سفر به دنیای چاپ غذای سه‌بعدی؛ از پاستاهای طراحی شده تا گوشت آینده

چاپ سه‌بعدی غذا چیست و چطور کار می‌کند؟ از خمیر تا شاهکار خوراکی

در واقع، غذای چاپ شده هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و راه زیادی در پیش دارد تا توسط متخصصان و مصرف‌کنندگان به طور گسترده‌تری پذیرفته شود. با این حال، این موضوع مانع از شگفت‌زدگی ما نسبت به این دستگاه‌های جذاب و طرح‌های خوراکی جالب آن‌ها نمی‌شود. همچنین مانع از این نمی‌شود که کارآفرینان و مهندسان به آزمایش روش‌ها و تجهیزات نوآورانه ادامه ندهند.

غذاهایی که می‌توان با  چاپ سه بعدی تولید کرد، محدود به فرایندهای موجود هستند (که در ادامه بیشتر به آن‌ها می‌پردازیم). با این حال، فرایند اکستروژن مواد تا کنون رایج‌ترین روش چاپ سه بعدی غذا است و شباهت زیادی به مفاهیمی دارد که در پرینتر fdm فیلامنتی استفاده می‌شود. این فرایند نیازمند مواد ورودی به شکل خمیر مانند پوره‌ها، موس‌ها و خمیر پاستا، یا غذاهای قابل ذوب مانند شکلات است. برخی دیگر استفاده از فرایندهای چاپ متنوع‌تری آزمایش کرده‌اند تا غذاهای بسیار منحصر به فردی تولید کنند. یکی از مسیرهای تحقیق، ساخت جوهری از سلول‌های گیاهی به صورت مصنوعی رشد یافته است تا سبزیجات را  چاپ کنند. شرکت دیگری به نام « Print A Drink» طراحی‌هایی را در کوکتل‌ها می سازند به‌طوری که قطرات خوراکی را به درون نوشیدنی تزریق می‌کند. 

تمام مثال‌های قبلی از فناوری بسیار جدیدی استفاده می‌کنند و فضای زیادی برای نوآوری وجود دارد. مثل پلاستیک‌ها، سخت‌افزار و موادی که برای کار با چنین سیستم‌هایی مناسب هستند باید به صورت هم‌زمان توسعه یابند. چه کسی می‌داند که تنها در عرض 10 سال چه انواع غذایی قابل چاپ خواهند بود؟  چندین فرایند مدلسازی موفقیت برای چاپ غذا به کار رفته‌اند. بسیاری از آن‌ها از مفهومی مشابه با تکنیک‌های ساخت افزایشی برای پلاستیک‌ها و فلزاتی که با آن‌ها آشنا هستیم پیروی می‌کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به برخی از پیشرفته‌ترین روش‌ها بیندازیم.

 اکستروژن در چاپ غذای سه بعدی

تا کنون محبوب‌ترین و پیشرفته‌ترین سیستم‌ها، سیستم‌های اکستروژن مشابه با پرینتر رومیزی DIY هستند که شامل فشردن ماده‌ای غلیظ از داخل نازل برای قرار دادن لایه به لایه و به تدریج ساختن یک شکل سه‌بعدی می‌باشند. در چاپ غذا، این کار می‌تواند به صورت گرم انجام شود تا ماده‌ای مانند شکلات ذوب شود، اما خمیرها می‌توانند بدون گرم‌کردن نیز چاپ شوند. برای مثال، شرکت‌های  Barilla and BluRhapsody پاستای منحصربه‌فردی را از خمیر ساخته شده با چاپگر تولید می‌کنند که بعدها می‌توان آن را جوشاند (و سپس با لذت خورد).

جتینگ در چاپ غذای سه بعدی 

جتینگ چسباننده یک فرایند نسبتاً جدید تولید افزایشی است که در آن چسب مایع به‌طور دقیق روی یک بستر پودری قرار داده می‌شود تا به‌صورت انتخابی هر بار یک لایه را سخت کند. این فرایند برای ساخت مواد غذایی مدلسازی شده از پودر، به‌ویژه شکر، بازآفرینی شده است. شرکت The Sugar Lab با استفاده از دستگاه ساخت لایه به لایه Currant خود، از جوهری چسبنده بر پایه آب همراه با شکر پودری و دیگر پودرهای غذایی خشک‌شده برای چاپ مکعب‌های شکر رنگی و پیچیده، مکعب‌های عصاره گوشت، مخلوط‌های نوشیدنی و دیگر اقلام جذاب استفاده می‌کند.

سینترینگ در چاپ غذای سه بعدی 

فرایند سینترینگ انتخابی با پرینتر لیزری SLS نیز الهام‌بخش روش‌هایی برای ساخت غذای  3D است. در این فرایند سنتی، لیزر به‌طور انتخابی ذرات پودری را لایه به لایه به هم متصل می‌کند. از آنجا که استفاده از لیزر برای اتصال غذا بسیار لازم است، یکی از رویکردهای آزمایش شده استفاده از هوای گرم برای ذوب و اتصال انتخابی پودر خوراکی بوده است.

باز هم با استفاده از بستر پودر شکر، تیم  CandyFab توانستند با دستگاه دست‌ساز خود اشکال پیچیده‌ای از شکر کاراملیزه شده ایجاد کنند. متأسفانه، محدودیت عمده این روش در انتخاب مواد است، به همین دلیل در سال‌های اخیر توسعه چندانی نداشته است.

با چاپ سه بعدی غذا چه خوراکی هایی را می توان ساخت؟ 

چاپگرهای سه‌بعدی غذا عمدتاً برای طراحی و ساخت اشکال و طرح‌های پیچیده مناسب‌اند و نه برای پختن مواد اولیه. معمولاً مواد خوراکی یا آماده مصرف هستند یا پس از پایان فرایند ساخت افزایشی در یک فر یا گریل خارجی پخته می‌شوند. البته استثنائاتی هم وجود دارد. PancakeBot دستگاهی است که فقط پنکیک درست می‌کند، یا بهتر بگوییم هنر پنکیک را با اکستروژن خمیر مستقیماً روی صفحه گرم ایجاد می‌کند. اگرچه هنوز نیاز به کسی دارد که پنکیک را برگرداند، اما باقی مراحل به طور کامل در همان دستگاه انجام می‌شود.

بیشتر بخوانید: پرینت گلدان دکوراتیو با پرینتر سه‌بعدی

 گوشت چاپ‌شده؛ وقتی فناوری، طعم را بازآفرینی می‌کند

گوشت چاپ شده از ترکیبی جذاب از فناوری و زیست‌شناسی است. چندین شرکت در حال تلاش برای ایجاد روش‌ها و دستورالعمل‌هایی برای چاپ گوشت با بافت، ارزش غذایی و طعم اصیل هستند. با توجه به پیچیدگی این چالش، مقایسه آن با روش‌های سنتی تولید افزایشی دشوارتر است. برخی شرکت‌ها مانند Revo Foods رویکرد بدون گوشت را اتخاذ کرده‌اند و با بهره‌گیری از کنترل ساختاری که  چاپگر فراهم می‌کنند، ساختار واقعی را در فیله‌های ماهی مبتنی بر گیاه شبیه‌سازی می‌کنند که اولین نمونه از نوع خود است که وارد بازار شده است.

برخی دیگر رویکرد بدون حیوان را برای گوشت چاپ شده در پیش گرفته‌اند که با سلول‌های حیوانی کشت‌شده شروع می‌شود؛ این سلول‌ها معمولاً با فرایندی مشابه جتینگ مواد و با استفاده از داربست سه بعدی قرار داده می‌شوند و سپس به یک قطعه گوشت تقریباً واقعی تبدیل می‌شوند. حتی ساختارهای پیچیده‌ای مانند استیک واگیو ژاپنی از طریق چاپ سه بعدی جوهری که حاوی سلول است، ساخته شده‌اند. دانشمندان توانسته‌اند چینش خاص عضله، چربی و رگ‌های خونی را که باعث لطافت و طعم ارزشمند این گوشت می‌شود، بازسازی کنند.با اینکه این پیشرفت‌ها هیجان‌انگیز هستند، گوشت ساخت شده  هنوز در مراحل اولیه قرار دارد. با این حال، این فناوری پتانسیل این را دارد که صنعت گوشت را متحول کند و رویکردی پایدارتر و اخلاقی‌تر برای مصرف گوشت ارائه دهد.

چاپگر سه بعدی غذا در رستوران‌های ستاره‌دار و دسرهای لوکس

امروزه چاپ غذا بیشتر در رستوران‌های لوکس، چه در آشپزخانه‌های مولکولی و چه در نانوایی‌های شیک، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری هنوز مقیاس‌پذیر نیست و نیاز به زمان و توسعه بیشتری دارد تا به بلوغ برسد. با این حال، این موضوع مانع از استفاده پیشگامان و نوآوران از آن نمی‌شود. این نوآوران غذا اغلب در رستوران‌های مجلل دارای ستاره میشلن پنهان شده‌اند. یکی از نمونه‌ها، رستوران‌های « Citrin» و «Mélisse» به سرآشپزی Josiah Citrin در Santa Monica ، کالیفرنیا است. اگرچه این رستوران‌ها به‌طور کامل روی غذاهای چاپ سه‌بعدی تمرکز ندارند، اما برای برخی از غذاهایشان تزئینات پیچیده‌ای تولید می‌کنند. اما ممکن است به تدریج بتوانید مقادیر بیشتری از غذای مدلسازی شده را خارج از رستوران‌های لوکس پیدا کنید.

 نانوایان برای ساخت تزئینات خوراکی کیک عروسی خبرساز شده‌اند و برای همه علاقه‌مندان به پیتزا، پیتزاهای چاپ ‌شده سه‌بعدی مدتی است در دست توسعه بوده‌اند و قطعاً زودتر از آنچه فکر می‌کنیم به واقعیت خواهند پیوست. شرکت Revo Foods اولین شرکتی است که فیله ماهی سالمون گیاهی چاپ شده را در برخی فروشگاه‌های اروپایی عرضه کرده است. با همه این‌ها، پیدا کردن غذای  سه بعدی در بیشتر مناطق شهری بزرگ کمی دشوار است. بهترین فرصت شما شرکت در رویدادهای ساخت افزایشی یا همایش‌های آشپزی خواهد بود، زیرا این فناوری نوین هنوز موفقیت تجاری چندانی به دست نیاورده است.

البته این فناوری محدود به چاپ غذای سه بعدی نشده است و شما گاها ردپای این تکنولوژی را در ابزارهای آشپرخانه تولید شده با پرینتر سه بعدی مشاهده خواهید کرد که به راحتی هرچه بیشتر سرآشپزهای بزرگ کمک فراوانی کرده است.

مزایا و چالش‌ها؛ چاپ غذای سه‌بعدی از نگاه منتقدان و عاشقان

چاپ غذای سه بعدی در ساده‌ترین شکل خود، چیزی بیش از مواد خوراکی معمولی نیست که به گونه‌ای پردازش شده‌اند تا بتوان آن‌ها را از طریق نازل روی سطح اکسترود کرد. شاید تفاوت اصلی آن با غذاهای سنتی در ظاهر نهایی باشد: چاپگر سه بعدی امکان خلق اشکال و هندسه‌های پیچیده و ظریفی را فراهم می‌کند که به‌صورت دستی یا غیرممکن است یا زمان بسیار زیادی می‌طلبد. اما این فناوری هنوز راه زیادی برای پیمودن دارد که بتواند به عنوان یک عضو اصلی در رستوران ها و آشپرخانه های خانگی جای گیرد. به همین علت است که تاثیر تولید افزایشی در بازاریابی و تبلیغات در فناوری و تکنولوژی نقش اساسی در معرفی و شناخت آن به صاحبان کسب و کار ایفا می کند.

 چاپ غذا در خانه؛ رویا یا واقعیت نزدیک؟

تا کنون عمدتاً به غذاهای خبرساز پرداخته‌ایم که در مراکز و آشپزخانه‌های حرفه‌ای تولید می‌شوند. با این حال، چند گزینه برای ساخت غذای سه‌بعدی در خانه وجود دارد که بیشتر شبیه چاپگرهای پلاستیکی رومیزی هستند که ما با آن‌ها آشنا و علاقه‌مندیم. بیایید نگاهی دقیق‌تر به قابلیت‌های دستگاه‌های مصرفی بیندازیم.

دستگاه‌های خانگی و مواد قابل استفاده چاپ غذا

مواد قابل استفاده، هر چیزی که به صورت خمیر یا حالت نیمه‌مایع باشد، یا بتوان آن را به این قوام تبدیل کرد، قابل چاپ است. این شامل انواع گسترده‌ای از غذاهای شور مانند سبزیجات پوره‌شده، مایه‌های کیک، خمیرها، پنیرها و شیرینی‌هایی مانند ژله‌ها، کرم‌ها، تزئینات شکری، شکلات و میوه‌های پوره‌شده می‌شود. بیشتر چاپگرهای مخصوص غذا، مانند مدل  Felix، دارای کپسول‌های استیل ضدزنگ هستند که به کاربر اجازه می‌دهند هر ماده‌ای را که می‌خواهند داخل آن پر کنند، در حالی که دستورالعمل‌های کلی درباره قوام مواد غذایی مورد استفاده را نیز ارائه می‌دهند. چاپگرهای دیگری مانند Procusini ممکن است بسته‌های کپسول آماده‌ای ارائه دهند که به‌طور خاص برای چاپگرها فرموله شده‌اند. با این حال، گزینه‌های شما عمدتاً محدود به شکلات است. در نهایت، این موضوع بستگی به آزمایش‌های فراوان دارد تا بفهمید چه چیزی کار می‌کند و چه چیزی نمی‌کند.

طراحی خوراکی‌های سفارشی در خانه با چاپگر

بیشتر شرکت‌های چاپگرها دارای مخازن دستورپخت هستند که در آن طرح‌های تایید شده به‌راحتی قابل دانلود و بازتولید می‌باشند. برای مثال، مخزن شرکت byFlow شامل چندین مدل هنری و زیبا است و Mycusini نیز پلتفرم مخصوص خود را دارد که به شما امکان می‌دهد متن‌های سفارشی بسازید یا در کتابخانه قالب‌ها جستجو کنید؛ البته برای دسترسی به این امکانات باید ابتدا چاپگر را خریداری کنید. سیاری از دستگاهای سه بعدی غذایی دیگر همراه با نرم‌افزار اختصاصی عرضه می‌شوند که از طراحی «قطعات» پشتیبانی می‌کند. این برنامه‌ها معمولاً کاربردی و کاربرپسند هستند و ابزارهای مورد نیاز برای پروژه‌های پیچیده سه‌بعدی را محدود می‌کنند. اما در بیشتر موارد، این حداقل پیچیدگی است که چاپگر های غذا در حال حاضر قادر به مدیریت آن هستند.

با این حال، برای کسانی که می‌خواهند ساخت غذای خود را به سطح بعدی ببرند، مدل‌سازی سه‌بعدی سنتی مانند Tinkercad کاملاً مناسب خواهد بود. فقط باید به فرآیندهای خاص هر دستگاه توجه داشته باشید، زیرا ممکن است لازم باشد قالب‌ها و فرمت‌های ویژه‌ای را در نظر بگیرید.

آینده خوش‌مزه: چاپ غذای سه بعدی در فضا و سفره‌ی فردا

شرکت‌هایی مانند Natural Machines آینده چاپ غذا را که شامل عملیات سریع‌تر و دقیق‌تر، و همچنین تولید نتایجی با بافت‌های غنی‌تر می‌بینند. جایگزین‌های گوشتی چاپ ‌شده به نظر می‌رسد بیشترین پیشرفت را دارند. همان‌طور که اشاره کردیم، بسیاری از استارتاپ‌های فناوری غذایی در تلاش‌اند تکنیک‌های سه‌بعدی خود را برای بهبود بافت گیاهی جایگزین گوشت حیوانی توسعه دهند، مانند شرکت‌های  Redefine Meat، Nova Meat  و Mycorena که با Revo Foods همکاری می‌کنند.

همچنین تلاش گسترده‌ای برای تولید گوشت و محصولات دریایی سه‌بعدی از سلول‌های کشت‌شده (که در آزمایشگاه رشد می‌کنند، نه در بدن حیوان) صورت گرفته است، که هدف آن کاهش ردپای کربنی مرتبط با این صنعت است. غذای چاپ شده در کاوش‌های فضایی نیز آینده‌ای روشن دارد، زیرا ناسا و دیگر شرکت‌های خصوصی در حال برنامه‌ریزی مأموریت‌هایی به مریخ هستند. این مأموریت‌ها بین یک تا سه سال طول خواهند کشید، بنابراین این سازمان در حال بررسی روش‌هایی برای بهبود کیفیت زندگی در فضاپیماها است.

برای ما تعجب‌آور نیست، اما این بهبودها شامل غذای چاپ شده خوشمزه و لذیذ نیز می‌شود. بخشی از این موضوع شامل روشی خودکار برای تهیه غذا در فضا خواهد بود، اما چاپگرها همچنین می‌تواند به ظاهر و تنوع غذاها بیفزاید. اگر ایده‌های خودتان را دارید، ناسا جایزه‌های بزرگی به تیم‌هایی که ایده‌های نوآورانه ارائه دهند، اختصاص می‌دهد. چه کسی می‌داند غذای خوشمزه بعدی که با چاپ سه‌بعدی تولید می‌شود، چه خواهد بود؟