Jedlo z 3D tlačiarne - zmena výživy platformy
NASA pracuje na vývoji 3D potravinárskej tlačiarne pre vesmírne misie. Replika zámku Neuschwanstein vyrobená z marcipánu je vytlačená na najväčšom svetovom veľtrhu pečenia. V Londýne sa otvára vyskakovacia reštaurácia a jedna ponúka viacchodovú večeru z 3D tlačiarne.
Tieto a podobné správy v posledných rokoch priťahujú pozornosť médií. Potraviny z 3D tlačiarne získavajú záujem. Vedecký výskum existuje asi desať rokov. Mladé aj etablované spoločnosti vrátane výrobca cukroviniek Katjes a skupina Barilla Group počítajú a experimentujú s novou technológiou. Čo však hovoria spotrebitelia na 3D tlač potravín? A čo prijatie a možné použitie? Aké výhody očakávajú a kde vidia problémy? A nezabudnite: chutí jedlo z 3D tlačiarne vôbec dobre?
Ktoré procesy tam sú a ktoré potraviny sú vhodné?
3D tlač potravín má pôvod v priemyselnej 3D tlači koncom 80. rokov. Odvtedy sa základný princíp takmer nezmenil: Objekty sa digitálne modelujú na počítači a potom sa vyrábajú vo vrstvách pomocou 3D tlačiarne, teda aditívne. Hlavný rozdiel spočíva v použití potravín ako východiskovej suroviny pre proces tlače. Počas 3D tlače je možné jedlo meniť z hľadiska tvaru, farby, textúry a chuti.
Existujú rôzne výrobné procesy pre 3D tlač potravín. Godoi a kol. (2016) rozlišujú tieto procesy podľa povahy východiskového materiálu.
Pri extrúzii sa používajú mäkké alebo tekuté jedlá, ako je rozpustená čokoláda, fondán, cestovinové cesto a ovocné a zeleninové pyré. Hmota sa lisuje cez extrúznu dýzu. Vďaka svojim fyzikálnym vlastnostiam je rozpustená čokoláda v súčasnosti jednou z najbežnejšie používaných potravín v 3D potlači potravín. Na konci dňa je pre rozmerovú stabilitu rozhodujúci výber a textúra. Týmto spôsobom si môžu tlačené predmety udržať tvar buď vďaka svojej konzistencii, následnej fáze ochladenia alebo ďalšiemu použitiu hydrogélu. Parametre predtým definované v digitálnom modelovaní majú tiež rozhodujúci vplyv na rozmerovú stabilitu.
Napríklad v procesoch na báze prášku sa používa cukor, kakaový prášok alebo koreniny. Východiskový materiál sa najskôr rozloží na rovnú, znížiteľnú pracovnú plochu. Laser alebo prúd horúceho vzduchu krátko zahreje častice v každej vrstve pozdĺž súradníc a týmto spôsobom zaistí ich fúziu v príslušných bodoch. Po znížení plošiny o jednu vrstvu sa na pracovnú plochu nanáša nový práškový materiál. Alternatívne sa na tento proces môže použiť aj tekuté spojivo.
Zloženie potravín z hľadiska ich chemických a fyzikálnych vlastností, ako aj rozdiely v teplotnej odolnosti a trvanlivosti tiež jasne ukazujú, že nie všetky potraviny sú vhodné na 3D tlač potravín. Veľkou výzvou je udržiavanie tvaru v ďalších krokoch spracovania, ako je varenie, pečenie a pečenie.
Kde sa používa 3D potravinárska tlač?
Technológia 3D tlače ukazuje svoje silné stránky najmä pri jednotlivých produktoch a malom množstve výroby. Výroba zložitých tvarov pomocou tradičných výrobných postupov je buď príliš drahá, alebo dokonca nemožná. Na druhej strane, v 3D tlači existujú takmer akékoľvek obmedzenia tvorivosti. Uložené výrobné náklady sa tiež môžu ukázať ako výhodné, pretože napriek zvyšujúcej sa zložitosti zostávajú výrobné náklady takmer nezmenené.
Lipton a kol. (2015) vidia v tejto „malosériovej výrobe potravín“ príležitosť na ďalší rozvoj 3D potravinárskej tlače. Najmä pekárne, cukrárne a reštaurácie môžu v budúcnosti ťažiť zo slobody geometrického dizajnu a dosiahnuť tak vyššiu pridanú hodnotu pre vyrábané výrobky. Spoločnosti z potravinárskeho priemyslu by mali možnosť využiť inovatívne výrobky na prilákanie pozornosti spotrebiteľov v mieste predaja a na nadšenie pre produkt, značku a spoločnosť.
Záujem o 3D tlač potravín je preto veľký - tak z vedy, ako aj z priemyslu. Start-upy ako Print2Taste od Freisingu alebo Natural Machines z Barcelony už vyvíjajú 3D potravinárske tlačiarne pre profesionálne použitie. V auguste 2015 Katjes predstavila prvú tlačiareň na ovocné gumy 3D pre maloobchod s certifikátom pre potraviny. Barilla experimentuje s 3D tlačiarňou na cestoviny, ktorá bola predstavená na EXPO 2015 v Miláne. A na úrovni EÚ sa päť krajín zúčastňuje na projekte PERFORMANCE (PERsonalized FOod using Rapid MAnufacturing for the Nutrition of Elder ConsumErs), v ktorom sa 3D tlač potravín považuje za ústrednú technológiu holistického a personalizovaného dodávateľského reťazca prispôsobeného individuálnym výživovým potrebám starších ľudí. rovnako ako ľudia s ťažkosťami pri žuvaní a prehĺtaní.
Wegrzyn a kol. (2012) vidia koncept budúcnosti, najmä v personalizovanej výžive. Dôraz sa kladie na výrobu potravín na základe individuálnych výživových potrieb. Pre spoločnosť Lipson & Kurman (2014: 154 f.) Bude tiež 3D tlač potravín rozhodujúcim spôsobom prispievať k vývoju a výrobe osobnej výživy v budúcnosti.
Ako sa pozerajú spotrebitelia na 3D tlač potravín?
3D tlač potravín je už jedným z najčastejšie spomínaných potravinových trendov budúcnosti (Nestlé Future Forum, 2015; Rützler & Reiter, 2015). Prvá reprezentatívna štúdia z roku 2015 ukazuje: 24% osôb vo veku 16 - 24 rokov a 23% osôb vo veku 25 - 34 rokov pripravuje jedlo pomocou 3D potravinárskej tlačiarne (Reichelt Elektronik, 2015). Oveľa viac však zatiaľ nie je známych z pohľadu spotrebiteľa. To je prekvapujúce, pretože prijatie a použitie spotrebiteľmi bude rozhodujúcim predpokladom pre úspech 3D potravinárskej tlače v budúcnosti.
Z tohto dôvodu bola v rámci diplomovej práce v roku 2016 vykonaná kvalitatívna analýza akceptácie a použitia 3D potravinárskej tlače z pohľadu spotrebiteľa. 1
Na riadených rozhovoroch sa zúčastnilo 13 ľudí s priemerným vekom 32 rokov. Predpokladom účasti na rozhovore bola radosť z varenia alebo pečenia. Myšlienka bola založená na predpoklade, že v prvom rade tých spotrebiteľov, ktorých baví spracovanie alebo kreatívna príprava potravín, bude zaujímať 3D tlač potravín. V súčasnosti nemožno predpokladať všeobecné pochopenie alebo znalosti potravín z 3D tlačiarne. Pre riadené rozhovory bolo preto potrebné vytvoriť porovnateľnú vedomostnú základňu. Účastníci preto pred rozhovorom dostali tri videá, na ktorých boli zobrazené rôzne možné využitia 3D tlačiarní na potraviny. Po rozhovore sa zúčastnili aj senzorického vyhodnotenia ovocnej gumy z 3D tlačiarne (obr. 1). Na tomto senzorickom hodnotení sa v rámci prednášky zúčastnilo ďalších 32 študentov, na ktorých sa zúčastnilo spolu 45 ľudí.
Okrem toho boli na rozhovor k dispozícii dvaja odborníci: profesor Thomas Vilgis, fyzik Ústavu pre výskum polymérov Maxa Plancka v Mohuči a odborník v oblasti molekulárnej kuchyne, a Thomas Bühner, šéfkuchár v reštaurácii „la vie“ v Osnabrücku a ocenený tromi michelinskými hviezdami. Obaja experti osobne posúdili 3D tlač potravín na základe ich technického zázemia.
Asi polovica opýtaných už v čase prieskumu počula o 3D tlačiarňach na potraviny. V súčasnosti je však pre nich ťažké predstaviť si, že by ho používali vo vlastnej domácnosti. Hlavnými dôvodmi sú nákupná cena, ktorá sa odhaduje ako príliš vysoká, a nedostatok individuálnej pridanej hodnoty pri spracovaní potravín. V tomto okamihu sa odborníci zhodujú, že použitie 3D tlačiarne potravín bude zaujímavejšie pre špeciálne skupiny ľudí, menej však pre priemernú súkromnú domácnosť. 3D tlačiareň na potraviny by mala pre opýtaných väčší záujem predovšetkým o dizajn osobných darčekov, individuálnych pozdravov alebo o zdobenie košíčkov, koláčov a koláčov. Je mysliteľná aj hravá príprava zdravého jedla pre deti, napríklad ovocných a zeleninových pyré v podobe figúrok zvierat.
Náklady na obstaranie a následné náklady, možnosti hygieny a čistenia, ako aj kvalita výsledkov tlače sú základnými faktormi pri (hypotetickom) rozhodnutí o kúpe. Zároveň sú za najväčšie problémy pri používaní považované možnosti hygieny a čistenia, ako aj kvalita výsledkov tlače. Dotazovaní chcú intuitívne ovládanie, ktoré uľahčí začatie 3D potravinárskej tlače a zaručí optimálne výsledky tlače. Zároveň existuje ochota intenzívnejšie sa zaoberať zariadením a technológiou.
Existuje len málo obáv z 3D potlače potravín. Na prefabrikované výrobky z obchodu sa pozeráme kritickejšie ako na potraviny, ktoré sa pripravujú vo vlastnej réžii a potom sa tlačia. Existujúce záujmy teda súvisia viac s výrobkom a procesom.
Pre opýtaných bol vypracovaný scenár na tému gastronómia: Objednávka čokoládového dezertu vytlačeného 3D v reštaurácii. Dezert veľmi dobre prijímajú opýtaní účastníci, ktorí by akceptovali aj dlhšiu čakaciu dobu. Zarážajúca je nízka ochota platiť, aj keď ide o inovatívny spôsob prípravy jedla. Účastníci tiež potvrdzujú pridanú hodnotu, ktorá sa ako taká odráža v skúsenosti. Jedno vysvetlenie môže spočívať v skupine ľudí, ktorí sa pýtajú sami seba: Študenti majú nižší príjem, a preto môžu byť citlivejší na ceny. Myšlienka priniesť si vlastné 3D modely na USB kľúči alebo ich poslať e-mailom do reštaurácie vopred mala veľmi pozitívne reakcie. Ako vhodné príležitosti sa javia narodeniny, svadby alebo firemné oslavy.
Dotazovaným osobám sa v priebehu nasledujúcich desiatich rokov pripisuje 3D tlač potravín v domácnostiach len malú dôležitosť. Gastronómia a domovy dôchodcov sa považujú za mysliteľné oblasti použitia. Demonštrácie výrobkov v supermarketoch, vysoký rozsah funkcií a najmä pridaná hodnota uľahčením práce pri spracovaní potravín sa označujú ako základné faktory pre väčšie šírenie. Vďaka klasickým ukážkam výrobkov v mieste predaja by mali maloobchodníci s potravinami tiež možnosť rozšíriť svoj vlastný sortiment (služieb) a vyrábať jednotlivé výrobky priamo alebo objednávať zákazníkom, aby sa odlíšili od miestnych konkurentov.
Prvý dojem z ovocnej gumy chobotnice z 3D tlačiarne je pozitívny. 89% účastníkov tvrdí, že majú radi ovocnú chobotnicu. Zdôrazňuje sa vzhľad a tvar, ako aj farby a farebné vrstvy. Čo sa týka chuti, ovocná guma je tiež hodnotená ako veľmi dobrá. Účastníci vnímajú dôslednosť ako celok a hlavne lepivosť ako negatívnu. Miera detailov v tlači sa tiež označuje ako príliš nepresná. Aj keď je tvar rozpoznateľný, detaily by mohli byť ešte výraznejšie.
Záver
Na rozdiel od tradičných výrobných procesov ukazuje 3D tlač svoje silné stránky pri jednotlivých výrobkoch a malom množstve výroby. Zdá sa, že nápady na budúce aplikácie nie sú v súčasnosti obmedzené. Mladé aj etablované spoločnosti už hľadajú nové obchodné oblasti a inovačné príležitosti, aj keď možnosti sú stále veľmi obmedzené. Spotrebitelia majú k 3D potravinárskej tlači zásadne pozitívny vzťah, stále však hľadajú individuálnu pridanú hodnotu. Cesta k 3D potlači potravín k slávnemu replikátoru zo Star Treku je stále veľmi dlhá.
Poznámky
1 Potraviny z 3D tlačiarne: Kvalitatívna analýza prijatia a použitia z pohľadu spotrebiteľa, Justus Liebig University Gießen, Inštitút pre výživovú vedu (Professorship for Food Science), 2016.
literatúry
Godoi, F.C., Prakash, S. a Bhandari, B.R. (2016): Technológie 3D tlače použité pri dizajne potravín: Stav a perspektívy. Journal of Food Engineering, 179 (jún), s. 44-54.
Gong, J., Shitara, M., Serizawa, R., Makino, M., Kabir, M.H. a Furukawa, H. (2014): 3D tlač gélov a potravín zdobených stredom. Fórum materiálovej vedy, 783-786 (máj), s. 1250-1254.
Lipson, H. & Kurman, M. (2014): The New World of 3D Printing, Weinheim: Wiley.
Lipton, J.I., Cutler, M., Nigl, F., Cohen, D. a Lipson, H. (2015): Additive manufacturing for the food industry. Trends in Food Science & Technology, 43 (1), s. 114-123.
Nestlé Future Forum (2015): Ako je to v Nemecku do roku 2030? Nestlé Future Study, Frankfurt nad Mohanom: nemecké odborné vydavateľstvo.
Reichelt Elektronik (2015): Dve tretiny Nemcov chcú používať 3D tlačiarne. Tlačová správa, 22. mája.
Dostupné na: presseportal.de/pm/115736/3028785 [28/28/2017].
Rützler, H. a Reiter, W. (2015): Food Report 2016, Frankfurt: Zukunftsinstitut.