تولید چیزکیک با استفاده از چاپگر سه بعدی + فیلم

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، شاید جالب باشد؛ وارد آشپزخانه شوید، دکمه‌ای را روی یک دستگاه فشار دهید و شام فورا برایتان با لیزر مونتاژ شود. پس از اینکه مهندسان مکانیک دانشگاه کلمبیا با موفقیت یک تکه چیزکیک پخته را با استفاده از هفت ماده و یک چاپگر سه بعدی ساختند، ممکن است به زودی اجاق گاز، اجاق گاز و مایکروویو خود را با چاپگر‌های سه بعدی جایگزین کنیم.

فناوری چاپ سه بعدی غذا از سال ۲۰۰۶ وجود داشته است، اما به استفاده از چند ماده محدود شده است. پرینتر‌های سه بعدی مواد غذایی درجه یک دارای مخزن دستور العمل‌های از پیش بارگذاری شده هستند یا کاربران می‌توانند غذای خود را با کمک رایانه یا تلفن طراحی کنند.

برای تولید غذای پرینت سه بعدی نیاز به سرنگ‌های درجه‌بندی مواد غذایی است که با مواد چاپی، یعنی جوهر‌های خوراکی آماده شده‌اند. غذا‌هایی که استفاده می‌شوند باید به اندازه کافی نرم باشند تا از سر چاپ سرنگ عبور کنند و در عین حال به اندازه کافی چسبناک باشند تا شکل خود را حفظ کنند. معمولاً غذای پرینت سه بعدی قبل از آماده شدن برای مصرف نیاز به یک مرحله اضافی مانند پخت یا سرخ کردن دارد.

بر اساس مقاله چشم انداز تولید شده توسط مهندسان مکانیک در دانشگاه کلمبیا، مواد غذایی پرینت سه بعدی پتانسیل بالایی برای تولید غذا‌های خلاقانه، اما خوشمزه و مغذی دارند که از نظر محیطی نیز پایدار هستند.

جاناتان بلوتینگر، نویسنده اصلی مقاله، گفت: قابلیت سفارشی‌سازی چاپ سه بعدی آن را به ویژه برای بازار گوشت‌های گیاهی کاربردی می‌کند، جایی که بافت و طعم باید به دقت فرموله شوند تا گوشت‌های واقعی را تقلید کنند.

 بنابراین، مهندسان برای خود یک چالش ایجاد کردند: ایجاد یک تکه پخته از چیزکیک با استفاده از بسیاری از مواد تشکیل دهنده. برای فرآیند چاپ، آن‌ها از مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) استفاده کردند، که معمولاً برای تولید قطعات پلاستیکی استفاده می‌شود، اما آن را اصلاح کردند تا چاپگر بتواند مواد را با استفاده از لیزر پردازش حرارتی کند. در این فرآیند از دو لیزر استفاده شد، یک لیزر آبی و یک لیزر نزدیک به مادون قرمز، زیرا می‌توانند مواد لایه نازک را به طور موثر بپزند.

 مهندسان جوهر‌های غذایی تهیه شده از خمیر بیسکوئیت، کره بادام زمینی، مربای توت فرنگی، نوتلا، پوره موز، آب گیلاس و فراستینگ (رویه خامه‌ای یا شکلاتی روی کیک) را به عنوان مواد تشکیل دهنده خود انتخاب کردند. با توجه به دانش تیم، این تعداد مواد اولیه‌ای است که برای چاپ یک محصول غذایی استفاده می‌شود.

این آزمایش هفت بار تکرار شد تا کامل شود، اما در تکرار هشتم، مهندسان یک دسر پخته شده با هفت ماده را تنها با استفاده از نرم افزار و بدون دخالت کاربر چاپ کردند.

 با هر بار تکرار، مهندسان متوجه شدند که در حفظ شکل کیک مشکل دارند. این تیم با استفاده از اصولی مشابه آنچه که توسط معماران استفاده می‌شود، از اجزای ساختاری بیشتری برای پشتیبانی از مواد نرم‌تر استفاده کرد. در طراحی موفق از خمیر بیسکوئیت به عنوان پایه برای هر لایه استفاده شد، کره بادام زمینی و نوتلا از پوره موز و مربای توت فرنگی که تمایل به جمع شدن داشتند، پشتیبانی می‌کرد.

 مهندسان تصور می‌کنند اکنون که بسیاری از مواد تشکیل دهنده با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند، مواد غذایی با پرینت سه بعدی می‌توانند تجربه‌های طعم جدیدی را در اختیار مهمانان قرار دهند. همچنین می‌توان از این فرآیند برای تولید وعده‌های غذایی شخصی‌سازی شده برای افراد دارای محدودیت غذایی، والدین افرادی که غذا می‌خورند، ورزشکاران و ساکنان خانه سالمندان استفاده کرد.

کریستن کوپر، یکی از نویسندگان مقاله، گفت: ما با ارزش غذایی کم مواد غذایی فرآوری شده مشکل بزرگی داریم. پرینت سه بعدی مواد غذایی همچنان غذا‌های فرآوری شده را به ارمغان می‌آورد، اما شاید تغذیه شخصی سازی شده برای برخی افراد، موجب کنترل و تطبیق بهتر تغذیه باشد.

برای کسانی که محصول نهایی را از نظر زیبایی شناختی ضعیف می‌دانند، تیم مهندسی این قول را می‌دهد که محصولات آینده نباید چندان اشتهاآور به نظر برسند.

 محققان که به کار بر روی بهبود دستگاه خود ادامه خواهند داد، می‌گویند: «کنترل مسیر اکستروژن [چاپگر]به ما این توانایی را می‌دهد که ساختار‌های شبکه‌ای منحصربه‌فرد و ترکیباتی در هم تنیده ایجاد کنیم که در غیر این صورت بازسازی آن‌ها با استفاده از روش‌های اکستروژن یا قالب‌گیری مرسوم غیرممکن است».

ویدئوی زیر آزمایش‌های تیم مهندسی را با استفاده از اجزای ساختاری مختلف قبل از رسیدن به محصول نهایی و چاپ شده نشان می‌دهد.