Stellen Sie sich vor, Sie kommen zum Frühstück und anstatt ein Stück Toast in den Toaster zu geben und ein Ei zu kochen, stecken Sie eine Patrone in einen Drucker. Ein oder zwei Minuten später haben Sie ein frisch bedrucktes Bananen-Leinsamen-Muffin.
Dank eines neuartigen 3D-Lebensmitteldruckers kommt das gedruckte Frühstück dem Durchschnittsverbraucher um einige Schritte näher.
"Der Lebensmitteldruck ist möglicherweise die" Killer-App "des 3D-Drucks", sagt Hod Lipson, der die Entwicklung des neuen Druckers geleitet hat. "Es ist völlig Neuland."
Lipson, Professor für Maschinenbau an der Columbia University, studiert seit fast 20 Jahren 3D-Druck und beschäftigt sich mit dem Drucken von Kunststoffen, Metallen, Elektronik und Biomaterialien. Seine Arbeit zum 3D-Druck von Lebensmitteln ging aus seinen Forschungen zum Drucken kompletter 3D-Roboter hervor, die theoretisch „vom Drucker weggehen“ konnten.
Um so etwas zu erreichen, muss ein Drucker in der Lage sein, mit vielen Materialien gleichzeitig zu drucken. Während Lipson mit dem Herstellen von Mehrfachmaterialdruckern experimentierte, bemerkte er, dass die Schüler in seinem Labor anfingen, Lebensmittel als Testmaterial zu verwenden.
"Sie verwendeten Keksteig, Käse, Schokolade und alle Arten von Lebensmitteln, die man in einem Techniklabor findet", sagt er. „Am Anfang war es eine frivole Sache. Aber als die Leute ins Labor kamen und es sich anschauten, waren sie vom Lebensmitteldruck wirklich begeistert. “
Also begannen Lipson und sein Team, genauer zu untersuchen, was sie mit Essen anfangen konnten. Laut Lipson gibt es zwei grundlegende Ansätze für den 3D-Druck von Lebensmitteln. Das erste beinhaltet die Verwendung von Pulvern, die während des Druckprozesses mit einer Flüssigkeit wie Wasser zusammengebunden werden. Die zweite Methode - die von Lipsons Labor verwendet wird - basiert auf Extrusion und verwendet Spritzen, mit denen Gele oder Pasten an bestimmten Stellen aufgetragen werden, die durch das „Rezept“ der Software festgelegt sind.
Bei Lipsons Prototyp handelt es sich um ein Infrarot-Kochelement, das zu bestimmten Zeiten verschiedene Teile des Druckerzeugnisses kocht.
"Wir haben alle Arten von Materialien mit unterschiedlichem Erfolg verwendet", sagt Lipson. „Manchmal sind die Materialien konventionell - Eier, Mehl, Keksteig, Käse, Pesto, Marmelade. Frischkäse ist etwas, mit dem Studenten gerne arbeiten. “
Der Drucker-Prototyp (Timothy Lee Photographers, Columbia University) Sie haben kürzlich auch mit einer New Yorker Kochschule zusammengearbeitet, um Köche mit dem Prototypen herumspielen zu lassen, um zu sehen, was sie sich einfallen lassen.
"Sie haben die Maschine kaputt gemacht, indem sie sie wirklich an ihre Grenzen getrieben haben", sagt Lipson. „Wir haben gelernt, dass das Bedrucken von Frischkäse sehr einfach ist, aber das Bedrucken von Polenta und Rüben ist sehr schwierig. Es enthält dieses Granulat, was vom technischen Standpunkt aus eine viel größere Herausforderung darstellt.
Es ist auch schwierig vorherzusagen, wie sich verschiedene Lebensmittel in Kombination verhalten. Es ist einfach genug, Rezepte zu erstellen, die auf einzelnen Elementen wie Schokolade basieren, deren Eigenschaften gut bekannt sind. Aber wenn Sie anfangen, Dinge miteinander zu mischen - Mischen ist natürlich eine Grundvoraussetzung für das Kochen -, können die Mischungen viel komplexere Verhaltensweisen haben. Eine weitere Herausforderung besteht darin, herauszufinden, wann was während des Druckvorgangs gekocht werden muss. Wenn Sie eine Pyramide aus Lachs und Kartoffelpüree drucken, benötigen der Lachs und die Kartoffeln sehr unterschiedliche Garzeiten und -temperaturen. Das Team packt dieses Problem mit Software-Design an und arbeitet mit Informatikern an einer Software, die vorhersagt, wie das Endprodukt nach dem Kochen aussehen wird.
Der Drucker, den das Lipson-Team hergestellt hat, ist nicht der einzige Lebensmitteldrucker, der in den letzten Jahren entwickelt wurde. Aber während Produkte wie CocoJet mit Schokoladendruck von Hershey oder der 3D-Gummidrucker von Magic Candy Factory nur aus einer Zutat bestehen und die Verwendung für die breite Öffentlichkeit einschränken, ist der Lipson-Drucker einzigartig, da er viele Zutaten gleichzeitig verarbeiten und kochen kann .
Lipson sieht in dem Drucker zwei Hauptanwendungen für die Verbraucher. Erstens könnte es sich um ein Spezialgerät zum Kochen neuartiger Lebensmittel handeln, das mit keinem anderen Verfahren zu erreichen ist. Sie könnten zum Beispiel ein komplexes Gebäck drucken, das von jemandem in Japan entworfen wurde, ein Rezept, für das Sie niemals das Fachwissen oder die Ausrüstung hätten, die Sie von Hand herstellen könnten. Laut Lipson könnte er sich vorstellen, dass digitale Rezepte viral werden und sich auf der ganzen Welt verbreiten. Bei der zweiten Anwendung geht es um Gesundheit und gezielte Ernährung. Die Menschen interessieren sich bereits zunehmend für die persönliche Biometrie, die Verfolgung von Blutdruck, Puls, Kalorienverbrauch und vielem mehr mithilfe von Handys und Computern. In Zukunft ist es möglich, Ihre eigene Gesundheit viel genauer zu verfolgen - Ihren Blutzucker, Ihren Kalziumbedarf oder Ihren aktuellen Vitamin-D-Spiegel. Der Drucker könnte dann auf diese Details mit einer maßgeschneiderten Mahlzeit reagieren, die aus einer Patrone mit Zutaten hergestellt wird.
"Stellen Sie sich eine Welt vor, in der das Frühstück genau das bietet, was Sie an diesem Tag brauchen", sagt Lipson. "Ihr Muffin hat zum Beispiel ein bisschen weniger Zucker, ein bisschen mehr Kalzium."
Laut Lipson ist der Drucker für Verbraucher eher eine geschäftliche als eine technologische Herausforderung.
„Wie bekommen Sie die FDA-Zulassung? Wie verkaufen Sie die Patronen? Wem gehört das Rezept? Wie können Sie damit Geld verdienen? “, Sagt er. „Es ist eine völlig neue Art, über Essen nachzudenken. Es ist sehr radikal. "
Eine kürzliche Neugestaltung des Prototyps könnte das Produkt dem näher bringen, was der Durchschnittsverbraucher akzeptieren würde. Frühere Versionen des Druckers waren sehr technisch, voller Röhren und herausstehender Düsen. Es fiel den Leuten schwer, sich das auf ihren Küchentischen vorzustellen.
Dann hat einer von Lipsons Schülern, Drim Stokhuijzen, ein Industriedesigner, die Maschine komplett überarbeitet und ihr das elegante Aussehen einer High-End-Kaffeemaschine verliehen.
"Sein Design ist so schön, dass die Leute zum ersten Mal sagen:" Oh, ich kann den Reiz des Lebensmitteldrucks sehen, das ist etwas, das ich tatsächlich verwenden könnte ", sagt Lipson.
Obwohl Lipson nicht glaubt, dass der 3D-Druck von Lebensmitteln andere Kochtechniken ersetzen wird, glaubt er, dass er die Küche revolutionieren wird.
"Seit Jahrtausenden kochen wir genauso", sagt er. „Kochen ist eines der Dinge, die sich seit Ewigkeiten nicht geändert haben. Wir kochen immer noch über offener Flamme wie Höhlenmenschen. Software hat fast jeden Aspekt unseres Lebens durchdrungen, außer das Kochen. In dem Moment, in dem Software in ein beliebiges Feld eintritt - von der Herstellung über die Kommunikation bis hin zur Musik -, hebt sie sich ab und transformiert sie normalerweise. Ich denke, dass der Druck von Lebensmitteln eine der Möglichkeiten ist, wie Software in unsere Küche gelangen wird. “
