چاپ سه‌بعدی غذا
چاپ سه‌بعدی غذا فرآیندی است که در آن مواد خوراکی مانند شکلات، خمیر، پوره سبزیجات، پنیر و غیره، لایه‌به‌لایه روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا یک شکل یا غذای کامل ساخته شود. این فناوری معمولاً از پرینترهای FDM (مدل‌سازی رسوب ذوب‌شونده) با اکسترودرهای سازگار با مواد خوراکی استفاده میکند.
کاربردهای چاپ سه‌بعدی در صنعت غذا
۱. طراحی و زیبایی بصری غذا
یکی از هیجان‌انگیزترین کاربردهای چاپ سه‌بعدی در صنعت غذا، امکان طراحی‌های خلاقانه و پیچیده است. سرآشپزها و دسرسازها می‌توانند طرح‌هایی بی‌نظیر برای شکلات، ژله، کیک و سایر خوراکی‌ها ایجاد کنند که با دست یا ابزار سنتی امکان‌پذیر نیست.
۲. شخصی‌سازی تغذیه
با چاپ سه‌بعدی می‌توان وعده‌های غذایی شخصی‌سازی‌شده بر اساس نیازهای تغذیه‌ای خاص هر فرد تولید کرد. به عنوان مثال:
⦁ افراد مسن با مشکلات بلع می‌توانند غذاهایی با بافت نرم اما شکل سنتی دریافت کنند.
⦁ ورزشکاران می‌توانند وعده‌هایی با میزان دقیق پروتئین یا کربوهیدرات موردنیاز دریافت کنند.
⦁ بیماران خاص می‌توانند غذاهایی متناسب با رژیم درمانی خود تهیه کنند.
۳. کاهش ضایعات غذایی
چاپ سه‌بعدی به دلیل دقت بالا در مقداردهی مواد اولیه، میتواند میزان ضایعات غذایی را به حداقل برساند. همچنین می‌توان از مواد بازیافتی خوراکی، مانند تفاله میوه‌ها یا پودر پروتئین، در تهیه غذاهای جدید استفاده کرد.
۴. استفاده در فضا و محیطهای خاص
ناسا و سایر آژانس‌های فضایی به‌دنبال استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی غذا در فضا هستند تا شیوه تأمین غذای فضانوردان را متحول کنند. این فناوری نوین، نه‌تنها امکان تولید وعده‌های تازه، متنوع و خوش‌طعم را در شرایط بی‌وزنی فراهم میکند، بلکه از نظر علمی، مزایای قابل‌توجهی نیز دارد.
با چاپ سه‌بعدی می‌توان ارزش تغذیه‌ای غذاها را دقیق تنظیم کرد تا هر فضانورد مطابق نیازهای شخصی‌اش، ویتامین‌ها، پروتئین و سایر مواد مغذی را دریافت کند. این فناوری همچنین به کاهش ضایعات غذایی کمک میکند، چرا که تولید غذا در محل، نیاز به حمل و نگهداری حجم زیادی از غذاهای بسته‌بندی‌شده را کاهش میدهد.
غذاهای آماده کنونی که برای سفرهای فضایی طراحی شدهاند، اغلب بعد از مدت‌زمان طولانی، کیفیت، طعم و ارزش تغذیه‌ای خود را از دست می‌دهند. در مقابل، چاپ سه‌بعدی میتواند غذاهای تازه با ساختار و طعمی دلخواه را دقیقاً در لحظه آماده کند.
در مأموریت‌های طولانی‌مدت مانند سفر به مریخ، امکان تولید غذا به‌صورت درون‌فضایی (on-demand) یک ضرورت حیاتی است. این روش همچنین باعث کاهش وزن محموله و افزایش مدت ماندگاری غذاها میشود؛ عاملی که در سفرهای بین‌سیاره‌ای اهمیت زیادی دارد.
افزون بر این، غذا و طعم آن تأثیر روانی مهمی بر فضانوردان دارد. تنوع و جذابیت در وعده‌های غذایی میتواند به کاهش استرس و حفظ روحیه در دوران‌های طولانی اقامت در فضا کمک کند. در مجموع، چاپ سه‌بعدی غذا ترکیبی هوشمندانه از فناوری، تغذیه و سلامت روان برای آینده اکتشافات فضایی است.
۵. تولید صنعتی و خودکار غذا
در آشپزخانه‌های صنعتی، رستورانها و کارخانه‌ها، از چاپگرهای سه‌بعدی برای تولید خودکار غذا استفاده میشود. این روش موجب افزایش بهره‌وری، یکنواختی محصول و کاهش هزینه نیروی انسانی می‌گردد.
۶. آموزش و سرگرمی
چاپ سه‌بعدی غذا میتواند به عنوان ابزاری آموزشی در مدارس و کلاس‌های آشپزی برای آموزش ترکیبات، طراحی و فرآیند ساخت غذا به کار رود. همچنین در خانه میتواند به سرگرمی کودکان و خانواده کمک کند.
پرکاربردترین مواد خوراکی در چاپ سه‌بعدی
در حال حاضر، تنها برخی از مواد خوراکی با چاپگرهای سه‌بعدی غذایی سازگار هستند. موادی مانند شکلات ذوب‌شده، پوره میوه‌ها و سبزیجات، خمیر شیرینی، پنیر خامه‌ای، کره بادام‌زمینی و انواع ترکیبات پروتئینی گیاهی یا حیوانی به شکل پوره از جمله متداول‌ترین گزینه‌ها برای استفاده در چاپ سه‌بعدی خوراکی محسوب میشوند. این مواد به‌دلیل داشتن بافت نرم و قابل‌تزریق، به‌راحتی از نازل دستگاه عبور کرده و می‌توان آن‌ها را با دقت لایه‌لایه روی هم قرار داد.
چالش‌ها و محدودیت‌ها
محدودیت در نوع مواد اولیه یکی از چالشهای مهم این فناوری است؛ چرا که مواد خشک یا سخت مانند دانه‌ها، گوشت کامل یا خمیرهای با ویسکوزیته بالا به پردازش‌های خاص و تجهیزات پیشرفته‌تری نیاز دارند.
علاوه بر این، زمان‌بر بودن فرآیند چاپ نیز میتواند برای استفاده‌های روزمره محدودیت ایجاد کند، به‌ویژه زمانی که طرح‌های پیچیده یا چندلایه مدنظر باشد. در چنین مواردی، آماده‌سازی غذا با چاپگر ممکن است چندین برابر بیشتر از روش‌های سنتی زمان ببرد.
نکته دیگر، هزینه نسبتاً بالای چاپگرهای سه‌بعدی غذایی و مواد اولیه خاص آن‌هاست که میتواند مانعی برای استفاده گسترده و خانگی باشد، به‌خصوص در مراحل اولیه ورود به بازار. با این وجود، با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها در آینده، انتظار میرود این محدودیت‌ها به‌تدریج برطرف شوند و چاپ سه‌بعدی غذا جایگاه پررنگ‌تری در صنایع غذایی و آشپزی پیدا کند.
آینده‌ی چاپ سه‌بعدی در صنعت غذا
کاربرد چاپ سه‌بعدی غذا در حال توسعه است. انتظار میرود که با بهبود فناوری، قیمت دستگاه‌ها کاهش یابد، مواد اولیه متنوع‌تر شوند و سرعت چاپ نیز افزایش یابد. در آینده می‌توان:
⦁ دستگاه‌های چاپگر خانگی برای تهیه‌ی وعده‌های فوری خرید.
⦁ رستوران‌هایی با منوی کاملاً چاپی تجربه کرد.
⦁ استفاده گسترده در صنعت بسته‌بندی و غذاهای آماده را شاهد بود.
پیشگامان چاپ سه‌بعدی غذا در جهان: نگاهی به شرکت‌های فعال امروز
شرکت Natural Machines
دستگاه Foodini از اسپانیا، یک پرینتر غذای حرفهای است که با مواد غذایی تازه کار میکند و قابلیت چاپ غذاهایی مانند پاستا، پیتزا، شکلات و دسر را دارد. اگرچه خود دستگاه تأیید FDA ندارد، اما قطعات تماس با غذا از مواد مورد تأیید FDA ساخته شدهاند.
شرکت byFlow
پرینتر غذایی Focus 3D از شرکت هلندی byFlow برای کاربردهای نمایشی، رستورانی و آموزشی طراحی شده است و قابلیت چاپ موادی مانند شکلات، پنیر، پوره سبزیجات و دسر را دارد. این دستگاه اگرچه تأییدیه کامل FDA ندارد، اما از مواد طبیعی استفاده کرده و طراحی آن با استانداردهای ایمنی غذایی سازگار است.
شرکت BeeHex
پرینتر Chef 3D از شرکت آمریکایی BeeHex ابتدا با همکاری ناسا توسعه یافت و سپس وارد بازار رستورانها شد. این دستگاه مخصوص چاپ پیتزا است و برای محیطهای کنترلشده طراحی شده. اگرچه اطلاعات دقیقی درباره تأییدیه FDA وجود ندارد، اما شرکت اعلام کرده که از مواد غذایی مورد تأیید FDA استفاده میکند.
شرکت Choc Edge
پرینتر Choc Creator از شرکت انگلیسی Choc Edge ویژه چاپ شکلاتهای تزئینی است و بیشتر برای کاربردهای طراحی و هنری استفاده میشود. اگرچه تأییدیه رسمی FDA ندارد، اما از مواد اولیه مجاز و ایمن برای مصرف غذایی بهره میبرد.
گوشت پرینت شده: نمونه‌ای پیشرفته از کاربرد زیستچاپ در صنعت غذا
یکی از نوآورانه‌ترین کاربردهای این فناوری در صنعت غذا، تولید گوشت واقعی از سلولهای زنده بدون نیاز به پرورش یا کشتار حیوانات است. در این روش، سلولهای عضلانی و چربی مشتق شده از گاو در محیطهای کشت ویژه رشد یافته و با استفاده از جوهر زیستی (bioink) متشکل از ژلاتین، کلاژن و پلیمرهای طبیعی، به‌صورت لایه‌لایه چاپ میشوند تا ساختاری بسیار شبیه به گوشت طبیعی از نظر بافت، طعم، مزه و تجربه‌ی خوردن ایجاد شود.
یکی از نمونه‌های پیشگام در این زمینه، شرکت Omeat در ایالات متحده است که با ترکیب علوم زیستی، مهندسی بافت، و فناوری چاپ سه‌بعدی، توانسته گامی اساسی در تجاری‌سازی گوشت کشت شده بردارد. این استارتاپ با بهره‌گیری از فاکتورهای رشد به دست آمده از پلاسما گاوهای زنده و سالم (بدون آسیب به حیوان)، و حذف سرم جنینی گاوی (FBS)، فرآیندی اخلاقی‌تر، پایدارتر و زیست‌سازگارتر برای تولید گوشت ارائه داده است. گوشتهای تولیدی Omeat از لحاظ طعم، ساختار فیبری، و ارزش غذایی بسیار به گوشت گاو طبیعی نزدیک‌اند و ردپای کربنی بسیار کمتری دارند.
بنیانگذار علمی این شرکت، دکتر علی خادم حسینی، یکی از برجسته‌ترین پژوهشگران جهان در حوزه زیستچاپ است که سابقه مدیریت آزمایشگاه Khademhosseini Lab و توسعه فناوریهای چاپ بافت انسانی برای پزشکی را در کارنامه دارد. او با مشاهده چالشهای زیست‌محیطی و اخلاقی کشاورزی صنعتی، تحقیقات خود را به حوزه غذا گسترش داد و با تأسیس Omeat، مسیر تازهای برای تولید گوشت بدون کشتار هموار کرد.گوشتهای زیستچاپ شده Omeat در حال حاضر در مرحله پیش‌تجاری‌سازی قرار دارند و با توجه به روند تأییدات FDA، انتظار میرود در آینده نزدیک وارد بازار مصرف شوند. این فناوری نه تنها نویدبخش تحولی بزرگ در تأمین پروتئین پایدار است، بلکه نشان میدهد چگونه تلفیق زیست‌مهندسی، علم مواد و چاپ سه‌بعدی میتواند آینده صنعت غذا را بازتعریف کند.
آیهان و پرینت سه‌بعدی در صنعت غذا
چاپ سه‌بعدی که روزی تنها در صنایع مهندسی و طراحی صنعتی کاربرد داشت، اکنون به حوزه‌های گوناگون از جمله صنعت غذا وارد شده است. چاپ سه‌بعدی غذا به سرعت در حال رشد است و این فناوری میتواند آینده‌ی صنعت غذایی را از پایه دگرگون کند.
شرکت آیهان که از پیشروان ساخت پرینترهای سه‌بعدی رزینی و پرینترهای سه‌بعدی فیلامنتی در کشور است، علاقه‌مند است تا در زمینه پرینتر سه‌بعدی در صنعت غذا، با شرکت‌ها و دست‌اندرکاران این حوزه همکاری کند.
