چاپگری سه بعدی مدرنی که در چین طراحی و تولید شده است، با بهره گیری از گرافن و هوش مصنوعی، توانایی پخت و تهیه غذا را به طور هم زمان دارد.
بر پایه گزارشی از این چاپگر سه بعدی خوراکی که توسط محققان دانشگاه هنگ کنگ ساخته شده، با استفاده از گرمایش امواج فروسرخ از رشد باکتری ها جلوگیری کرده و ایمنی مواد غذایی را تضمین می کند، در حالی که مصرف انرژی آن تنها ۱۴ وات است.
طبق اظهارات آی ای، تیم تحقیقاتی دانشگاه علم و صنعت هنگ کنگ (HKUST) موفق به طراحی یک چاپگر سه بعدی نوآورانه برای تولید مواد غذایی به صورت لایه ای و با استفاده از گرافن و هوش مصنوعی شده اند.
این دستگاه قادر به ساخت ساختارهای پیچیده خوراکی است و برای افزایش کیفیت و ایمنی محصول، از گرمایش فروسرخ دقیق بهره برده است.
این تکنولوژی به حل مشکلات عمده ای در روش های خودکار تولید مواد غذایی کمک می کند، از جمله مسائل ایمنی و نیاز به نظارت فنی حرفه ای. نکته اول از اهمیت خاصی برخوردار است، زیرا چاپگرهای سه بعدی فعلی معمولاً از دو مرحله اصلی برای تولید غذا استفاده می کنند.
مرحله اول شامل تولید و خروجی دادن مقداری خمیر خوراکی سرد به منظور آماده سازی غذا می باشد. سپس این مواد به فر یا ماهیتابه برای پخت و استریل انتقال می یابند. اگرچه این روش بسیار کارآمد به نظر می رسد، اما به طور کلی منجر به تغییر شکل غذا و همچنین افزایش خطر آلودگی ناشی از جابجایی بین دستگاه ها می شود. در مقابل، این چاپگر سه بعدی جدید توانسته است این مراحل را در یک مرحله ادغام کند و قادر است غذا را به صورت همزمان تولید و بپزد.
دقت و ایمنی
فرآیند همزمان ساخت و پخت به کمک فر فروسرخ این چاپگر سه بعدی که از گرافن پردازش شده با لیزر (LIG) طراحی شده، محقق می شود. محققان تاکید می کنند که این عنصر حرارتی فوق العاده نازک به کنترل دقیق دما تا ۱۳۷ درجه سانتی گراد در سطح و حداقل ۱۰۵ درجه سانتی گراد در لبه ها در خلال فرآیند چاپ کمک می کند.
این چاپگر تنها ۱۴ وات برق نیاز دارد که به مراتب کمتر از ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ وات مصرفی فرها و هواپزهای متداول است.
تیم علمی این چاپگر را با استفاده از خمیر مخصوص کلوچه بر پایه نشاسته آزمایش کرده است. به محض اینکه چاپگر موفق به تولید هر لایه جدید خمیر می شد، فر فروسرخ به سرعت آن را پخت.
این روش از حفظ ساختار ماده غذایی در عین حذف هرگونه باکتری مضر پشتیبانی می کند. همان طور که تیم تحقیق اشاره کرده است، پخت سریع از سقوط و تغییر شکل ناشی از انتظار برای پخت جلوگیری می کند.
تحلیل ها نشان دادند که این چاپگر سه بعدی کیفیت بالاتری نسبت به روش های پخت سنتی دارد. پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) متوجه شدند که نمونه های پخته شده با امواج فروسرخ، ساختار داخلی یکنواختی را نسبت به موارد پخته شده در فر، بدون تورم های قابل توجه حفظ می کنند.
بررسی های پرتو ایکس همچنین نشان دهنده تخلخل یکنواخت در سراسر غذای نهایی بود که نشانگر پخت کامل بدون خطر آسیب به یکپارچگی ساختاری مواد بود. همچنین شبیه سازی ها توزیع یکنواخت گرما را نیز تأیید کردند و نشان دادند که گرما تنها بین ۱ تا ۲ میلی متر به عمق لایه بالایی نفوذ کرده و از پختن بیش از حد لایه های زیرین جلوگیری می کند.
برنامه های کاربردی متنوع
این روش جدید به دلیل قابلیت سرکوب قابل توجه رشد باکتری ها پس از پخت، در ایمنی مواد غذایی موفقیت های بزرگی را به خود اختصاص داده است.
غذاهای پخته شده معمولاً تنها پس از ۴۸ ساعت دچار رشد باکتریایی قابل توجهی می شوند. اما اقلام تازه ای که به وسیله امواج فروسرخ پخته شده اند، در مقایسه با بیش از ۲۰۰ کلونی باکتری در نمونه های بورس شده در فر یا هواپز، تنها ۰ تا ۶ کلونی باکتری در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد دارند. این اثر ناشی از پخت سریع در دمای بالا در هر لایه چاپ شده است.
این تیم بر اهمیت پیامدهای این فناوری جدید تأکید دارد که فراتر از صرف تولید مواد غذایی چاپی است. به عنوان نمونه، ادغام ابزارهای طراحی هوش مصنوعی و قابلیت های پخت و پز یکپارچه توانایی تولید خودکار مواد غذایی تجاری را فراهم می آورد.
کارایی انرژی و ابعاد جمع و جور این سیستم چاپ سه بعدی آن را به ابزاری مناسب برای رستوران ها و نانوایی هایی تبدیل می کند که می خواهند قطعات غذایی سفارشی را بدون نیاز به آموزش فنی پیچیده ارائه کنند.
محققان همچنین به ارزش این فناوری در محیط های مراقبت های بهداشتی اذعان می کنند، جایی که نظارت دقیق بر اجزاء و مواد تشکیل دهنده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این راستا، این فناوری می تواند تولید خودکار رژیم های غذایی خاص را با تضمین کیفیت و ایمنی مداوم ممکن کند.