コロンビア大学の研究者が新しいレーザー調理法と3Dプリントケーキを開発

2023年3月24日、アンタークティックベアは、コロンビア大学の研究者が3Dプリント技術を使用して7つの異なる材料でケーキを作ったことを知りました。これを実現するために、チームはカスタム押し出し装置を使用して、選択した材料を 3D プリントしました。準備作業には、押し出されたペーストがノズルの先端を通過するときに詰まらないようにフォークでバナナを手でつぶすことと、フードプロセッサーでグラハムクラッカーの生地を準備することが含まれていました。
この研究は、ジョナサン・デイビッド・ブルティンガー、クリステン・カップルズ・クーパーらが執筆した「ソフトウェア制御調理の未来」と題する論文として、npj science of food誌に掲載された。

関連論文リンク: https://www.nature.com/articles/s41538-023-00182-6
研究者らは、動くプリンターヘッドに取り付けた波長445nmで動作する青色レーザーダイオードを使用して、印刷後の食品を調理した。調理器具は約5～6Wの出力を生み出せることが分かりました。チームは、コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して、各材料をパーツファイルとしてモデル化し、それらをコンポーネントに組み合わせてから、印刷用に出力しました。 CAD で完全にモデル化された部品は STL ファイルとしてエクスポートされ、スライスプログラムで処理できるようになります。その後、チームはスライサープログラムをカスタム 3D プリンター用に最適化しました。おそらく、その後、印刷された食品の食用効果をテストするために、手持ち式のスライスプログラムが導入されたと考えられます。
結果は、3Dプリントされた食品の味と食感はミリメートルの範囲内で一貫性を保つことができ、試食者に新しい食品体験を与えることを示しました。研究者らが作ったケーキは見た目は伝統的なケーキと似ているが、押し出し経路を制御することで、伝統的な押し出しや成形方法では不可能な独特の格子構造と材料の組み合わせを作り出すことができた。しかし、この研究では、一度に使用できる材料の数や、材料を混ぜた後の調理の難しさなど、3Dプリンターを使用して食品を生産する際の課題も浮き彫りになった。
△ 3Dプリントケーキの手順。画像はnpj Science of Foodより。
3Dプリント食品とデジタル調理<br /> デジタル時代の料理は急速に変化しており、3D 食品プリントやレーザー調理は最新の技術開発のひとつです。最近の学術論文によると、これらの新しい調理法は、便利で健康的かつ費用対効果の高い食事を作るための新しい選択肢を提供するとのことです。この新しい調理方法で調理された食事は、人々の嗜好や栄養ニーズを満たす可能性が高くなります。グリル、コンロ、コンロ、電子レンジは世界中で依然として最も一般的な調理方法だが、「デジタル調理」技術はよりパーソナライズされた食事の調理方法を提供できる可能性がある。
フードプリンティングは、食用食品ペーストを使用してユーザーが作成したパターンから 3D 形状を構築する付加製造技術です。一方、レーザー調理では、大量のエネルギーを持つ光を使用して、正確な経路で食品を加熱します。これらのテクノロジーにより、シェフは食事の栄養成分をより適切に管理し、より健康的でパーソナライズされた食事を提供できるようになります。
デジタル調理技術の最大の利点の1つは、食品を人間があまり扱わなくても済むため、食品汚染による病気の発症や拡散の可能性が減ることであり、これはCOVID-19後の世界では重要な利点です。学術論文によると、食品の3Dプリントはまだ初期段階にある。それでも、カスタマイズ性、利便性、そして消費者にとってのその他のメリットにより、さらに人気が高まる可能性があります。論文ではまた、レーザー調理は解像度が高く、物体を深く加熱できるため、食品添加物を作るのに適した方法であるとも述べられている。
3D プリンティングとレーザー調理の革新は食品製造だけに限りません。多くの発明家やシェフが、パンやサラダ、ピザを作るロボット、植物由来の肉用の 3D プリンター、複数の材料を使って食品を調理する機械、パスタプリンター、自動ケーキデコレーター、パーソナライズされたグミビタミン、その他のソフトウェア制御の加熱器具の開発に取り組んでいます。
ソフトウェア統合型食品加工機械は完全に自動化された制御に近づいていますが、自動化を実現するには人間の知性も必要であり、これによりユーザーはより創造的な制御が可能になります。調理に関しては、設計されたデジタルモデルに基づいてペースト、粉末、液体を正確な場所に届けるロボットシステムが将来の方向性となるかもしれません。
3Dプリント食品の課題 デジタル調理技術の利点がますます明らかになるにつれ、3D プリンターとレーザー調理は家庭用および業務用の調理器具の定番になるのでしょうか?
3D フードプリントの人気が高まるにつれ、消費者が現在求めているのは、自然食品や食品の自然な特性ではないと主張する人もいるかもしれません。加工食品は多くの場合、高度な加工が施されており、過体重や肥満の危機の一因となっており、米国では労働力の損失と医療費で年間500億ドルの損失が生じている。
しかし、3Dプリント食品のファンは、それが環境に優しく、食材を自宅近くで入手しやすくなり、人々が自分の好みや栄養ニーズに合った食品を作ることができると主張している。 3D フードプリントは、食べ物を飲み込んだり消化したりするのが困難な人々の助けにもなります。また、食品の見た目をより魅力的にし、工場や食品サービス厨房での大規模生産を可能にします。
さらに、この技術により、ユーザーは消費したい原材料のみを印刷できるため、製造業者は食品の保存期間を延ばし、食品廃棄物を削減する機会が得られます。 3D 食品プリントはまだ初期段階ですが、さまざまなサイズ、形状、食感の食品の市場のギャップを埋める可能性があります。
技術が進歩するにつれ、支持者たちは、それが消費者にとってより利用しやすく、より早く利用できるようになるとともに、より多くの家庭に普及し、より良い健康成果につながることを期待している。 3D 食品印刷市場は 2025 年までに 4,250 億ドルに達すると予想されており、3D 食品印刷技術への関心が高まっていることを示しています。

コロンビア大学の研究者が新しいレーザー調理法と3Dプリントケーキを開発

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