Dali byste si amarouny? Brzy už to možná vůbec nebude nepředstavitelné. Jen místo vědecké expedice z budoucnosti, kterou na Zemi vyslal Centrální mozek lidstva, je člověku připraví 3D tiskárna.
Že nejde o žádné sci-fi dokládá článek zveřejněný v časopise Nature. Vědecký tým pod vedením Jonathana Blutingera, postdoktoranda z katedry strojního inženýrství na Kolumbijské univerzitě v New Yorku, jehož výzkum je zaměřený na digitální vaření a modelování potravin, v něm popsal, jak se jim podařilo vytvořit koláč složený ze sedmi ingrediencí prostřednictvím 3D tisku.
Byl poživatelný, i když na michelinskou hvězdu by aspirovat nemohl. Ale to ani nebylo cílem vědeckého pokusu. Ten měl dokázat, že podoba 3D tiskového vaření by se mohla stát novou variantou, jak nasytit planetu a nabídnout i další možné výhody tohoto způsobu přípravy pokrmů.
Kašička a prášek
Tvorba jídla prostřednictvím 3D tiskáren není takovým šílenstvím, jak se na první pohled může zdát, i když se jedná o technologii, která se primárně používá pro tvorbu modelů a součástek. Ostatně nejrůznější využití této technologie existuje v potravinářství už v současnosti – ať už v podobě 3D tiskáren těstovin nebo automatických dekoratérů dortů.
Blutingerův tým definoval tištěné jídlo jako „kontrolované ukládání přísady,“ kterou může být cokoli, co je vytláčeno jako pasta (např. Nutella, arašídové máslo, zeleninové pyré, hořčice, mleté hovězí maso, kuřecí nugety). Řada v současnosti existujících průmyslově zpracovaných potravin tuto definici splňuje.
Cílem vědeckého projektu bylo ukázat, že 3D tisk má potenciál způsobit revoluci v kuchyni tím, že promění kazety s potravinářskou kašovitou směsí různých látek a práškem na jedlá a jednoho dne třeba i chutná a lákavá jídla.
Vaříme s laserem
Omezení současných 3D tiskáren potravin spočívá v počtu ingrediencí, které je možné najednou použít, a také ve způsobu přípravy jídla, když jsou jednotlivé složky dány dohromady. Přesné vaření je podle vědců z Kolumbijské univerzity druhou zásadní podmínkou. Zatímco 3D tiskárny umožňují vkládat přísady s milimetrovou přesností, žádné komerční varné zařízení nemá schopnost ohřevu se stejným stupněm kontroly.
Právě tento nedostatek omezuje možnosti těchto zařízení tisknout produkty z více ingrediencí jako jsou maso a obilné produkty najednou, protože různé potraviny vyžadují pro optimální přípravu různou dobu a teplotu. Aby se vědecký tým popasoval s výzvou přesného vaření, použil lasery, které se ukázaly jako účinné při vaření z různých potravinářských složek.
Proces 3D tiskového vaření tak byl podobný modelování taveného nanášení (FDM). Tento proces 3D tisku využívá spojité vlákno z termoplastického materiálu. Vlákno je přiváděno z velké cívky přes pohyblivou vyhřívanou tiskovou extruderovou hlavu a je ukládáno na rostoucí materiál. Spojován bývá s výrobou plastových dílů, ale díky tomu, že pracuje s práškovým lůžkem a pojivem, je možné jej použít i při 3D tisku jídla.
Narozdíl od FDM ale stroj týmu Jonathana Blutingera také umí tepelně zpracovávat nanesené přísady pomocí diodových laserů a jeho tisková tryska je výrazně větší s vnitřním výstupním průměrem 1,5 mm. Důležité také bylo použití modrého laseru (pracujícího při 445 nm) a blízkého infračerveného laseru (pracující při 980 nm) jako přesných topných zařízení, která se jevila jako optimální technologie vaření pro tenkovrstvé přísady. Světlo, které tyto lasery vydávají, lze totiž přesně zaměřit a ovládat pro vlastní vaření.
PŘEČTĚTE SI: Prototyp kultivovaného masa je hotový. Mewery ho vyvinulo kombinací buněk prasat a mikrořas
Šťastných sedm
Vědecký tým si vytkl vytvořit něco poživatelného ze sedmi různých přísad. K dispozici byly grahamové sušenky, arašídové máslo, nutella, jahodový džem, banánové pyré, třešňová pomazánka a poleva. Jako výsledný produkt byl zvolený koláč. Aby jej bylo možné vyrobit pomocí 3D tisku, musely být všechny přísady transformovány do hmoty, která se podobá pastě. U nutelly, arašídového másla, polevy a třešňové pomazánky nebyla žádná další úprava nutná. Banány bylo nezbytné rozmačkat, aby prošly přes trysku injekční stříkačky. Grahamové sušenky se smíchaly s máslem a vodou, aby z tohoto koktejlu vznikla pasta.
Posléze bylo všech sedm ingrediencí vloženo do 3D tiskárny a následoval tisk ve vrstvách do tvaru koláče. Jako po másle ale všechno rozhodně nešlo. Prvních sedm pokusů se nepovedlo. První pokus sice začal docela dobře, ale jak tiskárna postupně vytvořila dezert, vystříkla jednu vrstvu a pak další, výtvor začal klesat, než se tiše zhroutil do neforemné hmoty.
Na osmý pokud vědci vyladili nastavení tak, že trefili správný tvar a tloušťku pro různé vrstvy, aby se koláč znovu nezhroutil a vypadal, jak vypadat má. Korpus tvořil mix založený na grahamové sušence, vnitřní náplň nutella a arašídové máslo obsahující banán, třešňovou pomazánku a polevu. Povedlo se tak vytvořit dezert prostřednictvím softwaru bez jakéhokoli lidského zásahu.
Během opakovaných pokusů došli výzkumníci k závěru, že jednotlivé potravinářské ingredience je potřeba klasifikovat jako „strukturální“ nebo „výplňové“ složky na základě viskoelastických vlastností. Proto je nezbytné je přesně umístit do konstrukčního modelu, aby se eliminovaly chyby způsobené tiskem. S každým dalším tiskem také do svého modelu začleňovali více strukturních složek, které se staly základní ingrediencí pro každou vrstvu sestavy.
Design tisku jídla se tak podobal stavbě domu, kde jsou základem podlahy, stěny a stropy (grahamové sušenky) a vnitřní místnosti (nutella, arašídové máslo) obsahovaly měkčí přísady (banán, poleva, pomazánka). Při svých pokusech také vědci zjistili, že přísady, které vykazují vyšší míru vytlačování – průtok přísady – mají také tendenci být viskóznější a tvoří větší část konečného tištěného produktu.
3D tisk jako budoucnost stravování
„Rozhodně to chutnalo jako něco, co jsem předtím nezkusil," uvedl po ochutnání výsledného produktu lídr vědeckého týmu Blutinger. „Spíš mě to bavilo, ale není to konvenční mix. A my nejsme michelinští kuchaři,“ doplnil těžko rozporovatelný fakt.
„Koláč je to nejlepší, co teď můžeme předvést, ale 3D tiskárna toho umí mnohem víc,“ konstatoval Blutinger s tím, že technologie umí tisknout jídlo i z kuřecího a hovězího masa, zeleniny nebo sýra. Prostě ze všeho, co lze proměnit na pastu, tekutinu nebo prášek.
Tištěné jídlo je dle Blutingera možnou budoucností stravování i proto, že možnosti softwaru i hardwaru to v současnosti už umožňují. „Vize je mít tiskárnu na potraviny spojenou s laserovým vařičem Může tak vzniknout kuchyňský spotřebič na jednom místě,“ uzavřel Blutinger.
Podle vědců z Kolumbijské univerzity by 3D tisk do budoucna mohl umožnit kontrolovat obsah živin v jídle a také nabídnout možnost připravit konkrétně uzpůsobené jídlo. Tisk jídla by také mohl pomoci lidem s polykáním a jinými poruchami trávení, případně se sledováním a kontrolou kalorií, jež takto vytvořená strava obsahuje. Výhodou vaření pomocí 3D tisku má být i omezení kontaktu člověka s potravinami, čímž by se zabránilo možnému šíření nemocí.
