تاریخ انتشار : ۱۳۹۴/۰۴/۰۳ ساعت ۱۳:۰۷
کد مطلب : ۸۱۹۳۸
راهی برای مقابله با فقر غذایی
غذاهایی با چاشنی سه‌بعدی
گروه فناوری: در سال‌های اخیر، حوزه طراحی و ساخت چاپگرهای سه‌بعدی با شتاب زیادی در حال پیشرفت است و گاهی خبری در مورد ساخت نوعی جدید از این دستگاه‌ها را می‌شنویم.
تاکنون انواع چاپگرهای سه‌بعدی برای ساخت اشیای مختلف از جنس پلاستیک، چوب و فلز به بازار آمده‌اند و البته هر روز بر دامنه تنوع کاربردهای آنها نیز افزوده می‌شود.
یکی از جذاب‌ترین حوزه‌هایی که چاپگرهای سه‌بعدی بتازگی به آن راه یافته‌اند، حوزه تهیه انواع خوراکی است. تاکنون چند شرکت دانش‌بنیان از سراسر جهان موفق به طراحی مدلهای گوناگونی از چاپگرهای سه‌بعدی ویژه مواد غذایی شده‌اند. این چاپگرها با داشتن عملکردهای گوناگون می‌توانند آینده صنایع غذایی و حتی تهیه انواع خوراکی در خانه را دگرگون کنند.
انواع چاپگرهای سه‌بعدی
بیشتر چاپگرهای سه‌بعدی با قرار دادن تدریجی لایه‌های مختلف روی هم، جسم مورد نظر را می‌سازند. این شیوه در اصطلاح «ساخت افزودنی» (additive manufacturing) نام دارد. در واقع در این شیوه، لایه‌های مختلف روی هم افزوده می‌شوند و در نهایت، ساختار مورد نظر ایجاد خواهد شد. این چاپگرهای سه‌بعدی به کارتریجی (مشابه کارتریج چاپگرهای معمولی متنی) مجهز هستند که در آن، ماده اولیه مورد نظر (نظیر دانه‌های پلیمری) موجود است. البته یک نوع دیگر از چاپگرهای سه‌بعدی نیز وجود دارد که در آن، با استفاده از نوعی چسب ویژه، لایه‌های مختلف به هم چسبانده می‌شود. این نوع از دستگاه‌های پرینت سه‌بعدی را نیز در اصطلاح «چاپگرهای متصل‌کننده» (binding printer) می‌نامند.
پرینت سه‌بعدی غذا
اما ساخت یک خوراکی تفاوت‌های زیادی با یک مجسمه پلیمری یا یک عروسک چوبی دارد. در نمایشگاهی که چندی پیش در زمینه چاپگرهای سه‌بعدی در نیویورک برگزار شد، چند نوع چاپگر سه‌بعدی ویژه مواد خوراکی عرضه شد که همه آنها در یکی از سه دسته اصلی پرینت با دماغه برون‌ریز، ماده پودر مانند و لیزر قرار می‌گرفتند.
در شیوه «دماغه برون ریز» (nozzle)، مواد مورد نظر از طریق یک دهانه ریز و همانند سرنگ روی سطح مورد نظر ریخته می‌شود. این شیوه بویژه در زمینه تزئین انواع کیک با شکلات یا مواد مایع رنگی و همچنین ساخت برخی خوراکی‌های شیرین کاربرد زیادی دارد. در شیوه پودری هم، مواد اولیه به‌صورت پودر موجود است و بتدریج خوراکی مورد نظر را می‌سازد. البته در بیشتر موارد، این ماده باید پیش از مصرف پخته شود. در این روش می‌توان برخی خوراکی‌ها نظیر پیتزا، کلوچه یا نان را تولید کرد.
مشتریان پیشگام
با این‌که حوزه چاپگرهای سه‌بعدی در زمینه مواد خوراکی عمر چندانی ندارد و درنتیجه هنوز به اندازه کافی به بلوغ نرسیده است، اما این محصولات توانسته در همین مدت کوتاه مشتریانی را برای خود دست و پا کند. خانه‌های سالمندان در آلمان یکی از نخستین خریداران این چاپگرهای سه‌بعدی هستند. بسیاری از سالمندان برای جویدن مواد غذایی مشکل دارند و به همین دلیل، انواع غذاها باید به‌صورت پوره (رنده شده و نیمه مایع) به آنها داده شود. اما غذاهای پوره شده ظاهرا چندان جذابیت ندارند و به همین دلیل، برخی سالمندان از خوردن آن امتناع می‌کنند و این امر درنهایت به سوء‌تغذیه و بروز مشکلاتی جسمی برای آنها می‌انجامد.
در اینجاست که چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند نقش مهمی ایفا کنند. نوعی از چاپگر سه‌بعدی می‌تواند مواد پوره شده هویج، نخود فرنگی و کلم را با نوعی چسب ویژه خوراکی به هم متصل کرده و آن را به شکلی جذاب درآورد. در حال حاضر بیش از هزار مرکز نگهداری از سالمندان در آلمان از این فناوری برای بهبود تغذیه این افراد استفاده می‌کند.
راهی برای مقابله با فقر غذایی
بسیاری از ساکنان کشورهای فقیر ازجمله برخی کشورهای آفریقایی به دلیل نبود منابع غذایی کافی، دچار سوء‌تغذیه هستند و این وضعیت به بروز انواع مشکلات برای آنها انجامیده است. اما شاید بتوان روزی را متصور شد که فناوری‌های نوین بتواند تا حدی از حجم این مشکلات بکاهد. در حال حاضر برخی کارشناسان در حال طراحی دستگاه‌هایی خاص هستند که بتواند انواع مختلفی از مواد اولیه بسیار ارزان‌قیمت (نظیر علف‌های هرز، جلبک‌های دریایی، انواع حشرات یا حتی انواع کرم خاکی) را به مواد خوراکی تبدیل کنند. با این‌که تصور خوردن این مواد برای بسیاری از افراد بسیار چندش‌آور است، اما شاید در آینده چاپگرهای سه‌بعدی بتوانند آنها را در قالبی جذاب به مصرف‌کننده ارائه کنند. به‌این‌ترتیب شاید بتوان تا حدی از بار فقر غذایی موجود در مناطق محروم دنیا کاست.
افزون بر این، برخی دیگر از کارشناسان پیش‌بینی کرده‌اند شاید در آینده چاپگرهایی ساخته شود که کارتریج آنها دربردارنده روغن و موادی با تاریخ مصرف طولانی‌مدت و دوام بیش از 30 سال باشد. در این صورت نه‌تنها شاهد کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی تولید انواع مواد غذایی خواهیم بود، بلکه می‌توان به منابعی تجدیدپذیر برای جمعیت رو به افزایش جهان دست یافت.
راهی برای تغذیه مناسب
اما این فقط کشورهای نیازمند نیستند که می‌توانند از مزایای چاپگرهای سه‌بعدی ویژه موادغذایی بهره‌مند شوند، بلکه این دستگاه‌ها می‌تواند برای بسیاری دیگر از ساکنان زمین نیز سودمند باشد. یکی از کاربردهای احتمالی چاپگرهای سه‌بعدی در آینده می‌تواند تهیه انواع موادغذایی بر اساس نیاز بدنی فرد باشد. بسیاری از افراد به دلیل وضعیت جسمی خاص خود، نیاز بیشتری به برخی ریزمغذی‌ها (نظیر انواع مواد معدنی) دارند. با بهره‌گیری از چاپگرهای سه‌بعدی شاید یک کاربر بتواند جزئیات ریز مغذی‌های به کار رفته در غذای خود را تعیین کند. برای نمونه، فردی که دچار کمبود آهن است، می‌تواند برنامه تهیه غذایی با محتوای بالای آهن را به چاپگر ویژه خود بدهد.
این کار نه‌تنها می‌تواند به تهیه انواع خوراکی براساس نیاز ویژه افراد کمک کند، بلکه با کاهش انواع افزودنی‌های شیمیایی موجود در مواد غذایی بازاری، راه را برای تندرستی بیشتر فرد هموار می‌کند.
دشواری‌های چاپ سه‌بعدی غذا
با وجود جذابیت‌های موجود در زمینه چاپ سه‌بعدی انواع خوراکی، این حوزه آن قدرها هم که به نظر می‌رسد ساده نیست. نخستین دشواری موجود در این زمینه به سرعت تولید مربوط می‌شود. اکنون انواع چاپگرهای سه‌بعدی کربنی می‌توانند اشیای مختلفی را در مدتی کوتاه تهیه کنند. با این حال، تهیه یک خوراکی نیازمند روی هم قرار گرفته شدن لایه‌های متعدد و زیاد است و در نتیجه زمان زیادی از کاربر گرفته می‌شود.
با این‌که عملکرد برخی چاپگرهای سه‌بعدی غذایی نظیر آنهایی که با استفاده از شکلات مواد غذایی را تزئین می‌کنند ساده است، اما برخی چاپگرهای سه‌بعدی عملکردی به مراتب پیچیده‌تر خواهند داشت. برای نمونه چندی پیش دانشمندان موفق به تولید گوشت مصنوعی در آزمایشگاه شدند. بی‌تردید اگر روزی چاپگری سه‌بعدی برای این کار طراحی شود، عملکرد آن بسیار پیچیده و زمانبر خواهد بود.
داستان علمی ـ تخیلی یا واقعیت آینده؟
شاید در برخی فیلم‌های علمی- تخیلی دیده باشید که قهرمان داستان با فشار یک دکمه می‌تواند یک گوجه فرنگی یا کاهو را با دستگاهی عجیب و غریب تولید کند. با این‌که این تصاویر بسیار دور از ذهن به نظر می‌رسد، اما دانشمندان چنین فناوری‌هایی را دور از دسترس بشر نمی‌دانند. بتازگی یک شرکت دانش بنیان به نام «مدرن میدو» (Modern Meadow) بودجه‌ای 10 میلیون دلاری برای مطالعه در مورد تهیه انواع مواد زیستی ویژه چاپگرها دریافت کرده است. منظور از مواد زیستی ویژه چاپگرها، انواعی از مواد طبیعی و مصنوعی است که با قرار دادن آنها در کارتریج یک چاپگر سه‌بعدی و ترکیب آنها به نسبتی خاص، شاهد تولید انواع خوراکی‌ها نظیر میوه و گوشت هستیم.
با این‌که این روند شاید ساده به نظر برسد، اما در واقع پیچیدگی‌های زیادی دارد. برای نمونه برای ساخت یک گوجه‌فرنگی به میلیون‌ها ماده اولیه مختلف نیاز داریم. اما آیا می‌توانیم این کار را فقط با تعداد محدودی از مواد زیستی به انجام برسانیم؟ بسیاری از نوآوری‌هایی که امروزه از آنها استفاده می‌کنیم، تا چند دهه پیش ناممکن شمرده می‌شدند. به همین دلیل شاید همه این پیش‌بینی‌ها در مورد چاپگرهای سه‌بعدی ویژه تهیه موادغذایی در آینده‌ای نه چندان دور به حقیقت بپیوندد.
یکی از جذاب‌ترین حوزه‌هایی که چاپگرهای سه‌بعدی بتازگی به آن راه یافته‌اند، حوزه تهیه انواع خوراکی است. تاکنون چند شرکت دانش‌بنیان از سراسر جهان موفق به طراحی مدلهای گوناگونی از چاپگرهای سه‌بعدی ویژه مواد غذایی شده‌اند. این چاپگرها با داشتن عملکردهای گوناگون می‌توانند آینده صنایع غذایی و حتی تهیه انواع خوراکی در خانه را دگرگون کنند.
انواع چاپگرهای سه‌بعدی
بیشتر چاپگرهای سه‌بعدی با قرار دادن تدریجی لایه‌های مختلف روی هم، جسم مورد نظر را می‌سازند. این شیوه در اصطلاح «ساخت افزودنی» (additive manufacturing) نام دارد. در واقع در این شیوه، لایه‌های مختلف روی هم افزوده می‌شوند و در نهایت، ساختار مورد نظر ایجاد خواهد شد. این چاپگرهای سه‌بعدی به کارتریجی (مشابه کارتریج چاپگرهای معمولی متنی) مجهز هستند که در آن، ماده اولیه مورد نظر (نظیر دانه‌های پلیمری) موجود است. البته یک نوع دیگر از چاپگرهای سه‌بعدی نیز وجود دارد که در آن، با استفاده از نوعی چسب ویژه، لایه‌های مختلف به هم چسبانده می‌شود. این نوع از دستگاه‌های پرینت سه‌بعدی را نیز در اصطلاح «چاپگرهای متصل‌کننده» (binding printer) می‌نامند.
پرینت سه‌بعدی غذا
اما ساخت یک خوراکی تفاوت‌های زیادی با یک مجسمه پلیمری یا یک عروسک چوبی دارد. در نمایشگاهی که چندی پیش در زمینه چاپگرهای سه‌بعدی در نیویورک برگزار شد، چند نوع چاپگر سه‌بعدی ویژه مواد خوراکی عرضه شد که همه آنها در یکی از سه دسته اصلی پرینت با دماغه برون‌ریز، ماده پودر مانند و لیزر قرار می‌گرفتند.
در شیوه «دماغه برون ریز» (nozzle)، مواد مورد نظر از طریق یک دهانه ریز و همانند سرنگ روی سطح مورد نظر ریخته می‌شود. این شیوه بویژه در زمینه تزئین انواع کیک با شکلات یا مواد مایع رنگی و همچنین ساخت برخی خوراکی‌های شیرین کاربرد زیادی دارد. در شیوه پودری هم، مواد اولیه به‌صورت پودر موجود است و بتدریج خوراکی مورد نظر را می‌سازد. البته در بیشتر موارد، این ماده باید پیش از مصرف پخته شود. در این روش می‌توان برخی خوراکی‌ها نظیر پیتزا، کلوچه یا نان را تولید کرد.
مشتریان پیشگام
با این‌که حوزه چاپگرهای سه‌بعدی در زمینه مواد خوراکی عمر چندانی ندارد و درنتیجه هنوز به اندازه کافی به بلوغ نرسیده است، اما این محصولات توانسته در همین مدت کوتاه مشتریانی را برای خود دست و پا کند. خانه‌های سالمندان در آلمان یکی از نخستین خریداران این چاپگرهای سه‌بعدی هستند. بسیاری از سالمندان برای جویدن مواد غذایی مشکل دارند و به همین دلیل، انواع غذاها باید به‌صورت پوره (رنده شده و نیمه مایع) به آنها داده شود. اما غذاهای پوره شده ظاهرا چندان جذابیت ندارند و به همین دلیل، برخی سالمندان از خوردن آن امتناع می‌کنند و این امر درنهایت به سوء‌تغذیه و بروز مشکلاتی جسمی برای آنها می‌انجامد.
در اینجاست که چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند نقش مهمی ایفا کنند. نوعی از چاپگر سه‌بعدی می‌تواند مواد پوره شده هویج، نخود فرنگی و کلم را با نوعی چسب ویژه خوراکی به هم متصل کرده و آن را به شکلی جذاب درآورد. در حال حاضر بیش از هزار مرکز نگهداری از سالمندان در آلمان از این فناوری برای بهبود تغذیه این افراد استفاده می‌کند.
راهی برای مقابله با فقر غذایی
بسیاری از ساکنان کشورهای فقیر ازجمله برخی کشورهای آفریقایی به دلیل نبود منابع غذایی کافی، دچار سوء‌تغذیه هستند و این وضعیت به بروز انواع مشکلات برای آنها انجامیده است. اما شاید بتوان روزی را متصور شد که فناوری‌های نوین بتواند تا حدی از حجم این مشکلات بکاهد. در حال حاضر برخی کارشناسان در حال طراحی دستگاه‌هایی خاص هستند که بتواند انواع مختلفی از مواد اولیه بسیار ارزان‌قیمت (نظیر علف‌های هرز، جلبک‌های دریایی، انواع حشرات یا حتی انواع کرم خاکی) را به مواد خوراکی تبدیل کنند. با این‌که تصور خوردن این مواد برای بسیاری از افراد بسیار چندش‌آور است، اما شاید در آینده چاپگرهای سه‌بعدی بتوانند آنها را در قالبی جذاب به مصرف‌کننده ارائه کنند. به‌این‌ترتیب شاید بتوان تا حدی از بار فقر غذایی موجود در مناطق محروم دنیا کاست.
افزون بر این، برخی دیگر از کارشناسان پیش‌بینی کرده‌اند شاید در آینده چاپگرهایی ساخته شود که کارتریج آنها دربردارنده روغن و موادی با تاریخ مصرف طولانی‌مدت و دوام بیش از 30 سال باشد. در این صورت نه‌تنها شاهد کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی تولید انواع مواد غذایی خواهیم بود، بلکه می‌توان به منابعی تجدیدپذیر برای جمعیت رو به افزایش جهان دست یافت.
راهی برای تغذیه مناسب
اما این فقط کشورهای نیازمند نیستند که می‌توانند از مزایای چاپگرهای سه‌بعدی ویژه موادغذایی بهره‌مند شوند، بلکه این دستگاه‌ها می‌تواند برای بسیاری دیگر از ساکنان زمین نیز سودمند باشد. یکی از کاربردهای احتمالی چاپگرهای سه‌بعدی در آینده می‌تواند تهیه انواع موادغذایی بر اساس نیاز بدنی فرد باشد. بسیاری از افراد به دلیل وضعیت جسمی خاص خود، نیاز بیشتری به برخی ریزمغذی‌ها (نظیر انواع مواد معدنی) دارند. با بهره‌گیری از چاپگرهای سه‌بعدی شاید یک کاربر بتواند جزئیات ریز مغذی‌های به کار رفته در غذای خود را تعیین کند. برای نمونه، فردی که دچار کمبود آهن است، می‌تواند برنامه تهیه غذایی با محتوای بالای آهن را به چاپگر ویژه خود بدهد.
این کار نه‌تنها می‌تواند به تهیه انواع خوراکی براساس نیاز ویژه افراد کمک کند، بلکه با کاهش انواع افزودنی‌های شیمیایی موجود در مواد غذایی بازاری، راه را برای تندرستی بیشتر فرد هموار می‌کند.
دشواری‌های چاپ سه‌بعدی غذا
با وجود جذابیت‌های موجود در زمینه چاپ سه‌بعدی انواع خوراکی، این حوزه آن قدرها هم که به نظر می‌رسد ساده نیست. نخستین دشواری موجود در این زمینه به سرعت تولید مربوط می‌شود. اکنون انواع چاپگرهای سه‌بعدی کربنی می‌توانند اشیای مختلفی را در مدتی کوتاه تهیه کنند. با این حال، تهیه یک خوراکی نیازمند روی هم قرار گرفته شدن لایه‌های متعدد و زیاد است و در نتیجه زمان زیادی از کاربر گرفته می‌شود.
با این‌که عملکرد برخی چاپگرهای سه‌بعدی غذایی نظیر آنهایی که با استفاده از شکلات مواد غذایی را تزئین می‌کنند ساده است، اما برخی چاپگرهای سه‌بعدی عملکردی به مراتب پیچیده‌تر خواهند داشت. برای نمونه چندی پیش دانشمندان موفق به تولید گوشت مصنوعی در آزمایشگاه شدند. بی‌تردید اگر روزی چاپگری سه‌بعدی برای این کار طراحی شود، عملکرد آن بسیار پیچیده و زمانبر خواهد بود.
داستان علمی ـ تخیلی یا واقعیت آینده؟
شاید در برخی فیلم‌های علمی- تخیلی دیده باشید که قهرمان داستان با فشار یک دکمه می‌تواند یک گوجه فرنگی یا کاهو را با دستگاهی عجیب و غریب تولید کند. با این‌که این تصاویر بسیار دور از ذهن به نظر می‌رسد، اما دانشمندان چنین فناوری‌هایی را دور از دسترس بشر نمی‌دانند. بتازگی یک شرکت دانش بنیان به نام «مدرن میدو» (Modern Meadow) بودجه‌ای 10 میلیون دلاری برای مطالعه در مورد تهیه انواع مواد زیستی ویژه چاپگرها دریافت کرده است. منظور از مواد زیستی ویژه چاپگرها، انواعی از مواد طبیعی و مصنوعی است که با قرار دادن آنها در کارتریج یک چاپگر سه‌بعدی و ترکیب آنها به نسبتی خاص، شاهد تولید انواع خوراکی‌ها نظیر میوه و گوشت هستیم.
با این‌که این روند شاید ساده به نظر برسد، اما در واقع پیچیدگی‌های زیادی دارد. برای نمونه برای ساخت یک گوجه‌فرنگی به میلیون‌ها ماده اولیه مختلف نیاز داریم. اما آیا می‌توانیم این کار را فقط با تعداد محدودی از مواد زیستی به انجام برسانیم؟ بسیاری از نوآوری‌هایی که امروزه از آنها استفاده می‌کنیم، تا چند دهه پیش ناممکن شمرده می‌شدند. به همین دلیل شاید همه این پیش‌بینی‌ها در مورد چاپگرهای سه‌بعدی ویژه تهیه موادغذایی در آینده‌ای نه چندان دور به حقیقت بپیوندد.
مرجع : جام جم کلیک
