Alimentele de la imprimanta 3D - schimbarea nutrițională a platformei
NASA lucrează la dezvoltarea unei imprimante alimentare 3D pentru misiuni spațiale. O replică a castelului Neuschwanstein din marțipan este tipărită la cel mai mare târg de panificație din lume. Un restaurant pop-up se deschide în Londra și unul oferă o cină cu mai multe feluri de mâncare de la imprimanta 3D.
Aceste rapoarte și altele similare au atras atenția presei în ultimii ani. Alimentele de la imprimanta 3D câștigă interes. Cercetarea științifică există de aproximativ zece ani. Atât companiile tinere, cât și cele consacrate, inclusiv A. producătorul de cofetărie Katjes și Grupul Barilla contează, experimentând noua tehnologie. Dar ce spun consumatorii despre tipărirea alimentelor 3D? Dar acceptarea și posibila utilizare? La ce beneficii se așteaptă și unde văd probleme? Și nu uitați: mâncarea de la imprimanta 3D are deloc gust?
Ce procese există și ce alimente sunt potrivite?
Imprimarea 3D alimentară își are originea în imprimarea 3D industrială la sfârșitul anilor 1980. Principiul de bază abia s-a schimbat de atunci: obiectele sunt modelate digital pe computer și apoi fabricate în straturi folosind o imprimantă 3D, adică aditiv. Principala diferență constă în utilizarea alimentelor ca materie primă pentru procesul de imprimare. Alimentele pot fi schimbate în ceea ce privește forma, culoarea, textura și gustul în timpul imprimării 3D.
Există diverse procese de producție pentru imprimarea 3D a alimentelor. Godoi și colab. (2016) diferențiază aceste procese în funcție de natura materialului de pornire.
Alimentele moi sau lichide, cum ar fi ciocolata topită, fondantul, aluatul pentru paste și piureurile de fructe și legume sunt utilizate în procesul de extrudare. Masa este presată printr-o duză de extrudare. Datorită proprietăților sale fizice, ciocolata topită este în prezent unul dintre alimentele cele mai utilizate în imprimarea alimentelor 3D. La sfârșitul zilei, alegerea și textura sunt decisive pentru stabilitatea dimensională. În acest fel, obiectele tipărite își pot păstra forma datorită consistenței, unei faze de răcire ulterioare sau utilizării suplimentare a unui hidrogel. Parametrii definiți anterior în modelarea digitală au, de asemenea, o influență decisivă asupra stabilității dimensionale.
De exemplu, zahărul, pudra de cacao sau condimentele sunt utilizate în procesele pe bază de pulbere. Materialul de pornire este distribuit mai întâi pe o suprafață de lucru coborâtă, plană. Un laser sau un curent de aer fierbinte încălzește scurt particulele din fiecare strat de-a lungul coordonatelor și în acest fel se asigură că acestea fuzionează în punctele respective. După coborârea platformei cu un singur strat, se aplică material nou de pulbere pe suprafața de lucru. Alternativ, un liant lichid poate fi, de asemenea, utilizat pentru acest proces.
Compoziția alimentelor în ceea ce privește proprietățile lor chimice și fizice, precum și diferențele de rezistență la temperatură și termenul de valabilitate arată, de asemenea, că nu toate alimentele sunt potrivite pentru imprimarea 3D a alimentelor. O provocare majoră este menținerea formei în alte etape de procesare, cum ar fi gătitul, prăjirea și coacerea.
Unde se folosește imprimarea alimentară 3D?
Tehnologia de imprimare 3D își arată punctele forte, în special cu produsele individuale și cu cantități mici de producție. Producerea de forme complexe folosind procese de fabricație tradiționale este fie prea complexă, fie chiar imposibilă. Pe de altă parte, nu există limite pentru creativitate în imprimarea 3D. Costurile de producție suportate se pot dovedi, de asemenea, avantajoase, deoarece, în ciuda complexității crescânde, costurile de producție rămân aproape neschimbate.
Lipton și colab. (2015) consideră această „Producție de alimente la scară mică” ca o oportunitate de a dezvolta în continuare imprimarea alimentelor 3D. În special, brutăriile, cofetăriile și restaurantele pot beneficia de libertatea de design geometric în viitor și, în acest fel, pot obține o valoare adăugată mai mare pentru produsele produse. Companiile din industria alimentară ar avea ocazia să utilizeze produse inovatoare pentru a atrage atenția consumatorilor la punctul de vânzare și pentru a-i face entuziasmați de produs, marcă și companie.
Prin urmare, interesul pentru tipărirea alimentelor 3D este mare - atât din știință, cât și din industrie. Start-up-uri precum Print2Taste de la Freising sau Natural Machines din Barcelona dezvoltă deja imprimante 3D pentru alimente pentru uz profesional. În august 2015, Katjes a prezentat prima imprimantă 3D de gumă de fructe certificată pentru produse alimentare pentru vânzare cu amănuntul. Barilla experimentează cu o imprimantă 3D pentru paste care a fost prezentată la EXPO 2015 în Milano. Și la nivelul UE, cinci țări participă la proiectul PERFORMANCE (PERsonalized FOod folosind Rapid MAnufacturing for the Nutrition of Elderly ConsumErs), în care tipărirea alimentelor 3D este văzută ca tehnologia centrală a unui lanț de aprovizionare holistic și personalizat, adaptat nevoilor nutriționale individuale ale persoanelor în vârstă. precum și persoanele cu dificultăți de mestecat și de înghițire.
Wegrzyn și colab. (2012) vezi un concept de viitor, în special în nutriția personalizată. Accentul este pus pe producția de alimente pe baza nevoilor nutriționale individuale. Pentru Lipson & Kurman (2014: 154 f.), Prea, imprimarea alimentară 3D va aduce o contribuție decisivă la dezvoltarea și producția nutriției personalizate în viitor.
Cum văd consumatorii tipărirea alimentelor 3D?
Imprimarea 3D a alimentelor este deja una dintre cele mai frecvent citate tendințe alimentare din viitor (Nestlé Future Forum, 2015; Rützler & Reiter, 2015). Un prim studiu reprezentativ din 2015 arată: 24% dintre 16-24 de ani și 23% dintre 25-34 de ani ar pregăti o masă cu ajutorul unei imprimante 3D pentru alimente (Reichelt Elektronik, 2015). Cu toate acestea, încă nu se știu mult mai multe din punctul de vedere al consumatorului. Acest lucru este surprinzător în măsura în care acceptarea și utilizarea de către consumatori vor fi o condiție prealabilă decisivă pentru succesul imprimării alimentare 3D în viitor.
Din acest motiv, ca parte a unui tez de masterat din 2016, a fost efectuată o analiză calitativă a acceptării și utilizării imprimării 3D a alimentelor din punctul de vedere al consumatorului. 1
La interviurile ghidate au participat 13 persoane cu o vârstă medie de 32 de ani. Condiția prealabilă pentru participarea la conversație a fost bucuria de a găti sau de a coace. Ideea s-a bazat pe presupunerea că în primul rând acei consumatori care se bucură de procesarea sau prepararea creativă a alimentelor vor fi interesați de tipărirea alimentelor 3D. În prezent, nu se poate presupune o înțelegere generală sau o cunoaștere a alimentelor de la imprimanta 3D. Prin urmare, a fost necesar să se creeze o bază de cunoștințe comparabilă pentru interviurile ghidate. Prin urmare, participanții au primit trei videoclipuri înainte de interviu, în care au fost prezentate diferitele utilizări posibile ale imprimantelor alimentare 3D. În urma interviului, au participat, de asemenea, la evaluarea senzorială a unei gume de fructe de la imprimanta 3D (Fig. 1). Alți 32 de studenți au luat parte la această evaluare senzorială ca parte a unei prelegeri, rezultând un total de 45 de persoane.
În plus, doi experți au fost disponibili pentru un interviu: prof. Thomas Vilgis, fizician la Institutul Max Planck pentru cercetarea polimerilor din Mainz și expert în domeniul bucătăriei moleculare, și Thomas Bühner, bucătar de bucătărie la restaurantul „la vie” din Osnabrück și a acordat trei stele Michelin. Ambii experți au făcut o evaluare personală a tipăririi 3D a alimentelor pe baza experienței lor tehnice.
Aproximativ jumătate dintre intervievați au auzit deja de imprimante 3D de alimente în momentul sondajului. Cu toate acestea, în prezent este dificil pentru ei să-și imagineze că îl vor folosi în propria gospodărie. Un preț de achiziție care este estimat a fi prea mare și lipsa unei valori adăugate individuale în procesarea alimentelor sunt principalele motive pentru aceasta. În acest moment, experții sunt de acord că utilizarea unei imprimante 3D pentru alimente va fi mai interesantă pentru grupuri speciale de oameni, dar mai puțin pentru gospodăria privată medie. O imprimantă 3D pentru alimente ar fi de un interes mai mare pentru cei intervievați în primul rând pentru proiectarea de cadouri personale, felicitări individuale sau pentru decorarea cupcakes, prăjituri și tarte. Pregătirea jucăușă a alimentelor sănătoase pentru copii, de exemplu piureurile de fructe și legume sub formă de figuri de animale, este de asemenea concepută.
Costurile de achiziție și urmărire, opțiunile de igienă și curățare, precum și calitatea rezultatelor tipăririi sunt factori esențiali în decizia (ipotetică) de cumpărare. În același timp, opțiunile de igienă și curățare, precum și calitatea rezultatelor tipăririi sunt considerate probabil cele mai mari probleme de utilizare. Persoanele intervievate doresc o operare intuitivă pentru a facilita începerea imprimării 3D a produselor alimentare și pentru a garanta rezultate optime de imprimare. În același timp, totuși, există și dorința de a trata mai intens dispozitivul și tehnologia.
Există puține îngrijorări cu privire la tipărirea alimentelor 3D. Produsele prefabricate din comerț sunt privite mai critic decât alimentele care sunt preparate intern și apoi tipărite. Astfel, preocupările existente sunt mai mult legate de produse și mai puțin legate de procese.
A fost dezvoltat un scenariu pentru cei intervievați pentru tema gastronomiei: comandarea unui desert de ciocolată tipărit 3D în restaurant. Desertul este bine primit de către participanții chestionați, care ar trebui, de asemenea, să aștepte mult timp. Ceea ce frapează este disponibilitatea redusă de a plăti, chiar dacă este un mod inovator de preparare a mâncării. Participanții confirmă, de asemenea, valoarea adăugată care se reflectă ca atare în experiență. O explicație poate sta în grupul de persoane chestionate: studenții au un venit mai mic și, prin urmare, pot fi mai sensibili la preț. Ideea de a aduce propriile modele 3D pe un stick USB sau de a le trimite prin e-mail la restaurant în avans a primit reacții foarte pozitive. Zilele de naștere, nunțile sau sărbătorile companiei apar ca ocazii potrivite.
Persoanele intervievate consideră că imprimarea 3D a alimentelor în gospodăriile private este de mică importanță în următorii zece ani. Gastronomia și căminele pentru bătrâni sunt văzute ca domenii de aplicare imaginabile. Demonstrațiile produselor în supermarketuri, o gamă largă de funcții și, în special, o valoare adăugată prin facilitarea muncii în procesarea alimentelor sunt numiți ca factori esențiali pentru o mai mare diseminare. Cu demonstrații clasice de produse la punctul de vânzare, comercianții cu amănuntul de produse alimentare ar putea, de asemenea, să-și extindă propriile oferte (de servicii) și să fabrice produse individuale direct sau să comande pentru clienți pentru a se diferenția de concurenții locali.
Prima impresie a caracatiței cu gumă de fructe de la imprimanta 3D este pozitivă. 89% dintre participanți spun că le place caracatița cu gumă de fructe. Aspectul și forma, precum și culorile și straturile de culoare sunt subliniate. În ceea ce privește gustul, guma de fructe este, de asemenea, evaluată ca fiind foarte bună. Participanții percep consistența ca un întreg și mai ales lipiciosul ca negativ. Nivelul de detaliu în tipărire este, de asemenea, descris ca fiind prea imprecis. Deși forma este recunoscută, detaliile ar putea fi și mai pronunțate.
Concluzie
Spre deosebire de procesele de producție tradiționale, imprimarea 3D își arată punctele forte cu produse individuale și cantități mici de producție. Ideile pentru aplicații viitoare nu par a fi limitate în acest moment. Atât companiile tinere, cât și cele consacrate, caută deja noi domenii de afaceri și oportunități de inovare, deși opțiunile sunt încă foarte limitate. Consumatorii au o atitudine fundamental pozitivă față de tipărirea alimentelor 3D, dar încă caută valoare adăugată individuală. Calea pentru imprimarea alimentelor 3D către faimosul replicator de la Star Trek este încă foarte lungă.
Observații
1 Alimente din imprimanta 3D: O analiză calitativă a acceptării și utilizării din perspectiva consumatorului, Universitatea Justus Liebig Gießen, Institutul pentru Științe Nutritive (Profesor pentru Știința Alimentelor), 2016
literatură
Godoi, F.C., Prakash, S. și Bhandari, B.R. (2016): Tehnologii de imprimare 3D aplicate pentru proiectarea produselor alimentare: Stare și perspective. Journal of Food Engineering, 179 (iunie), pp. 44-54.
Gong, J., Shitara, M., Serizawa, R., Makino, M., Kabir, M.H. și Furukawa, H. (2014): Imprimarea 3D a gelurilor și alimentelor decorate cu meso. Forumul științei materialelor, 783-786 (mai), pp. 1250-1254.
Lipson, H. & Kurman, M. (2014): The New World of 3D Printing, Weinheim: Wiley.
Lipton, J.I., Cutler, M., Nigl, F., Cohen, D. și Lipson, H. (2015): Fabricarea aditivă pentru industria alimentară. Tendințe în știința și tehnologia alimentelor, 43 (1), pp. 114-123.
Nestlé Future Forum (2015): Cum este Germania 2030? Nestlé Future Study, Frankfurt pe Main: editor specialist german.
Reichelt Elektronik (2015): Două treimi dintre germani doresc să utilizeze imprimante 3D. Comunicat de presă, 22 mai.
Disponibil la: presseportal.de/pm/115736/3028785 [28.02.2017].
Rützler, H. și Reiter, W. (2015): Food Report 2016, Frankfurt: Zukunftsinstitut.