرد. Procusini به عنوان یک سیستم وصل کن-استفاده کن (plug-and-play) معرفی شده و دقیقاً مانند Mycusini، کارتریج یدک این چاپگر نیز باید مستقیماً از سازنده خریداری شود.

اگر با ایده یک دستگاه چاپ مواد غذایی اختصاصی قانع نشده‌اید اما هنوز می خواهید از این انقلاب آشپزی استفاده کنید، گزینه‌های بسیار خوب دیگری نیز وجود دارد. از آنجا که فرایند اکستروژن مواد چاپی مواد غذایی، در اصل همان چاپگرهای 3 بعدی FDM معمولی است، برخی از شرکت‌ها شروع به ارایه تجهیزات اصلاح شده برای پردازش مواد غذایی به جای پلاستیک می‌کنند. از جمله این چاپگرها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: چاپگر WASP 2040 (چاپگر سه بعدی رومیزی که در آن سیستم اکستروژن رس LDM نصب شده است تا بتواند خمیر مواد غذایی را چاپ کند)، ZMORPH THICK-PASTE EXTRUDER (سر ابزار مدولار این دستگاه به طور خاص برای اکسترود خمیرهای غلیظ مانند شکلات، پنیر، خمیر و حتی آووکادو طراحی شده است) و STRUCTUR3D DISCOV3RY (این سیستم اکستروژن خمیر مستقل تقریباً با هر چاپگر سه بعدی با بردهای Arduino / RAMPS کار می‌کند).

از نظر تئوری، هر چیزی است که در حالت خمیر یا نیمه مایع است یا می‌تواند قوام مناسب چاپ سه بعدی را داشته باشد. این شامل طیف گسترده‌ای از غذاها مانند سبزیجات تصفیه شده، خمیر، پنیرها، ژله، پاستا، شکلات و میوه‌های له شده است.

برخی از چاپگرها مانند Foodini دارای کپسول‌های استنلس استیل هستند که به کاربر اجازه می دهد تا آنها را با هر آنچه که مایل است پر کند، در حالی که دیگران، مانند Procusini ، شما را ملزم به خرید کارتریج های پر شده خود می کنند. این روش می‌تواند سودمند باشد زیرا این غذای آماده شده مخصوصاً برای کار با این دستگاه‌ها طراحی شده است، که عملکرد و نتایج بالقوه بهتری را ارائه می‌دهد. در عین حال، گره خوردن به منبع مواد تولید کننده بیرونی، می‌تواند محدود کننده باشد.

شرکت هایی مانند Machines Natural، آینده چاپ سه بعدی مواد غذایی را در عملکرد سریع‌تر، دقیق‌تر و همچنین خروجی‌های دارای بافت می‌دانند. بسیاری از شرکت‌های فناوری غذایی به دنبال تکنیک‌های چاپ سه بعدی برای بهبود بافت گوشت گیاهی هستند، مانند Redefine Meat و Nova Meat. همچنین برای چاپ سه بعدی گوشت واقعی به عنوان وسیله‌ای برای کاهش تولید کربن هجوم آورده شده است.

غذای چاپی سه بعدی نیز آینده درخشانی در اکتشافات فضایی دارد، و ناسا در حال حاضر به دنبال راه هایی برای بهبود کیفیت زندگی فضانوردان در سفینه های فضایی در راه مریخ است.

مرجع

https://all3dp.com/2/3d-printed-food-3d-printing-food/