Пищевой 3D принтер принцип работы, модели. 3D печать еды.
Еда — это наверное самое вкусное применение 3D-печати. Если говорить простыми словами, еда напечатанная на 3D-принтере — это продукт, приготовленный с помощью аддитивного производства.
Сейчас уже есть, эксклюзивные рестораны продающие блюда созданные с помощью 3D-печати и десятки производителей пищевых 3D принтеров. Этот технологический тренд, в скором времени приведет к тому, что на вооружении у домохозяек на каждой домашней кухне будет собственный пищевой 3D-принтер.
Какие продукты можно напечатать на пищевом 3D-принтере?
На самом деле 3D-печать еды все еще находится в зачаточном состоянии и ей еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она получит более широкое распространение среди профессионалов и потребителей. Тем не менее, это не мешает нам восхищаться этими очаровательными машинами.
Экструзия материала на сегодняшний день является превалирующим процессом 3D-печати продуктов питания и в качестве расходных материалов требует пастообразные и жидкие смеси.
Поначалу это может показаться немного ограниченным с точки зрения вариантов, но подумайте обо всех возможных комбинациях между тестом, пюре, сыром, глазурью и даже сырым и мясом.
Как работает пищевая 3D печать на 3D принтере?
В основном 3D-печать продуктов питания работает аналогично обычном FDM 3D-принтеру, в том смысле, что материал слой за слоем наносится на поверхность для формирования конечного объекта. Несмотря на то, что были проведены исследования с применением других аддитивных процессов, такими как струйное распыление связующего и SLS с порошкообразными пищевыми продуктами, до сих пор остается спорным вопрос, подходят ли эти технологии для пищевой печати.
Где используют пищевую 3D печать?
Сегодня пищевые 3D-принтеры в основном используются для изысканных блюд, будь то молекулярные кухни или модные пекарни. Эта технология все еще не масштабируема. Однако это не мешает пионерам и новаторам использовать её.
Еще в 2016 году два шеф-повара мирового класса создали в Лондоне новую концепцию ресторана под названием Food Ink. Сначала идея заключалась в том, чтобы просто подавать 3D-печатные блюда, но в конце концов они дошли до того, что в ресторане была ещё и 3D-печатная мебель. Food Ink — ресторан, который в настоящее время находится в мировом турне.
Но не только в ресторанах высокой кухни можно найти еду, напечатанную на 3D-принтере. Совсем недавно мясо на растительной основе было напечатано на 3D-принтере, имитируя текстуру настоящего мяса, немецкая компания biozoon использовала 3D-принтеры для создания блюд для пожилых людей, которым трудно перерабатывать твердую пищу.
Преимущества пищевой 3D печати
Пожалуй, главное отличие пищевой 3D печати от обычных блюд — это конечный вид: 3D-печать позволяет создавать сложные, замысловатые формы и геометрию, которые либо невозможно воспроизвести вручную, либо для этого потребовалось бы огромное количество времени.
Употреблять продукты, напечатанные на 3D-принтере, совершенно безопасно, если они были приготовлены на соответствующем 3D принтера с использованием свежих ингредиентов и процесс выполнен в чистоте. Помимо создания потрясающе выглядящих блюд, у 3D-печати еды есть и другие положительные стороны:
- Персонализация блюд: с точки зрения контроля разнообразия и количества питательных веществ, витаминов и калорий в еде, 3D-печать продуктов питания обеспечивает высокую точность. Это может быть чрезвычайно важно в больницах, где более распространены ограниченные диеты.
- Легкая воспроизводимость: обмен рецептами может быть таким же простым, как передача цифрового STL файла 3D модели через Интернет. Все, что потребуется, — это те же расходные материалы, настройки печати и сам 3D принтер.
Недостатки пищевой 3D печати
Скорость пищевой 3D печати, например очень простого дизайна может занять от 7 минут, а более подробные и сложные 3D-модели — более 45 минут. Это может показаться не таким уж много, но при таких скоростях всему предприятию не хватает масштабируемости.
Стоимость оборудования и расходных материалов также представляет собой барьер, не говоря уже о времени, затраченном на обучение. Кроме того, пищевые продукты, используемые в этих машинах, требуют либо предварительной варки, либо предварительной обработки для достижения консистенции, необходимой для экструзии. Таким образом, ожидаемая воспроизводимость и надежность этих машин в значительной степени зависят от правильной подготовки этих материалов.
Профессиональные пищевые 3D принтеры
По состоянию на 2021 год существует всего несколько пищевых 3D-принтеров профессионального уровня, в основном в настольных версиях и до сих пор нет промышленного оборудования.
Пищевой 3D принтер byFlow Focus
Этот 3D принтер может показаться не таким уж большим, но он способен на многое. Focus — это 3D-принтер для экструзии материалов, который используют профессиональные повара по всему миру. Он управляется через Wi-Fi и использует многоразовые картриджи (шприцы), которые можно наполнить съедобной пастой. Ресторан Smink, удостоенный звезды Мишлен в Нидерландах, использует этот 3D принтер для создания своих замысловатых узоров на десертах. В настоящее время byFlow продается по цене около 4300 долларов (3900 евро).
Пищевой 3D принтер Foodini
Это один из самых раскрученных пищевых 3D-принтеров и вполне заслуженно. Foodini от Natural Machines может работать практически с любыми ингредиентом, от желе до вкусных гамбургеров, используя одновременно пять разных картриджей. Natural Machines придерживается подхода к здоровому питанию, предоставляя новым пользователям рецепты, с которых они могут сразу начать работу. Стоимость Foodini составляет около 4000 долларов.
Пищевой 3D принтер MMuse
Шоколадный 3D-принтер MMuse уникален тем, что качестве расходного материала используется шоколадная стружка диаметром до 4 мм и расплавляет ее для экструзии. Он довольно прочный, весит около 25 кг (~ 55 фунтов). Он производится в Китае и стоит около 5700 долларов.
Пищевые 3D принтеры для домашнего использования
3D-печать еды используется не только для специальных мероприятий и изысканных ресторанов. Хотя они и менее популярны, есть несколько специализированных машин для домашнего использования.
Пищевой 3D принтер Mycusini
Mycusini — это шоколадный 3D-принтер, выпущенный немецким стартапом Print2Taste, который первоначально финансировался в рамках проекта Kickstarter. Он имеет великолепный дизайн и достаточно компактен для кухонной столешницы, а встроенный аккумулятор позволяет печатать в автономном режиме до двух часов. Картриджи из нержавеющей стали легко заправлять и чистить, но сменные картриджи необходимо приобретать непосредственно в Print2Taste. Mycusini стоит около 690 долларов (~ 600 евро).
Пищевой 3D принтер Procusini
Procusini 5.0 — еще один пищевой 3D-принтер от Print2Taste, но нацеленный на потребительский рынок. Эта машина стоит около 4100 долларов (~ 3550 евро) и потенциально может обслуживать небольшие мероприятия и домашнюю кухню. Картриджи можно нагревать до 60 °C во время печати, чтобы облегчить экструзию более плотных материалов, таких как марципан или помадка для украшения торта. Procusini рекламируется как система plug-and-play и как и в случае с Mycusini, картриджи для этого 3D принтера необходимо приобретать непосредственно у производителя.
Альтернативы пищевым 3D принтерам
Если вас не устраивает идея специализированной машины для печати пищевых продуктов, но вы все же хотите присоединиться к этой кулинарной революции, есть несколько отличных альтернатив. Поскольку процесс экструзии материала для печати продуктов питания в принципе такой же, как и в обычных FDM 3D-принтерах, некоторые компании начали предлагать модифицированное оборудование для обработки продуктов питания.
Cakewalk 3D
Cakewalk 3d — это система экструзии пасты, которую можно установить на ряд совместимых 3D-принтеров. Доступны четыре комплекта, различающиеся по количеству деталей и различным функциональным возможностям, например, экструдеры с подогревом.
Zmorph Fab экструдер для густой пасты
Модульная головка Zmorph Fab была специально разработана для экструдирования густых паст, таких как шоколад, сливочный сыр, паштет и даже пудинг. Хотя эти модифицированные FDM-принтеры, вероятно, не будут работать так же хорошо, как специализированные машины, но у вас будет универсальный 3D-принтер для несъедобных материалов.
Createbot
Createbot с прочной металлической рамой — еще один отличный выбор для тех, кто ищет пищевые 3D-принтеры. Действительно, он может печатать различные продукты, такие как тесто для печенья, бобовая паста, картофельное пюре, шоколад и даже продукты из кунжутной пасты.
Чтобы иметь возможность работать со всеми этими видами материалов, экструзионная головка Createbot регулирует температуру в зависимости от материала. Что касается подключения, этим принтером можно управлять с различных устройств, таких как мобильные телефоны, планшеты и компьютеры.
Пищевой 3D-принтер Createbot доступен в трех необычных цветах: золотое шампанское, серебро или розовое золото.
Шоколадный 3D принтер Wiiboox Sweetin
Позиционируемый как шоколадный 3D-принтер, Wiiboox Sweetin на самом деле больше похож на обычный пищевой принтер, позволяющий экструдировать различные пищевые продукты. Джемы, картофельное пюре, бобовые пасты и конечно же, шоколад.
Интерфейс с сенсорным экраном должен облегчить работу и Wiiboox утверждает, что любой, кто умеет пользоваться компьютером, может управлять и Sweetin. Он оснащен механизмом автоматического выравнивания, освобождающим пользователя от утомительных операций по выравниванию стола 3D принтера.
Wiiboox хранит огромное количество готовых шоколадных 3D моделей, доступных для скачивания.
Choc Edge Choc Creator V2 Plus
Choc Creator V2 Plus имеет настольный размер и максимально удобную для пользователя форму. 3D принтер Choc Creator V2 Plus использует темперированный шоколад, предоставленный пользователем, сохраняет его теплым и выдавливает через сопло из пищевой нержавеющей стали.
Choc Edge предлагает широкий спектр программного обеспечения и приложений для дальнейшего расширения возможностей принтера. Мобильное приложение Choc Draw позволяет рисовать от руки 2D-дизайны, которые можно отправить непосредственно на принтер. Mix & Match с другой стороны, представляет собой веб-приложение, в котором пользователи могут создавать простые текстовые модели или даже настраивать другие проекты, доступные на платформе. И последнее, но не менее важное: Choc Print их собственный слайсеры для подготовки к 3D печати, позволяет печатать другие модели за пределами их цифровой экосистемы.
С учетом сказанного, с максимальным расстоянием перемещения по оси Z, равным 40 мм, эта машина лучше всего подходит для 2D и небольших декоративных отпечатков, а не для крупногабаритных изделий сложной конструкции. Он доступен для покупки в США и Канаде.
Какие ингредиенты можно использовать для пищевой 3D печати?
Все съедобное, что находится в пастообразном или полужидком состоянии. Это широкий спектр продуктов, таких как протертые овощи, жидкое тесто, тесто, сыры и сладости, такие как желе, глазурь, сахарные украшения, шоколад и фруктовое пюре.
Некоторые принтеры, такие как Foodini, имеют капсулы из нержавеющей стали, которые позволяют пользователю заполнять их чем угодно, в то время как другие, такие как Procusini, требуют, чтобы вы покупали их предварительно заполненные картриджи. Такой подход может быть полезным, поскольку эта полуфабрикатная пища специально разработана для работы с этими машинами, обеспечивая потенциально лучшую работу и результаты. В то же время привязка к поставкам материалов производителя может быть ограничивающей.
3D моделирование и дизайн для пищевых 3D принтеров
У большинства компаний, занимающихся 3D-печатью пищевых продуктов, есть репозитории рецептов, которые можно легко загрузить и воспроизвести. Например, в репозитории byFlow есть несколько причудливых художественных моделей, а веб-приложение Chock Edge позволяет включать настраиваемый текст в дизайны, созданные пользователями.
При этом многие пищевые 3D-принтеры поставляются с проприетарным программным обеспечением. Обычно это практичные и удобные программы.
Тем не менее, для тех, кто хочет вывести пищевую 3D печать на новый уровень, отлично подойдут традиционные программы для 3D-моделирования.
3D печать мяса на пищевых 3D принтерах
Основная проблема с синтезированным, экструдированным и напечатанным мясом — это его вкусовые и органолептические свойства. Настоящее мясо неоднородно; в его структуре есть жир, хрящи, соединительная ткань и другие органические вещества.
Следующим большим препятствием является масштабируемость. Одно дело создать несколько унций культивируемых клеток в лаборатории. И совсем другое — масштабировать процесс до сотен тысяч тонн продукта. Некоторые из компаний, описанных ниже, кажутся способными, если не совсем готовыми, к расширению коммерческого производства, так что это только вопрос времени, когда мы увидим какие-то инновационные решения этой проблемы.
Другие проблемы, стоящие перед производством искусственного мяса, включают точность вкуса и необходимость включения в конечный продукт тканей животных или генной инженерии.
Одна калифорнийская компания BlueNalu экспериментирует с тем, что они называют клеточной аквакультурой. Компания создала технологическую платформу, способную выращивать большинство видов рыб без необходимости генной инженерии.
Их последним доказательством концепции является культивируемый желтый амберджек, рыба, пользующаяся большим спросом, но ограниченная в предложении. Если им это удастся, дни квот на вылов и неправильно маркированных продуктов могут подойти к концу. Прямо сейчас ограничивающим фактором для коммерческого производства является производство достаточного количества «сред для роста», продуктов питания и физической структуры, которые стимулируют репликацию культивируемых клеток.
Делфтский университет вывел экструзию на новый уровень. Их машина с ячейками Куэтта использует два вложенных друг в друга цилиндра: внешний фиксированный и внутренний, который вращается во время экструдирования. Вращение вытягивает и растягивает белки, а образующиеся в результате волокна, похожие на мясо, неплохо имитируют текстуру и внешний вид настоящего мяса.
Mosa Meat, SavorEat и Meatable — стартапы занимающихся культивированием бычьих мышечных клеток в биореакторах. Эти компании выдавливают клеточный материал под давлением в нечто, напоминающее говяжий фарш для гамбургеров. В отличие от биопечати, экструзия дает менее желаемое ощущение во рту, так как теряется волокнистая текстура.
Выращенное в лаборатории мясо снижает потребность в воде, питательных веществах и сельскохозяйственных угодьях, делая его лучше для нашей планеты. Будущие проблемы будут связаны с генной инженерией, сырьем и рисками игры с природой. Учебник по «чистому мясному производству» объясняет процесс и указывает на несколько подводных камней.
Учитывая текущие проблемы с культивированием живых мясных клеток в больших количествах, на данный момент лидируют заменители на растительной основе. Но хотите ли вы симуляцию или настоящий продукт?
Novameat испанская фирма, которая использует биопринтер для сборки вегетарианской нити из гороха, морских водорослей и риса, чтобы получить мясной вкус и соответствующие вкусовые ощущения.
Южноамериканская компания Marfrig Global Foods крупный производитель говядины, тестирует рынок вегетарианского мяса. Их бургер Revolution Burger на основе сои будет представлен в сети стейк-хаусов Outback в конце этого года.
Future Meat Technologies, придумали, как выращивать коммерческие объемы культивируемой курицы. По данным компании, мясо, выращенное в их биореакторах, создает на 80% меньше выбросов парниковых газов, использует на 99% меньше плодородной почвы и только 4% воды, необходимой для обычных животноводческих ферм. Сделайте достаточное количество биореакторов и проблема масштабируемости исчезнет.
Их процесс культивирует куриные, говяжьи или бараньи клетки без необходимости в структурных гранулах-носителях, используемых другими фирмами.
Будущее пищевой 3D печати
Natural Machines, видят будущее 3D-печати продуктов питания в более быстрых и точных операциях, а также в получении более качественных результатов.
Уже существует множество стартапов в области пищевых технологий, которые ищут методы 3D-печати для улучшения текстуры мяса на растительной основе, такие как Redefine Meat и Nova Meat.
У 3D-печатной еды также большое будущее в освоении космоса, поскольку НАСА и другие частные компании уже планируют миссии на Марс. По данным НАСА, выполнение таких миссий займет от одного до трех лет и в настоящее время агентство ищет способы улучшить жизнь на борту космических кораблей. Для нас это неудивительно, но улучшения включают в себя также вкусную и полезную еду, напечатанную на 3D-принтере. С помощью этой технологии приготовление еды в космосе станет автоматизированным способом, но 3D-печать также может улучшить внешний вид и разнообразие блюд. Это важный шаг на пути к созданию здоровой окружающей среды для космонавтов, как физически, так и психически.
Действительно, НАСА сотрудничает с базирующейся в Техасе компанией Systems and Materials Research Corporation (SMRC) для разработки как 3D-принтеров, так и продуктов питания для этой цели. Компания SMRC уже разработала систему 3D печати пиццы, в которой используется комбинация порошкообразных пищевых продуктов, содержащих необходимые питательные вещества.
