Лазеры и 3D-принтер создали обед из трех блюд

Группа американских инженеров под руководством Джонатана Блутингера в лаборатории впервые приготовила на 3D-принтере полноценный обед из трех блюд, включающих четырнадцать ингредиентов.

Это стало возможным благодаря уникальному методу, известному как многоволновая лазерная кулинария, который кардинально меняет представление о том, как выглядит процесс приготовления пищи.

Главный вызов пищевой 3D-печати

Долгое время пищевая 3D-печать оставалась на уровне создания замысловатых украшений из шоколада или сахарной глазури. Ученые и инженеры легко справлялись с формой, но сталкивались с практически непреодолимым препятствием – текстурой. Большинство существующих 3D-принтеров работает с пастами, порошками или гелями, которые после печати часто требуют дополнительной термической обработки в традиционной печи. В результате конечный продукт обладает однородной, часто клейкой или резиноподобной консистенцией, которая мало напоминает привычную нам еду.

Потребитель может быть впечатлен внешним видом напечатанного стейка или куска торта, но разочаруется в первый же момент пережевывания. Именно текстура становится ключевым фактором, определяющим, приживется ли новая технология на рынке. Для достижения нужной вязкости инженерам приходилось добавлять в пищевые чернила различные добавки, что исключало здоровое питание.

Многоволновое текстурирование

Прорыв совершила команда, которую возглавил Джонатан Блутингер, бывший ученый Колумбийского университета, а ныне старший инженер-конструктор нью-йоркской компании Smart Design. Исследователи предложили радикально иное решение – готовить пищу непосредственно в процессе печати, используя не грубый нагрев духовки, а точечное воздействие лазеров. Эта технология, названная многоволновым текстурированием, ранее применялась в других областях, например, для обработки кремниевых подложек в солнечных элементах.

Суть метода заключается в использовании лазеров, работающих на разных длинах волн: синего (445 нм), ближнего и среднего инфракрасного — 980 нм и 10,6 мкм соответственно. В отличие от духового шкафа, который прогревает продукт неравномерно, снаружи внутрь лазерные импульсы способны доставлять точное количество энергии на строго заданную глубину. Это позволяет выборочно воздействовать на каждый новый слой пищевого материала, наносимого принтером. Таким образом, инженеры получили возможность программировать эластичность, упругость и жевательность для разных частей одного и того же блюда.

Как объясняет Блутингер, модуляция частоты лазерного воздействия на печатные слои дает беспрецедентный контроль над внутренней структурой. По сути, процесс приготовления превращается в инженерную задачу, где конечные параметры текстуры можно рассчитать программно еще до начала печати.

Эксперимент с тестом и демонстрационный обед

Для проверки эффективности метода ученые провели серию экспериментов с тестом для крекеров Грэма. Одну партию образцов приготовили традиционным способом в духовке, а другую – обработали лазерными импульсами с разной частотой. Сравнительный анализ показал существенную разницу. Образцы, приготовленные с помощью лазера, достигали максимальной эластичности при средних уровнях деформации. В то же время тесто из духовки становилось упругим лишь при значительном сжатии, что свидетельствовало о менее контролируемой и однородной структуре.

Успех эксперимента вдохновил исследователей на более амбициозную демонстрацию. Они создали, по их словам, самый сложный на сегодняшний день гастрономический объект, напечатанный на 3D-принтере, – обед из трех блюд. Хоть точный состав последних не раскрывается, сам факт использования четырнадцати ингредиентов говорит о высокой сложности проекта.

Перспективы лазерной кулинарии

Джонатан Блутингер видит в своей технологии потенциал для решения целого ряда задач. Во-первых, это персонализированное питание. Программное управление процессом позволяет легко адаптировать состав и текстуру блюд под конкретные потребности человека: лечебные диеты, спортивное питание или индивидуальные вкусовые предпочтения. Во-вторых, технология может стать мощным инструментом в развитии рынка альтернативных растительных продуктов.

Кроме того, метод многоволнового текстурирования дает возможность печатать еду на месте, по требованию, сокращает логистические цепочки, уменьшает количество отходов и исключает необходимость сложной фабричной переработки. Еду будущего можно будет создавать не на гигантских комбинатах, а в локальных цифровых мини-пекарнях или даже в домашних условиях.