Храна от 3D принтера - хранителна промяна на платформата
НАСА работи по разработването на 3D принтер за храна за космически мисии. Реплика на замъка Нойшванщайн от марципан е отпечатана на най-големия панаир в света за печене. В Лондон се отваря изскачащ ресторант, в който се предлага вечеря с много ястия от 3D принтера.
Тези и подобни доклади привличат вниманието на медиите през последните години. Храната от 3D принтера набира интерес. Научните изследвания съществуват от около десет години. Както млади, така и утвърдени компании, включително а. производителят на сладкарски изделия Katjes и Barilla Group броят, експериментирайки с новата технология. Но какво казват потребителите за 3D печатането на храни? Ами приемането и възможното използване? Какви ползи очакват и къде виждат проблеми? И не забравяйте: изобщо вкус ли е храната от 3D принтера?
Кои процеси има и кои храни са подходящи?
3D печатът на храни води началото си от индустриалния 3D печат в края на 80-те години. Оттогава основният принцип почти не се е променил: Обектите се моделират цифрово на компютъра и след това се произвеждат на слоеве с помощта на 3D принтер, т.е. Основната разлика се състои в използването на храна като изходен материал за печатния процес. Храната може да се променя по отношение на форма, цвят, текстура и вкус по време на 3D печат.
Съществуват различни производствени процеси за 3D печат на храни. Godoi и сътр. (2016) диференцират тези процеси според естеството на изходния материал.
В процеса на екструдиране се използват меки или течни храни като разтопен шоколад, фондан, тесто за тестени изделия и пюрета от плодове и зеленчуци. Масата се пресова през екструзионна дюза. Поради своите физични свойства, разтопеният шоколад в момента е една от най-често използваните храни при 3D печат на храни. В края на деня изборът и текстурата определят стабилността на размерите. Отпечатаните предмети могат или да запазят формата си поради тяхната консистенция, последваща фаза на охлаждане или допълнителното използване на хидрогел. Параметрите, предварително дефинирани при цифровото моделиране, също имат решаващо влияние върху стабилността на размерите.
Например захар, какао на прах или подправки се използват в процесите на прахообразна основа. Изходният материал първо се разпределя на равна, омаловажавана работна повърхност. Лазер или поток горещ въздух за кратко загрява частиците във всеки слой по координатите и по този начин гарантира, че те се сливат в съответните точки. След спускане на платформата с един слой върху работната повърхност се нанася нов прахообразен материал. Като алтернатива за този процес може да се използва и течно свързващо вещество.
Съставът на храните по отношение на техните химични и физични свойства, както и разликите в температурната устойчивост и срока на годност също ясно показват, че не всички храни са подходящи за 3D печат на храни. Основно предизвикателство е поддържането на формата при по-нататъшни етапи на обработка като готвене, печене и печене.
Къде се използва 3D печат на храни?
Технологията за 3D печат показва своите силни страни, особено при отделни продукти и малки производствени количества. Производството на сложни форми, използвайки традиционни производствени процеси, е твърде скъпо или дори невъзможно. От друга страна, едва ли има ограничения за креативността при 3D печат. Направените производствени разходи също могат да се окажат изгодни, тъй като въпреки нарастващата сложност производствените разходи остават почти непроменени.
Lipton et al. (2015) виждат този „Мащабно производство на храни“ като възможност за по-нататъшно развитие на 3D печат на храни. По-специално, пекарните, сладкарниците и ресторантите могат да се възползват от свободата на геометричния дизайн в бъдеще и по този начин да постигнат по-висока добавена стойност за произвежданите продукти. Компаниите от хранително-вкусовата промишленост ще имат възможността да привлекат вниманието на потребителите на мястото на продажба с иновативни продукти и да ги развълнуват за продукта, марката и компанията.
Следователно интересът към 3D печат на храни е голям - както от науката, така и от промишлеността. Стартиращи компании като Print2Taste от Freising или Natural Machines от Барселона вече разработват 3D принтери за храна за професионална употреба. През август 2015 г. Katjes представи първия сертифициран за храна 3D принтер за плодови дъвки за продажба на дребно. Barilla експериментира с 3D принтер за тестени изделия, който беше представен на EXPO 2015 в Милано. И на ниво ЕС, пет държави участват в проекта PERFORMANCE (PERsonalized FOod с помощта на Rapid MAnufacturing for the Nutrition of Elderly ConsumErs), в който 3D отпечатването на храни се разглежда като централна технология на холистична и персонализирана верига за доставки, съобразена с индивидуалните нужди на възрастните както и хора със затруднено дъвчене и преглъщане.
Wegrzyn et al. (2012) виждат концепция за бъдещето, особено в персонализираното хранене. Фокусът е върху производството на храна въз основа на индивидуалните хранителни нужди. За Lipson & Kurman (2014: 154 f.), Твърде, 3D печатът на храни ще има решаващ принос за развитието и производството на персонализирано хранене в бъдеще.
Как потребителите гледат на 3D отпечатването на храни?
3D отпечатването на храни вече е една от най-често споменаваните тенденции в храните в бъдещето (Nestlé Future Forum, 2015; Rützler & Reiter, 2015). Първо, представително проучване от 2015 г. показва: 24% от 16-24 годишните и 23% от 25-34 годишните биха приготвили ястие с помощта на 3D принтер за храна (Reichelt Elektronik, 2015). Все още обаче не е известно много повече от гледна точка на потребителя. Това е изненадващо, доколкото приемането и използването от потребителите ще бъде решаваща предпоставка за успеха на 3D печатането на храни в бъдеще.
Поради тази причина, като част от магистърска теза през 2016 г., беше извършен качествен анализ на приемането и използването на 3D печат на храни от гледна точка на потребителя. 1
13 души със средна възраст 32 години взеха участие в интервюта с водач. Предпоставката за участие в разговора беше радостта от готвенето или печенето. Идеята се основаваше на предположението, че на първо място тези потребители, които се радват на обработката или креативното приготвяне на храна, ще се интересуват от 3D печатането на храни. Понастоящем не може да се приеме общо разбиране или познаване на храната от 3D принтера. Поради това беше необходимо да се създаде сравнима база от знания за провежданите интервюта. Затова участниците получиха три видеоклипа преди интервюто, в които бяха показани различните възможни приложения на 3D принтери за храна. След интервюто те също участваха в сензорната оценка на плодова дъвка от 3D принтера (фиг. 1). Още 32 студенти взеха участие в тази сензорна оценка като част от лекция, в резултат на което общо 45 души.
Освен това двама експерти бяха на разположение за интервю: проф. Томас Вилгис, физик от Института за полимерни изследвания на Макс Планк в Майнц и експерт в областта на молекулярната кухня, и Томас Бюнер, готвач на кухнята в ресторант „la vie“ в Оснабрюк и присъди три звезди на Мишлен. И двамата експерти направиха лична оценка на 3D печатането на храни въз основа на техния технически опит.
По време на проучването около половината от интервюираните вече са чували за 3D принтери за храна. В момента обаче им е трудно да си представят, че го използват в собственото си домакинство. Покупната цена, която се оценява на твърде висока, и липсата на индивидуална добавена стойност при преработката на храни са основните причини за това. На този етап експертите са единодушни, че използването на 3D принтер за храна ще бъде по-интересно за специални групи хора, но по-малко за средното частно домакинство. 3D принтерът за храна би представлявал по-голям интерес за интервюираните, главно за проектиране на лични подаръци, индивидуални поздрави или за украса на тарталети, торти и тарти. Игривата подготовка на здравословна храна за деца, например плодови и зеленчукови пюрета под формата на животински фигури, също е възможна.
Разходите за придобиване и проследяване, възможностите за хигиена и почистване, както и качеството на резултатите от отпечатването са съществени фактори при (хипотетичното) решение за покупка. В същото време възможностите за хигиена и почистване, както и качеството на резултатите от печат се считат за може би най-големите проблеми при употреба. Интервюираните искат интуитивна работа, за да улеснят започването на 3D печат на храни и да гарантират оптимални резултати от печат. В същото време обаче има и готовност да се занимавате по-интензивно с устройството и технологията.
Има малко опасения относно 3D печатането на храни. Сглобяемите продукти от търговията се разглеждат по-критично от храната, която се приготвя вътрешно и след това се отпечатва. По този начин съществуващите опасения са по-свързани с продукта и по-малко с процеса.
За интервюираните беше разработен сценарий за темата за гастрономията: Поръчка на 3D отпечатан шоколадов десерт в ресторанта. Десертът е широко приет от респондентите, които също трябва да чакат по-дълго. Поразително е ниското желание за плащане, въпреки че това е иновативен начин за приготвяне на храна. Участниците също потвърждават добавената стойност, която е отразена като такава в преживяването. Едно от обясненията може да се крие в групата на хората, които се разпитват: Студентите имат по-ниски доходи и следователно може да са по-чувствителни към цената. Идеята да донесете свои собствени 3D модели на USB памет или да ги изпратите по имейл предварително до ресторанта получи много положителни реакции. Рождени дни, сватби или фирмени тържества се явяват като подходящи поводи.
Интервюираните смятат, че триизмерното отпечатване на храна в частни домакинства е от малко значение през следващите десет години. Гастрономията и домовете за стари хора се разглеждат като възможни области на приложение. Демонстрациите на продукти в супермаркетите, широк набор от функции и по-специално добавена стойност чрез улесняване на работата в преработката на храни са посочени като основни фактори за по-голямо разпространение. С класически демонстрации на продукти на мястото на продажба търговците на храни също ще могат да разширят собствената си гама (услуги) и да произвеждат отделни продукти директно или да поръчват на клиентите, за да се разграничат от местните конкуренти.
Първото впечатление за плодовия октопод от 3D принтера е положително. 89% от участниците казват, че харесват плодовия октопод. Подчертават се външният вид и форма, както и цветовете и цветните слоеве. Що се отнася до вкуса, плодовата дъвка също е оценена като много добра. Участниците установиха, че цялостната консистенция и особено лепкавостта са отрицателни. Нивото на детайлност при печат също се описва като твърде неточно. Въпреки че формата е разпознаваема, детайлите могат да бъдат още по-изразени.
Заключение
За разлика от традиционните производствени процеси, 3D печатът показва своите силни страни с отделни продукти и малки производствени количества. Изглежда, че идеите за бъдещи приложения в момента не са ограничени. Както младите, така и утвърдените компании вече търсят нови бизнес области и възможности за иновации, въпреки че възможностите все още са много ограничени. Потребителите имат фундаментално положително отношение към 3D печатането на храни, но все още търсят индивидуална добавена стойност. Пътят за 3D печатане на храна до известния репликатор от Star Trek все още е много дълъг.
Забележки
1 Храна от 3D принтера: Качествен анализ на приемането и употребата от гледна точка на потребителите, Университет Justus Liebig Gießen, Институт за хранителни науки (Професор по наука за храните), 2016 г.
литература
Godoi, F.C., Prakash, S. и Bhandari, B.R. (2016): Технологии за 3D печат, приложени за проектиране на храни: Състояние и перспективи. Journal of Food Engineering, 179 (юни), стр. 44-54.
Гонг, Дж., Шитара, М., Серидзава, Р., Макино, М., Кабир, М.Х. и Furukawa, H. (2014): 3D принтиране на декорирани с мезо гелове и храни. Форум за материалознание, 783-786 (май), стр. 1250-1254.
Lipson, H. & Kurman, M. (2014): Новият свят на 3D печат, Weinheim: Wiley.
Lipton, J.I., Cutler, M., Nigl, F., Cohen, D. и Lipson, H. (2015): Производство на добавки за хранителната промишленост. Тенденции в хранителната наука и технологии, 43 (1), стр. 114-123.
Nestlé Future Forum (2015): Как е Германия 2030? Проучване за бъдещето на Nestlé, Франкфурт на Майн: немски специализиран издател.
Reichelt Elektronik (2015): Две трети от германците искат да използват 3D принтери. Съобщение за пресата, 22 май.
Достъпно на: presseportal.de/pm/115736/3028785 [28.02.2017].
Rützler, H. и Reiter, W. (2015): Доклад за храните за 2016 г., Франкфурт: Zukunftsinstitut.