Die Landwirtschaft hat im vergangenen Jahrhundert einen langen Weg zurückgelegt. Wir produzieren mehr Lebensmittel als je zuvor - aber unser derzeitiges Modell ist nicht nachhaltig, und da sich die Weltbevölkerung schnell 8 Milliarden nähert, müssen moderne Lebensmittelproduktionsmethoden radikal umgestaltet werden, um Schritt zu halten. Glücklicherweise gibt es eine Reihe neuer Technologien, die dies ermöglichen könnten. In dieser Reihe werden wir einige der innovativen neuen Lösungen untersuchen, an denen Landwirte, Wissenschaftler und Unternehmer arbeiten, um sicherzustellen, dass in unserer zunehmend überfüllten Welt niemand hungert.
Dreidimensionale Drucker - Maschinen, die auf einen Desktop passen und 3D-Objekte aus Kunststoffen, Metallen und anderen Rohstoffen erstellen können - können fast alles. Hochpräzise Düsen pumpen auf Knopfdruck kundenspezifische medizinische Implantate aus. Kohlefaserdrucker spucken Automobilprototypen mit atemberaubender Präzision aus. Und Modellbauer von der Stange erstellen benutzerdefinierte Spielzeuge, Schmuck, Wohnaccessoires und Kleidung mit nur einer digitalen Datei.
Gewerbliche Küchen, Bäckereien und Süßwaren verwenden 3D-Lebensmitteldrucker, um Zeit und Mühe zu sparen.
Aber es gibt eine neue Grenze im 3D-Druck, die sich erst in den Fokus rückt: Lebensmittel. Jüngste Innovationen haben Maschinen ermöglicht, die Lebensmittel in großem Maßstab drucken, kochen und servieren. Und die Stars der Branche hören hier nicht auf: Sie glauben, 3D-Lebensmitteldrucker könnten den Nährwert von Mahlzeiten verbessern, aus alltäglichen Lebensmitteln komplizierte Skulpturen herstellen und den Hunger in Regionen der Welt stillen, die keinen Zugang zu frischen, erschwinglichen Zutaten haben.
Es besteht kein Zweifel - der 3D-Druck von Lebensmitteln hat einen langen Weg zurückgelegt. Aber wie jede neue Technologie mit hohen Versprechungen ist sie alles andere als eine Silberkugel.
Die Grundlagen des 3D-Lebensmitteldrucks
Die meisten 3D-Lebensmitteldrucker sind Abscheidungsdrucker, dh sie lagern Rohstoffschichten in einem Prozess ab, der als additive Fertigung bekannt ist. Eine neuere Kategorie von 3D-Druckern - Bindedrucker - haften Materialien zusammen mit einer Art essbarem Zement.
Die neueste Generation von 3D-Lebensmitteldruckern ist viel komplizierter und kombiniert Düsen, pulverförmiges Material, Laser und Roboterarme, um Zuckerskulpturen, gemusterte Schokolade und Gittergebäck herzustellen. Ein Drucker, der ChefJet von 3D Systems, kristallisiert dünne Schichten feinkörnigen Zuckers in verschiedenen geometrischen Konfigurationen. Ein anderer, der Choc Edge von Natural Foods aus Barcelona, gibt Schokolade aus Spritzen in wunderschön schmelzenden Mustern aus.
Die meisten 3D-Lebensmitteldrucker funktionieren genau wie ihre Gegenstücke aus Kunststoff - sie extrudieren nur essbare Materialien anstelle von thermoplastischem Kleber. (Video: Foodini)Hochmoderne Drucker können noch mehr bewältigen. Der Foodini verwendet zum Beispiel frische Zutaten, die in Edelstahlkapseln geladen sind, um Lebensmittel wie Pizza, gefüllte Nudeln, Quiche und Brownies herzustellen. Die Maschine des Nudelherstellers Barilla druckt Nudeln mit Wasser und Grießmehl. Ein Prototyp von Hod Lipson, Professor für Maschinenbau an der Columbia University, stellt Nährstoffriegel und einfaches Gebäck her.
Lebensmittelproduktion
Gewerbliche Küchen, Bäckereien und Süßwaren verwenden bereits 3D-Lebensmitteldrucker, um Zeit und Mühe zu sparen.
"Es braucht jahrelange Erfahrung, aber ein Drucker macht es einfach."
Hervé Malivert, Direktor für Lebensmitteltechnologie und kulinarischer Koordinator am International Culinary Center, sagte, die Technologie sei demokratisiert. "Mit einem 3D-Drucker können Sie komplizierte Schokoladenskulpturen und schöne Stücke zur Dekoration auf eine Hochzeitstorte drucken", sagte er gegenüber Digital Trends. "Das kann nicht jeder - es braucht jahrelange Erfahrung, aber ein Drucker macht es einfach."
Paco Pérez, Küchenchef des mit zwei Michelin-Sternen ausgezeichneten Restaurants Miramar in Llançà, Spanien, hat diese Theorie bereits in die Praxis umgesetzt. Er verwendet einen Foodini, um „Formen und Stücke“ von Lebensmitteln „neu zu erstellen“, die „genau identisch“ sind, und befreit Linienköche, um andere Aufgaben zu erledigen.
Und er ist nicht der einzige. Food Ink, ein Popup-Restaurant mit 3D-Druck, wurde fast ausschließlich mit handelsüblichen Druckern hergestellt. Im Laufe einer Woche wurde alles gedruckt, von den Tischen des Restaurants bis zu den Stühlen und Lampen. Und alle Vorspeisen und Desserts, die es servierte, waren auch 3D-gedruckt; Stellen Sie sich das nicht als Farm to Table vor, sondern als Pixel to Plate.
Food Ink ist ein britisches Restaurant mit einer einzigartigen Wendung: Alles, was das Restaurant auf den Tisch legt, ist 3D-gedruckt - das Essen, die Utensilien und sogar alle Tische und Stühle. (Fotos: Lebensmitteltinte)Beim 3D-Druck von Lebensmitteln gibt es ein Massenmarktpotenzial. Der gleichnamige XYZ-Lebensmitteldrucker von XYZprinting, den das Unternehmen auf der Consumer Electronics Show 2015 in Las Vegas vorgestellt hat, stellt bereits backfertige Kekse, Pizza, Fleischpasteten und Scones für Bäckereien in China und eine australische Lebensmitteleinzelhandelskette her.
Nachhaltigkeit
Die Weltbevölkerung wird voraussichtlich bis 2050 auf geschätzte 9,6 Milliarden Menschen anwachsen, und einige Analysten gehen davon aus, dass die Lebensmittelproduktion um 50 Prozent gesteigert werden muss, um das derzeitige Niveau aufrechtzuerhalten. Es scheint klar, dass Nachhaltigkeit weniger ein „nice-to-have“ als eine Notwendigkeit wird.
Zukünftige 3D-Lebensmitteldrucker könnten verarbeitete Lebensmittel gesünder machen.
Der 3D-Druck von Lebensmitteln wird das Problem wahrscheinlich nicht lösen, könnte aber zur Lösung beitragen. Einige Experten glauben, dass Drucker, die Hydrokolloide oder Substanzen verwenden, die mit Wasser Gele bilden, verwendet werden könnten, um die Grundzutaten bekannter Gerichte durch reichlich erneuerbare Energien wie Algen, Wasserlinsen und Gras zu ersetzen.
Zu diesem Zweck hat ein Team der niederländischen Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung in Deutschland eine Druckmethode für Mikroalgen entwickelt, eine natürliche Quelle für Protein, Kohlenhydrate, Pigmente und Antioxidantien. In einer Studie fügte der Forschungsleiter Kjeld van Bommel einem Rezept für Shortbread-Kekse gemahlenen Mehlwurm hinzu. "Das Aussehen [der Würmer] hat mich abgeschreckt, aber in Form eines Kekses werde ich es essen", sagte er in einem Interview mit Popular Mechanics.
Joseph F. Coughlin, Gründer und Direktor des AgeLab am Massachusetts Institute of Technology, glaubt, dass 3D-Druck den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen senken kann. Lebensmittelgeschäfte der Zukunft könnten „Lebensmittelpatronen“ auf Lager haben, die über Jahre hinweg Bestand haben, anstatt verderbliche ganze Zutaten zu verwenden, wodurch Platz im Regal frei wird und der Transport- und Lagerbedarf verringert wird. "Die Lieferung von Produkten kann in größeren Mengen erfolgen, die leicht gelagert werden können", sagte er der New York Times.
Ein Paar Foodini 3D-Drucker, die Lebensmittel aus einem System nachfüllbarer Kapseln extrudieren, sodass Sie mit praktisch allen von Ihnen ausgewählten Zutaten drucken können. (Foto: Foodini)Ernährung
3D-Lebensmitteldrucker können mehr als nur erneuerbare, umweltfreundliche Lebensmittelgeschäfte herstellen - sie haben auch das Potenzial, die Ernährung zu revolutionieren.
In diesem Bereich steht die NASA an vorderster Front. Im Jahr 2013 experimentierte die Agentur mit Technologien, mit denen Lebensmittel auf Langzeitmissionen konserviert werden können, und vergab einen Auftrag über 125.000 US-Dollar für Forschungsarbeiten zur Innovation von Kleinunternehmen an die Systems & Materials Research Corporation (SMRC) zur Entwicklung eines 3D-gedruckten Lebensmittelsystems für Astronauten.
Zukünftige 3D-Lebensmitteldrucker könnten verarbeitete Lebensmittel gesünder machen. Lynette Kucsma, Mitbegründerin von Foodini, stellt sich Drucker vor, die nahrhaftere Fast-Food-Burger-Pastetchen mit Konservierungsstoffen herstellen.
Lipson prognostiziert, dass zukünftige Drucker in der Lage sein werden, genaue Dosierungen von Medikamenten, Vitaminen und Nahrungsergänzungsmitteln sowie Lebensmitteln zu liefern, die auf die spezifischen Kalorienbedürfnisse eines bestimmten Benutzers zugeschnitten sind.
Es geht auch nicht nur um komplexe Geometrien - in Zukunft könnte der Lebensmitteldruck es Verbrauchern ermöglichen, Lebensmittel mit einem auf ihre individuellen Ernährungsbedürfnisse zugeschnittenen Nährstoffgehalt zu drucken. (Foto: WASP) "Der Druck von Lebensmitteln könnte es Verbrauchern ermöglichen, Lebensmittel mit individuellem Nährstoffgehalt zu drucken, der auf der Grundlage biometrischer und genomischer Daten optimiert wurde", sagte Lispon gegenüber der New York Times. „Anstatt also eine Scheibe Brot von gestern aus dem Supermarkt zu essen, würden Sie auf Anfrage etwas essen, das nur für Sie gebacken wurde. Dies könnte das fehlende Bindeglied zwischen Ernährung und persönlicher Medizin und dem Essen sein, das auf Ihrem Tisch liegt. “
Der 3D-Druck von Lebensmitteln ist jedoch vielversprechend für Menschen mit Beschwerden und Allergien. In Deutschland hat eine Gruppe von Seniorenheimen die 3D-Drucktechnologie eingeführt, mit der Gemüse wie Karotten und Brokkoli in nahrhafte, leicht zu kauende, weiche Formen ihrer ursprünglichen Form püriert werden. Und WASP, eine in Italien ansässige 3D-Druckerei, testet einen Drucker, der glutenfreie Versionen beliebter Lebensmittel herstellen kann.
Hindernisse
Trotz der vielen jüngsten Fortschritte im 3D-Lebensmitteldruck muss die Branche eine Vielzahl von Herausforderungen bewältigen.
Derzeit müssen die meisten Zutaten in eine Paste umgewandelt werden, bevor ein Drucker sie bearbeiten kann, und der Druckvorgang ist normalerweise recht zeitaufwändig. "Das Drucken in Lebensmittelmaterialien ist aus technischer Sicht viel schwieriger als das Drucken von Kunststoff oder Metallen", sagte Lipson. "Sie interagieren auf sehr komplexe Weise miteinander."
Darüber hinaus sind die meisten existierenden 3D-Lebensmitteldrucker auf trockene, lagerstabile Inhaltsstoffe beschränkt, da die meisten Eiweiß- und Milchprodukte ein Verderbnisrisiko aufweisen. "Alles muss trocken sein, denn sonst müsste man sich Sorgen machen, dass etwas schief geht", sagte Malivert. "Es ist eine Frage der Gesundheit."
Dann ist da noch die Frage der Erwartungen. "Wir müssen diesbezüglich vernünftig sein", sagte Daniel Crossley, Executive Director des britischen Food Ethics Council, gegenüber Digital Trends. „Wir müssen mit dem Problem beginnen, das wir lösen und rückwärts arbeiten wollen, und versuchen, die sozialen und gesundheitlichen Auswirkungen des 3D-Lebensmitteldrucks zu verstehen. Ich glaube nicht an Neuheiten, um der Neuheit willen. “
Sogar einige in der kulinarischen Welt sind skeptisch. Tony Tantillo, Lebensmittelexperte und Mitarbeiter von CBS in New York, ist der Ansicht, dass 3D-Lebensmitteldrucker besser für Fast-Food-Gelenke geeignet sind als Privathaushalte und High-End-Restaurants. "Diese beiden Dinge sollten nicht zusammen sein", sagte er kürzlich in einem Interview. '' Gedrucktes Essen 'für eine Zeitschrift, ja. Aber zu essen? Nein, nein. "
Aber die Zeiten ändern sich. "Als die Leute zum ersten Mal von Mikrowellen hörten, verstanden sie die Technologie nicht", sagte Lynette Kucsama, CEO und Gründerin von Natural Machines, gegenüber Fortune. "Jetzt haben 90 Prozent der Haushalte Mikrowellen."