Τα πολλαπλά οφέλη και πλεονεκτήματα που δείχνει να έχει η 3D εκτύπωση τροφίμων, ανοίγουν το δρόμο για νέα, πολυσυστατικά τρόφιμα, ειδικής διατροφής, πιο θρεπτικά και με επιθυμητά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια αναδυόμενη μορφή παραγωγής τροφίμων, η οποία περιλαμβάνει μια διαδοχική – ελεγχόμενη από υπολογιστή – διαδικασία επιστρώσεων, ώστε να σχηματίσει ένα προσχεδιασμένο αντικείμενο.
Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται συχνότερα για την παραγωγή μεταλλικών και πλαστικών ειδών, ωστόσο η τρέχουσα έρευνα για την ανάπτυξη κατάλληλων «μελανιών» συστατικών τροφίμων έχει οδηγήσει στην πραγματικότητα στη χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης για την προετοιμασία τροφίμων κατά παραγγελία σε επαγγελματικές κουζίνες ή αλλού.
Η παγκόσμια αξία της 3D εκτύπωσης τροφίμων εκτιμάται περίπου στα 485,5 εκατομμύρια δολάρια το 2020, ενώ εκτιμάται ότι θα αυξηθεί σε περίπου 1 δισεκατομμύριο δολάρια μέχρι το 2025, μια αύξηση που αναμένεται να παρατηρηθεί κυρίως στους κλάδους της ζαχαροπλαστικής και της αρτοποιίας.
Η νέα αυτή μέθοδος, δίνει την δυνατότητα για πιο σύνθετα και πολυσυστατικά προϊόντα διατροφής, που μπορούν να έχουν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά ως προς το χρώμα, το σχήμα, τη γεύση, την υφή και την διατροφική τους αξία.
Η έννοια της 4D εκτύπωσης είναι άλλη μια αναδυόμενη μέθοδος, κατά την οποία η δομή του τρισδιάστατου εκτυπωμένου τροφίμου μπορεί να αλλάξει με το χρόνο. Ένα παράδειγμα για την καλύτερη κατανόηση αυτού, είναι ένα επίπεδο ζυμαρικό, το οποίο μόλις εκτεθεί σε κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας θα μεταμορφωθεί σε προσχεδιασμένα σχήματα, προσφέροντας μια νέα εμπειρία στον καταναλωτή, αλλά και μια πολύ βολική συσκευασία για την εφοδιαστική αλυσίδα, για το αρχικό επίπεδο και ξηρό συστατικό.
Ένα νέο άρθρο από το Διεθνές Συνέδριο Μηχανικής και Τροφίμων, ICEF13, όπως το παρουσιάζει η ECOS, βασίζεται στη σχετική επιστημονική βιβλιογραφία και αναλύει τις διαθέσιμες πληροφορίες για τα μελάνια, τις εφαρμογές και τις εμπορικές δραστηριότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης τροφίμων.
Εξοπλισμός
Χρησιμοποιούνται συνήθως τέσσερις διαφορετικοί τύποι υλικού τρισδιάστατης εκτύπωσης για την παραγωγή τροφίμων, με βάση τις παρακάτω αρχές:
- εξώθηση υλικού – όταν το υλικό μελάνης τροφίμων βρίσκεται σε υγρή μορφή ή σε μορφή σκόνης και αναγκάζεται να ρέει μέσα από μια διαμορφωμένη τρύπα ή να εκτυπώνει κάτω από ποικίλες θερμοκρασίες και πιέσεις με σταθερό ρυθμό. Αυτή είναι η πιο κοινή μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης
- εκτόξευση υλικού – η οποία χρησιμοποιεί μια σειρά από πεπιεσμένους πίδακες πνευματικών ακροφυσίων για την παραγωγή ενός στρώματος του υλικού μελάνης και εναποτίθεται σε μια επιφάνεια, παρόμοια με την εκτύπωση ψεκασμού μελανιού 2D
- jetting συνδετικού υλικού – το οποίο είναι παρόμοιο με το υλικό jetting αλλά χρησιμοποιεί ένα υγρό συνδετικό υλικό με βάση από σκόνη για να σχηματίσει το επιθυμητό προϊόν
- επιλεκτική θερμοσυσσωμάτωση λέιζερ – όπου ένα λέιζερ εφαρμόζει υψηλές θερμοκρασίες και συγχωνεύει τα υλικά μελάνη σκόνης σε στρώματα.
Τα ειδικά μελάνια και οι εφαρμογές τους
Η μορφή των μελανιών ενός εκτυπωτή 3D, δηλαδή το αν θα είναι σε αποξηραμένη σκόνη ή υγρό συμπύκνωμα, καθώς και οι φυσικοχημικές ιδιότητες, είναι σημαντικά ζητήματα για την κατασκευή των τροφίμων και ο εξειδικευμένος χρήστης θα πρέπει να ταιριάξει τα χαρακτηριστικά του μελανιού και τις παραμέτρους του σχεδιασμού 3D, με το συγκεκριμένο υλικό εκτυπωτή.
Στους περισσότερους κοινούς τύπους εξώθησης τρισδιάστατης εκτύπωσης, ένα μελάνι τροφίμων πρέπει να είναι σε θέση να ρέει από την κασέτα εκτύπωσης, αλλά και να σχηματίσει ένα αυτο-υποστηριζόμενο σχήμα μόλις τοποθετηθεί στην πλατφόρμα εκτύπωσης. Έτσι, έχει δοθεί πρόσφατα μεγάλη έμφαση στην κατανόηση των ιδιοτήτων που έχουν τα υλικά στα μελάνια τροφίμων – με ή χωρίς την προσθήκη πυκνωτικών ή σταθεροποιητών – και στον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται κατά τη διαδικασία εκτύπωσης 3D.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση επιτρέπει την αναβάθμιση προϊόντων χαμηλής αξίας (όπως φυτικά απορρίμματα και κομμένες άκρες κρέατος από αντίστοιχες επεξεργασίες) και τη χρήση νέων συστατικών, για την κατασκευή ελκυστικών και θρεπτικών προϊόντων διατροφής.
Ένα ακόμα σημαντικό ζήτημα που θα πρέπει να εξετάζεται κατά την ανάπτυξη τρισδιάστατων τυπωμένων τροφίμων είναι η αποδοχή από τους καταναλωτές, ιδίως με νέα συστατικά ή προσεγγίσεις μελάνης. Μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε Αυστραλούς καταναλωτές το 2016 έδειξε πολύ μικρή υποστήριξη από το κοινό σε καινοτόμες μεθόδους, όπως το καλλιεργημένο κρέας και τα τρόφιμα με βάση τα έντομα, όμως η πρόσφατη εστίαση από τα μέσα ενημέρωσης και η αύξηση του αριθμού των αναδυόμενων νεοσύστατων επιχειρήσεων που αφορούν την κυτταρική πρωτεΐνη και την καλλιέργεια εντόμων, δείχνει μια αλλαγή στην αποδοχή των καταναλωτών.
Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου, είναι ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση καθιστά δυνατό τον έλεγχο της εσωτερικής δομής του προϊόντος για τη ρύθμιση των χαρακτηριστικών της υφής και της ποσότητας υλικού (όπως η πρόσληψη θερμίδων) ανά κομμάτι του προϊόντος. Το πρώτο στούντιο τρισδιάστατης εκτύπωσης στον κόσμο άνοιξε το 2020 από τον Barry Callebaut με το εμπορικό σήμα της σοκολάτας Mona Lisa.
Εξατομικευμένη διατροφή
Η έννοια της εξατομικευμένης διατροφής περιλαμβάνει την προσαρμογή των διατροφικών συμβουλών και της αντίστοιχης διατροφής, ειδικά για την κάλυψη των αναγκών ενός ατόμου. Η τρισδιάστατη εκτύπωση παρέχει μια τεχνολογία που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την προετοιμασία κατά παραγγελία τροφίμων προσαρμοσμένης υφής και περιεκτικότητας σε θρεπτικές ουσίες. Οι προβλέψεις για τα εξατομικευμένα προϊόντα δείχνουν σημαντική ανάπτυξη και ζήτηση και ήδη η βρετανική εταιρεία Nourished κατασκευάζει προσαρμοσμένη βιταμίνη «Nutrition Stacks» χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση.
Η εκτύπωση τροφίμων είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για εξειδικευμένες εφαρμογές τροφίμων, για παράδειγμα για εξατομικευμένη διατροφή αλλά και για τρόφιμα τροποποιημένης υφής για άτομα με δυσκολίες κατάποσης (δυσφαγία). Περίπου το 50-60% των ατόμων σε γηροκομεία και περίπου το 15-22% του γενικού πληθυσμού επηρεάζονται από τη δυσφαγία. Για να ανταποκριθεί στις οδηγίες διατροφής ατόμων με δυσφαγία, τα τρόφιμα πρέπει να τροποποιούνται ή να παρουσιάζονται ως πυκνά υγρά, αλλά συχνά είναι απρόσιτα στην εμφάνιση, τη γεύση και την υφή.
Έχει αναφερθεί πρόσφατα από την ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Queensland, η ανάπτυξη προϊόντων 3D με βάση το κρέας τα οποία πληρούν τις παραμέτρους ποιότητας της δυσφαγίας. Αυτά τα τρόφιμα καθορισμένης υφής και αισθητηριακών ιδιοτήτων, παρασκευάστηκαν πρόσφατα χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση και σχεδιάστηκαν για να μοιάζουν με το πραγματικό φαγητό, αλλά όντας πιο εύκολα στο να καταποθούν και να αφομοιωθούν.
Δύο διαφορετικές νεοσύστατες εταιρείες, η Redefine Meat και η NovaMeat, έχουν αναπτύξει φυτικά αναλογικά συστήματα κρέατος, ή «ψεύτικο κρέας», χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση για τη μίμηση των ινωδών κρεάτων και των θαλασσινών, ενώ η ανάπτυξη περισσότερων προϊόντων διατροφής αναμένεται να συνεχιστεί με υψηλούς ρυθμούς και στο μέλλον, με τη δημιουργία νέων καταναλωτικών αγορών και εμπειριών για τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα τρόφιμα.
Ακολουθήστε το Cibum 
