چاپگرهای سه‌بعدی غذا چگونه کار کرده و چه تأثیری بر تغذیه ما خواهند داشت؟
تهیه غذا در طول تاریخ، یکی از دغدغه‌های مهم بشریت بوده است. در این مطلب می‌خواهیم که به مبحث جدید چاپگرهای سه‌بعدی غذا پرداخته و تأثیر این فناوری را بر روی صنعت کشاورزی و تهیه غذا مورد بحث قرار دهیم.
کشاورزی در قرن گذشته، فراز و نشیب‌های زیادی را تجربه کرده است، اکنون ما بیش از هر زمان دیگری به تولید غذا می‌پردازیم، اما مدل فعلی انجام این کار، پایدار نبوده و با توجه به اینکه جمعیت جهان در حال 8 میلیارد نفری شدن بوده، پس جوامع بشری نیاز دارند تا تغییری اساسی را در فرایند تولید غذا اعمال کنند. خوشبختانه همیشه در چنین زمینه‌هایی، فناوری توانسته که راه‌گشا باشد.
چاپگرهای سه‌بعدی؛ همان دستگاه‌هایی که بر روی یک میز قرار گرفته و با استفاده از پلاستیک، فلزات و سایر مواد خام به تولید اشیای سه‌بعدی می‌پردازند، تقریبا می‌توانند هر چیزی را ایجاد کنند. این چاپگرها می‌توانند ایمپلنت‌های پزشکی سفارشی را با فشار یک دکمه تولید کنند. طراحان مختلف نیز با استفاده از فایل‌های دیجیتال، به تولید نمونه‌های آزمایشی اسباب بازی‌ها، جواهرات، دکوراسیون خانه و لباس‌های مختلف می‌پردازند.
حال چاپگرهای سه‌بعدی مشغول وارد شدن به قلمرو جدیدی هستند؛ بله، تولید غذا. اختراعات جدید باعث شده‌اند تا این دستگاه‌ها بتوانند به آشپزی، آن هم در مقیاس انبوه بپردازند. محققان فکر می‌کنند که چاپگرهای سه‌بعدی غذا می‌توانند ارزش غذایی وعده‌ها را بهبود بخشیده، مجسمه‌های پیچیده را با استفاده از مواد غذایی تولید کرده و حتی مشکل گرسنگی را در مناطقی که دسترسی چندانی به عناصر غذایی ندارند، مرتفع سازد. شکی نیست که چاپگرهای سه‌بعدی غذا توانسته‌اند که راهی طولانی را طی کنند، اما این فناوری همانند سایر همتایان خود، هنوز نتوانسته که راه‌حلی قطعی را ارائه دهد.
مبانی چاپ سه‌بعدی غذا
اکثر چاپگرهای سه‌بعدی غذا در اصل نمونه‌هایی انباشت کننده هستند. این موضوع بدین معنی است که این دستگاه‌ها در فرایندی که به تولید افزودنی شناخته شده، لایه‌های مختلف مواد خام را روی یکدیگر قرار می‌دهند. نوعی جدید از چاپگرهای سه‌بعدی که به چاپگرهای پیوند دهنده (binding printers) موسوم هستند، می‌توانند مواد مختلف را با استفاده از نوعی چسب خوراکی، به یکدیگر متصل کنند.
جدیدترین نسل چاپگرهای سه‌بعدی، پیچیدگی بیشتری دارند. این دستگاه‌ها می‌توانند استوانه‌ها، مواد پودری، لیزر و بازوهای رباتیک را با یکدیگر ترکیب کرده و بدین ترتیب مجسمه‌های قندی، شکلات‌های طرح‌دار و شیرینی‌های مشبک را تولید کنند. مثلا چاپگر ChefJet شرکت 3D Systems می‌تواند لایه‌های باریک شکر دانه ریز را در قالب اشکال هندسی مختلف، متبلور سازند. Choc Edge (محصول شرکت Natural Foods) نیز می‌تواند شکلات مایع را با استفاده از سرنگ‌ها، در طرح‌های مختلف پخش کند.
پرینترهای پیشرفته حتی پا را نیز از این فراتر گذاشته‌اند. به‌عنوان مثال، Foodini از عناصر غذایی تازه استفاده کرده و آنها را در کپسول‌هایی ضد زنگ قرار داده تا بدین ترتیب بتواند غذاهایی همانند پیتزا و پاستا را تولید کند. دستگاه پاستا ساز شرکت Barilla می‌تواند نودل‌ها را با استفاده از آب و آرد سمولینا، چاپ کند. همچنین یک نمونه آزمایشی که توسط هود لیپسون (Hod Lipson) طراحی شده (یک پروفسور مهندسی مکانیک از دانشگاه کلمبیا)، می‌تواند تکه‌های غذایی و شیرینی‌های ساده را تولید کند.
تولید غذا
در حال حاضر، برخی از کارگاه‌های تولید شیرینی و آشپزخانه‌ها از چاپگرهای سه‌بعدی غذا استفاده می‌کنند. هرو مالیورت (Hervé Malivert)؛ مدیر فناوری غذا و هماهنگ‌کننده آشپزی در International Culinary Center می‌گوید که این یک فناوری دموکراتیک است. وی در ادامه اظهار کرد: “با استفاده از یک چاپگر سه‌بعدی، شما می‌توانید کیک‌های پیچیده را برای مراسمات مختلف چاپ کنید. تهیه چنین خوراکی‌هایی نه‌تنها برای همگان مقدور نیست، بلکه چندین سال نیز نجربه لازم دارد، اما یک چاپگر می‌تواند این رویه را آسان‌تر کند.”
پاکو پارز (Paco Pérez)؛ سرآشپز رستوران دو ستاره Miramar در پانسای اسپانیا می‌گوید که آنها در حال حاضر این نظریه را به اجرا گذاشته‌اند. وی از یک چاپگر Foodini استفاده کرده تا بتواند شکل قطعات غذایی یکسان را مجددا بازسازی کند. بدین ترتیب فضای کاری بیشتری نیز برای انجام سایر امور باقی می‌ماند.
این تمام ماجرا نیست. رستوران Food Ink تماما از چاپگرهای سه‌بعدی غذا تشکیل شده است. همه چیز در این رستوران، از میزها گرفته تا لامپ‌ها، در عرض یک هفته چاپ شده است. در واقع می‌توانید فکر کنید که این غذاها از تعدادی پیکسل تهیه شده‌اند! پتانسیل‌های تولید انبوه در چاپگرهای سه‌بعدی وجود دارند. مثلا چاپگر XYZ Food Printer اکنون در زمینه پختن کلوچه، پیتزا، پای گوشت و بیسکویت، در زنجیره خرده‌فروشی کشورهای چین و استرالیا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پایداری
تخمین زده شده که تا سال 2050، جمعیت جهان به 9.6 میلیارد نفر برسد و با این اصاف اگر بخواهیم سطح فعلی دریافت غذا را حفظ کنیم، آنگاه باید تولید آن را تا 50 درصد افزایش دهیم. طبیعتا در این بین، “پایداری” کمتر از “نیاز” اهمیت پیدا می‌کند.
چاپ سه‌بعدی غذا احتمالا به‌تنهایی مشکلی را حل نخواهد کرد، اما می‌تواند که بخشی از راه‌کار باشد. برخی از کارشناسان معتقدند چاپگرهایی که از هیدروکلوئید (و یا موادی که در هنگام ترکیب با آب، نوعی ژل تولید می‌کنند)، استفاده کرده، می‌توانند در زمینه جایگزین کردن مواد فراوان و تجدیدپذیر همانند جلبک، خزه و علف، با مواد غذایی مرسوم، مفید واقع شوند.
جهت نیل به این هدف، یک تیم در Netherlands Organization for Applied Scientific Research آلمان روشی را جهت چاپ میکروجلبک‌ها (به‌عنوان یک منبع طبیعی پروتئین)، کربوهیدرات، رنگ‌دانه‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها توسعه داده است. سرپرست تحقیقات؛ کیلد ون بومل (Kjeld van Bommel) مقداری شپشک آرد رنده شده را به دستور غذایی یک نوع کلوچه ترد اضافه کرد. وی طی مصاحبه‌ای با Popular Mechanics گفت: “من نمی‌توانستم خود این جانورها را بخورم، اما در قالب یک کلوچه، این کار امکان‌پذیر بود.”
جوزف اف کاگلین (Joseph F. Coughlin)؛ مدیر و بنیان‌گذار AgeLab در مؤسسه فناوری ماساچوست، بر این باور است که چاپ سه‌بعدی می‌تواند استفاده از سوخت و تولید گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. شاید خواربار فروشی‌های آینده به‌جای مواد فاسد شدنی، کارتریج‌های غذایی را که سال‌ها عمر می‌کنند، به فروش برسانند. بدین ترتیب فضای قفسه‌ها خالی شده و نیازهای مربوط به حمل‌ونقل و نگهداری نیز کاهش می‌یابند. کاگلین به روزنامه نیویورک تایمز گفت: “محصولات در مقادیر انبوه‌تری منتقل شده و همچنین نگهداری آنها نیز آسان‌تر خواهد بود.”
ارزش غذایی
چاپگرهای سه‌بعدی نه‌تنها قادرند تا غذاهایی با آلایندگی کمتر را تولید کنند، بلکه این پتانسیل را نیز دارند که انقلابی را در زمینه ارزش غذایی ایجاد کنند. در این زمینه سازمان ناسا پیشگام است. در سال 2013، این آژانس، فناوری‌هایی را که می‌توانستند غذا را در مأموریت‌های طولانی سالم نگه دارند، مورد آزمایش قرار داد. ناسا در این زمینه قراردادی 125000 دلاری (تحت عنوان تحقیقات نوآوری کسب‌و‌کارهای کوچک) را با Systems & Materials Research Corporation منعقد کرد. هدف از این پروژه نیز این بود که یک سیستم چاپ سه‌بعدی غذا برای فضانوردان توسعه داده شود.
چاپگرهای سه‌بعدی غذا در آینده می‌توانند غذاهای فراوری شده را سالم‌تر کنند. لینت کوکسما (Lynette Kucsma)؛ یکی از بنیان‌گذاران Foodini، پیش‌بینی می‌کند که چاپگرهایی که غذاهای مقوی‌تر را تولید می‌کنند، در آینده جایگزین برگرهای پر از مواد نگهدارنده شوند.
لیپسون پیش‌بینی می‌کند که پرینترهای آینده قادر خواهند بود تا مقدار ویتامین، دارو، مکمل‌ها و غذای متناسب با نیازهای کالریک هر فرد را ارائه دهند. لیپسون به روزنامه نیویورک تایمز گفته بود: ” چاپ غذا باعث می‌شود تا افراد مختلف بتوانند غذاهایی را چاپ کنند که ارزش غذایی آنها بر اساس ویژگی‌های زیستی و ژنومی مختص به خودشان تنظیم شده است. بنابراین به‌جای اینکه نان دیروز را بخورید، هر روز می‌توانید نان تازه داشته باشید. این موضوع می‌تواند همان حلقه گمشده بین ارزش غذایی، داروها و غذای مورد استفاده شما باشد.”
ظاهرا چاپگرهای سه‌بعدی غذا، برنامه‌هایی را برای آن‌هایی که بیماری و یا حساسیت خاصی دارند نیز ترتیب دیده‌اند. در آلمان، تعدای از خانه‌های سالمندان از فناوری پرینت سه‌بعدی استفاده کرده و بدین ترتیب سبزیجاتی همانند هویج و کلم بروکلی را پوره کرده و آنها را به شکل قالب‌هایی که راحت جویده می‌شوند، چاپ می‌کنند. همچنین شرکت ایتالیایی WASP نیز در حال آزمایش نوعی چاپگر است که می‌تواند نسخه بدون گلوتن غذاهای محبوب را تولید کند.
موانع
علی‌رغم پیشرفت‌های زیادی که در زمینه چاپ سه‌بعدی صورت گرفته، این صنعت موانع بی‌شماری را نیز در پیش‌رو دارد. در حال حاضر، اکثر مواد غذایی باید به خمیر تبدیل شوند تا یک چاپگر بتواند از آنها استفاده کند. همچنین فرایند چاپ نیز زمان‌بر است. لیپسون می‌گوید: “از دید مهندسی، چاپ مواد غذایی دشوارتر از چاپ پلاستیک و یا فلزات است. این مواد به شیوه‌های مختلفی با یکدیگر تعامل دارند.”
علاوه بر این‌ها، اکثر پرینترهای سه‌بعدی موجود، در حال حاضر به مواد غذایی خشک و کنسروی محدود شده‌اند، زیرا اکثر محصولات لبنی و پروتئینی با خطر فاسد شدن مواجه هستند. مالیورت می‌گوید: “همه چیز باید خشک باشد، زیرا در غیر این صورت امکان خراب شدن اوضاع وجود دارد. در اینجا بحث بر سر سلامتی است.”
همچنین مسئله انتظارات نیز در اینجا مطرح است. دنیل کروسلی (Daniel Crossley)؛ مدیر اجرایی در شورای اخلاقی غذای بریتانیا می‌گوید: “ما باید در این رابطه، معقولانه عمل کنیم. ما باید با مشکلاتی شروع کنیم که مشغول حل کردن آنها هستیم. در واقع چنین فناوری‌هایی باید معطوف به نیازهای کاربران باشند. ما باید سعی کنیم تا تأثیرات چاپ سه‌بعدی غذا را بر اجتماع و سلامتی مردم، درک کنیم. من صرفا به این دلیل که این موضوع تازگی دارد، به آن معتقد نیستم.”
برخی‌ها هم در دنیای آشپزی به این موضوع شک دارند. تونی تانتیلو (Tony Tantillo)؛ کارشناس آشپزی و شریک CBS در نیویورک، معتقد است که چاپگرهای سه‌بعدی غذا بیشتر مناسب فست‌فودها هستند تا غذاهای خانگی و رستوران‌های رده بالا. وی در مصاحبه‌ای اظهار کرد: “این دو مورد نباید با یکدیگر همراه باشند. چاپ غذا برای مجلات، بله. اما برای خوردن، خیر.”
زمان تغییر می‌کند. لینت کوکسما؛ مدیرعامل و بنیان‌گذار Natural Machines به مجله Fortune گفت: “هنگامی‌که مردم برای اولین بار اسم مایکروویو را شنیدند، نمی‌توانستند که فناوری آن را درک کنند. حال 90 درصد خانه‌ها از این وسیله استفاده می‌کنند.”
نوشته چاپگرهای سه‌بعدی غذا چگونه کار کرده و چه تأثیری بر تغذیه ما خواهند داشت؟ اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.
