Forscher haben diesen Käsekuchen in 3D gedruckt

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Seit Jahrzehnten erforschen Forscher die Grenzen des 3D-Drucks und nutzen die Fertigungstechnik, um Konsumgüter wie Möbel und Schuhe, menschliche Organe und sogar eine Rakete herzustellen. Aber kann die industrielle Technologie genutzt werden, um ein fertig gebackenes Dessert zuzubereiten, das in Ihrer heimischen Küche hergestellt werden kann?

Ingenieure an der Columbia University Ich habe mir vorgenommen, genau das zu tun. Laut einer am Dienstag in der Fachzeitschrift NPJ Science of Food veröffentlichten Studie hat ein Team einen veganen Käsekuchen mit sieben Zutaten zubereitet, der vollständig mit einer 3D-Druckmaschine und – als neue Innovation – Lasertechnologie zusammengesetzt und gebacken wurde.

Das Experiment sei ein Schritt hin zur Entwicklung praktischer Anwendungen für den 3D-Druck in mechanisch zusammengesetzten Lebensmitteln, sagten die Forscher. Die Maschinen, die zum Erstellen und Backen eines 3D-gedruckten Desserts erforderlich sind, gibt es bereits – zumindest im New Yorker Labor von Columbia Engineering – aberEs gibt noch nicht viele Kochbücher, in denen beschrieben wird, wie die Technologie angewendet werden kann.

„Wenn diese (Technologie) auf den Markt käme, wäre das so, als hätte man einen iPod ohne MP3-Dateien“, sagte der Co-Autor der Studie, Dr. Jonathan Blutinger, Maschinenbauingenieur und Postdoktorand bei Columbia Engineering Creative Machines Lab. „Es muss also einen Ort geben, an dem man Rezepte herunterladen, eigene Rezepte erstellen und sich inspirieren lassen kann, was man mit dieser Maschine tatsächlich machen kann, damit sie wirklich groß rauskommt.“

Blutinger räumte ein, dass das Konzept des 3D-Drucks von Lebensmitteln für Menschen abschreckend sein kann.

„Mit diesem Wort (3D-Druck) ist möglicherweise ein Stigma verbunden“, sagte er gegenüber CNN. „Normalerweise denkt man beim Drucken an einen industriellen Prozess. (Aber) es ist wichtig zu erkennen, dass dies nichts anderes ist als normales Kochen, außer dass die Maschine die Zutaten nicht zerkleinert und so weiter, sondern sie im Grunde nur in Pastenform zusammensetzt.“

Der Einsatz von 3D-Druck – auch additive Fertigung genannt – zur Herstellung von Lebensmitteln ist kein neues Konzept. Es gibt ein Unternehmen, das die Technologie nutzt, um Steaks auf pflanzlicher Basis herzustellen, und Pop-up-Restaurants bieten Mahlzeiten an, die vollständig mit 3D-Druckern hergestellt werden. Ein Startup stellt 3D-gedruckten Zucker her und seine Muttergesellschaft produziert Maschinen für andere Unternehmer.

Kyle von Hasseln, CEO von Sugar Lab undCurrant 3D schrieb in einer E-Mail: „3D-gedruckte Lebensmittel können für die Verteilung von Lebensmitteln im herkömmlichen Sinne störend sein, so wie es regionale Server für das frühe Internet waren.“

Das Besondere an der Forschung von Columbia Engineering ist, dass sie Laser verwenden, um die Lebensmittel beim Drucken zu garen.

„Der Einsatz von Lasern könnte eine wichtige Entwicklung sein“, sagte von Hasseln, „weil die von ihnen erzeugte Wärme einen Phasenwechsel von pastös zu fest auslösen kann. Dieser Phasenwechsel ist natürlich beim traditionellen Backen von entscheidender Bedeutung – denken Sie an das Zubereiten eines Soufflés.“ "

Die Herstellung eines Stücks Kuchen war der nächste Schritt in den jahrelangen Bemühungen von Blutinger und seinen Kollegen, verschiedene Lebensmittel mit einer größeren Anzahl an Zutaten zu entwickeln. Seine Bemühungen begannen damit, zu lernen, wie man verschiedene Teige mit Lasern backt, und haben sich zur Entwicklung einer Maschine entwickelt, die 18 Zutaten verarbeiten und Lebensmittel gleichzeitig drucken und backen kann.

Und er sagte, die Methode sei anspruchsvoll und ermögliche es den Köchen, äußerst präzise Mengen an Zutaten zu verwenden, die von Moment zu Moment anders gebacken oder erhitzt werden könnten.

„Es funktioniert beim Drucken im Millimeterbereich hervorragend und man kann es einfach mit einer viel höheren Auflösung steuern, als man es beispielsweise mit einem Ofen oder einem Herd tun würde“, sagte er.

Es besteht auch die Möglichkeit, Lebensmittel nach den Vorlieben einer Person zuzubereiten: „Sie können jedes kleine Stück (des Käsekuchens) individuell anpassen, wenn Sie möchten.“

Für diese Studie experimentierten Blutinger und seine Kollegen mit einem veganen Käsekuchenrezept, bei dem sie Graham-Cracker-Paste und andere Zutaten kombinierten, um ein einzelnes, individuelles Stück Dessert mit Geschmacksrichtungen wie Kirsche, Banane, Erdnussbutter und Haselnussaufstrich zu kreieren. Die Herstellung einer Scheibe dauerte etwa 30 Minuten.

Was den Geschmack angeht, verglich Blutinger das Erlebnis mit Willy Wonkas Drei-Gänge-Kaugummi zum Abendessen – dem, der nach Suppe, dann nach Roastbeef und schließlich nach einem Blaubeerdessert schmeckt, das Violet Beauregarde in Roald Dahls Roman „Charlie und die Schokoladenfabrik“ lila färbt. " Blutinger sagte, sein 3D-gedrucktes Essen biete ähnliche Geschmackserlebnisse.

„Diese Wellen treffen zu unterschiedlichen Zeiten auf den Gaumen“, sagte er. „Und das ist ein wirklich cooler Teil des Druckprozesses, dass man tatsächlich Aromen im Käsekuchen lokalisieren kann.“

Wenn das Konzept des Kochens mit Lasern besorgniserregend sei, so fügte Blutinger hinzu, sei es nichts anderes als das Erhitzen von Speisen in der Mikrowelle oder das Grillen eines Gerichts in einem Ofen mit Infrarotspulen. Die meisten Zutaten, die sein Forschungsteam verwendete, wurden ebenfalls handelsüblich im Supermarkt gekauft und enthielten keine besonderen Zusatzstoffe.

Blutinger sagte jedoch, er hoffe auch, eine Ernährungsstudie durchführen zu können, um zu analysieren, wie sich das Kochen mit Lasern auf molekularer Ebene auf das Essen auswirken könnte. Er sagte, dass dies mit einer solch neuartigen Methode einen großen Beitrag dazu leisten könnte, den Komfort der Öffentlichkeit zu erhöhen.

Ein weiterer Grund, warum der 3D-Druck in Privatküchen nicht weit verbreitet ist, liegt im Preis: Diese Maschinen sind immer noch nicht billig. Das Gerät, das Blutinger und seine Kollegen zusammengebaut haben, kostete wahrscheinlich etwa 1.000 US-Dollar – ohne die Laser, die bis zu 500 US-Dollar pro Stück kosten können, sagte Blutinger. Er stellte jedoch fest, dass der Preis für Laser in den letzten Jahren erheblich gesunken sei, was teilweise auf Fortschritte bei Blu-ray-Disk-Playern zurückzuführen sei.

„Ich denke, dass der Preis für viele Menschen und aus Sicht der tatsächlichen kommerziellen Machbarkeit immer vernünftiger wird. Ich denke, dass man in den nächsten fünf Jahren oder so anfangen wird, diese Technologie zu sehen“, sagte er .

DR. Xiang Zhang, ein Forschungswissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology, der an 3D-gedruckten medizinischen Geräten arbeitet, stimmte zu, dass 3D-Lebensmitteldrucker das Potenzial haben, den Sprung vom technischen Prototyp zu einem weit verbreiteten Verbraucherprodukt zu schaffen, indem sie dem Bauplan der Produkte folgen wie Keurig-Kaffeemaschinen. Und er sagte, er sei begeistert von dem Konzept einer Maschine, die Lebensmittel während des Kochens drucken kann.

Dennoch „gibt es Herausforderungen, die gelöst werden müssen“, fügte er hinzu. „Man muss die Kosten auf ein Niveau senken, das für die meisten Menschen akzeptabel ist. Und dann muss das Essen akzeptabel schmecken.

Es gebe Anreize für die Übernahme dieser Kochmethode, sagte Blutinger. Er stellte fest, dass der 3D-Druck es ernährungsbewussten Essern ermöglichen kann, Lebensmittel mit präzisen Kalorienzahlen oder Kohlenhydrat-, Fett- und Zuckergehalten herzustellen. Die Methode könnte auch Menschen helfen, die unter Essstörungen wie Dysphagie oder Schluckbeschwerden leiden, schlug er vor.

Aber Blutinger räumte ein, dass ein Teil seiner Besessenheit, den 3D-Druck in der kulinarischen Welt anzuwenden, auf seinem angeborenen Wunsch als Ingenieur nach Innovation beruht.

„Ich denke, es besteht immer der Wunsch, Software auf zuvor analoge Technologien zu integrieren“, sagte er.

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