دانشمندان به روش همزمان پخت و پرینت سه‌بعدی مرغ پی بردند

این سناریو را تصور کنید: پس از یک روز طولانی به خانه می‌آیید و تنها با فشردن چند دکمه، یک وعده مرغ پرینت‌ سه‌بعدی‌شده‌ی خانگی را دریافت می‌کنید. این فناوری می‌تواند مایکروویوها و غذاهای منجمد را منسوخ کند. مهندسان دانشگاه کلمبیا در تلاش بوده‌‎اند تا این رؤیا را به واقعیت تبدیل کنند و حالا توانسته‌اند لایه‌های مرغ را هم‌زمان به‌صورت سه‌بعدی پرینت کنند و بپزند. دستاورد پژوهشگرها در مجله‌یnpj Science of Foodمنتشر شده است. قطعا این دستاورد در سطح رپلیکاتور سریالپیشتازان فضانیست که می‌توانست وعده‌های کاملی را ترکیب کند؛ اما آغاز راه است.

هوب لیپسون، یکی از مؤلفان پژوهش، آزمایشگاه Creative Machines را در دانشگاه کلمبیا راه‌اندازی کرد. پژوهش‌های پرینت سه‌بعدی در این آزمایشگاه انجام می‌شوند. تیم او در سال ۲۰۰۷، چاپ سه‌بعدی آیتم‌های غذایی را با استفاده از سیستم شخصی Fab@Home برای ایجاد اشیای قابل خوردن سه‌بعدی طراحی کرد که دارای ترکیب‌هایی مثل رویه‌ی خامه‌ای کیک، شکلات، پنیر فراوری‌شده و کره‌ی بادام‌زمینی بود؛ اما دستگاه‌های تجاری که بتوانند به‌صورت هم‌زمان لایه‌های غذایی را چاپ کنند و بپزند هنوز ساخته‌ نشده‌اند. همچنین پژوهش‌هایی در زمینه‌ی پختن غذا با لیزر انجام شده است و تیم لیپسون این پژوهش‌ها را شاخه‌ای امید‌بخش برای آینده می‌داند. به گفته‌ی جاناتان بلوتینگر، یکی از مؤلفان این پژوهش:

پرینترها می‌توانند مواد اولیه‌ را با دقتی میلی‌متری تولید کنند؛ اما هنوز روش پختی با این دقت وجود ندارد. پخت‌وپز برای توسعه‌ی خاصیت غذایی، طعم و بافت بسیاری از غذاها ضروری است و ما هم به دنبال توسعه‌ی روشی برای کنترل دقیق این ویژگی‌ها با لیزر هستیم.

پژوهشگرها از لیزر دیودی آبی (۵ تا ۱۰ وات) به‌عنوان منبع اصلی پخت‌وپز استفاده کردند؛ اما در لیزر در دماهای نزدیک و میانه‌ی مادون‌ قرمز و دمای اجاق معمولی را هم آزمایش کرده‌اند. دانشمندان برای این آزمایش، یک سینه‌ی مرغ خام را از فروشگاهی خریداری و سپس برای رسیدن به بافتی نرم و یکپارچه، آن را در غذاساز پوره کردند. آن‌ها هرگونه تاندون را از مرغ حذف و نمونه‌ها را قبل از بسته‌بندی برای محفظه‌های سرنگی پرینت سه‌بعدی، مجدداً بسته‌بندی کردند. دستگاه پخت مجهز به یک لیزر پرقدرت دیودی، مجموعه‌ای از گالوانومترهای آینه‌ای (دستگاه‌هایی که جریان الکتریکی را از طریق انحراف پرتوهای نوری کشف می‌کنند)، یک نگه‌دارنده برای پرینت سه‌بعدی سفارشی، پوشش لیزری و سینی قابل حذف مجهز بود که مرغ پرینت‌ سه‌بعدی‌شده روی آن قرار می‌گرفت. به گفته‌ی مؤلفان:

دیود لیزری در طول پخت اولیه روی نگه‌دارنده‌ی پرینت‌شده نصب می‌شود؛ اما با پیشروی آزمایش، لیزر به‌صورت عمودی روی سر مکانیزم خروج نصب می‌شود. این تنظیمات باعث می‌شود روی یک دستگاه پرینت و پخت مواد اولیه را انجام بدهید.

پژوهشگرها همچنین پخت و پرینت مرغ را پس از بسته‌بندی آن در بسته‌های پلاستیکی آزمایش کرده‌اند.

^{چپ: نمایی نزدیک از مرغ خام پوره شد که در الگوهای مربعی از پرینتر غذایی چاپ می‌شود راست: پرتوی لیزر آبی از طریق مجموعه‌ای از گالوانومترهای آینه‌ای به نمونه‌ی مرغ خام هدایت می‌شود.}

اما نتیجه چه شد؟ رطوبت مرغ پخته‌شده با لیزر، دو برابر مرغ پخته‌شده با روش‌های معمولی بود و همچنین خیلی کمتر از مرغ معمولی کوچک شده بود (نیم برابر)؛ درحالی‌که طعم خود را حفظ کرده بود؛ اما انواع مختلف لیزرها نتایج متفاوتی تولید کردند. برای مثال لیزر آبی گزینه‌ی ایده‌آلی برای پخت داخل مرغ است؛ درحالی‌که لیزرهای مادون قرمز در پختن و سرخ کردن سطحی عملکرد بهتری دارند. برای بسته‌ی بندی پلاستیکی مرغ، لیزر آبی کمی مرغ را برشته کرد؛ اما لیزر مادون قرمز در برشته کردن مرغ بسته‌بندی‌شده عملکرد بهتری داشت. پژوهشگرها همچنین توانستند سطح مرغ بسته‌بندی‌شده را در الگویی مشابه گریل برشته کنند. به گفته‌ی مؤلفان:

دقت در مقیاس میلی‌متری باعث می‌شود پرینت و پخت یک برگر با درجات پخت متفاوت با الگوهای نواری، شطرنجی و دیگر الگوهای متداول امکان‌پذیر شود. گرمای لیزر می‌تواند غذاهای موجود در یک بسته‌بندی عایق را هم بپزد و برشته کند و به این ترتیب با کاهش آلودگی میکروبی به شکل چشمگیری عمر غذاهای پخته را طولانی کند. این روند تأثیر زیادی بر کاربردهای تجاری غذاهای بسته‌بندی‌ دارد.

پژوهشگرها برای اطمینان از اینکه مرغ سه‌بعدی برای مخاطبان جذاب است، نمونه‌هایی از مرغ پرینت‌ سه‌بعدی‌شده و پخته‌شده با لیزر و نمونه‌هایی از مرغ پخته‌شده به روش معمولی را به دو نفر دادند. هر دو تست‌کننده مرغ پخته‌شده با لیزر را به مرغ معمولی ترجیح دادند؛ زیرا خشکی و حالت لاستیکی آن کمتر بود و بافت جذاب‌تری داشت. یکی از تست‌کننده‌ها متوجه شد مرغ با لیزر پخته شده است و به طعم فلزی اندکی اشاره کرد که بر اثر پخت با لیزر ایجاد شده بود. بر اساس مشاهدات این تست‌کننده:

مراجعه به دندان‌پزشک و پر کردن دندان را در نظر بگیرید. آن‌ها از لیزر برای عایق‌بندی دندان‌ها استفاده می‌کنند و بویی که احساس می‌کنید، بویی صنعتی است. در این نمونه هم بویی احساس می‌کنید که در مرغ معمولی وجود ندارد.

مؤلفان به توسعه‌ی روش خود برای دیگر سیستم‌های غذایی از جمله گوشت حیوانات دیگر یا غلات امیدوار هستند. در واقع گرم کردن لیزری مواد غله‌‌ای که آب بیشتری جذب می‌کنند، می‌تواند سرعت از بین رفتن رطوبت و برشته شدن دانه‌ها را در طول پخت افزایش بدهد.

پژوهشگرها امیدوار هستند برای تحقیقات‌ آینده به جستجوی روش‌هایی برای استفاده از طول‌موج‌های مختلف لیزری بپردازند تا بتوانند به‌صورت هم‌زمان به پخت داخلی و سطحی برسند. آن‌ها همچنین می‌خواهند آلودگی بین لایه‌های پرینت‌شده به‌صورت خام و لایه‌های پخته‌شده را به حداقل برسانند و نرم‌افزاری برای کاربران توسعه بدهند تا بتوانند وعده‌ی پرینت‌ سه‌بعدی خود را در آینده بسازند. به گفته‌ی لیپسون:

در حال حاضر از چیزی به نام CAD غذایی محرومیم که نوعی فتوشاپ برای غذا است. به نرم‌افزار سطح بالایی نیاز داریم که به افراد غیر برنامه‌نویس اجازه بدهد غذاهای مورد علاقه‌شان را طراحی کنند. همچنین به جایی برای اشتراک‌گذاری دستورالعمل‌های غذایی دیجیتال نیاز داریم.