Máy in thực phẩm 3D là gì? | Giải thích cách tạo ra thực phẩm bằng máy in 3D!

Máy in thực phẩm 3D là gì?

Đây là thiết bị sử dụng công nghệ máy in 3D để định hình và sản xuất thực phẩm theo ba chiều. Trong khi máy in 3D thông thường sử dụng các vật liệu như nhựa và kim loại, máy in thực phẩm 3D sử dụng các vật liệu cấp thực phẩm (sô cô la, các thành phần dạng sệt, bột nhào, v.v.). Điều này cho phép tạo ra thực phẩm có hình dạng và cấu trúc được thiết kế sẵn.

Công nghệ đằng sau máy in thực phẩm 3D này là công nghệ phân phối.
Để có ví dụ rõ ràng hơn, hãy xem bức ảnh kem mềm dưới đây.


Ngay cả khi tốc độ và lượng kem mềm chảy ra khỏi máy (phân phối) không đổi, nếu cách chuyển động của hình nón (chuyển động) không ổn định, hình dạng của kem mềm sẽ bị biến dạng. Điều này cũng đúng với máy in thực phẩm 3D.
Với máy in thực phẩm 3D, ngay cả khi bạn chỉ có công nghệ đẩy hoặc công nghệ chuyển động, bạn cũng không thể tạo ra hình dạng mong muốn một cách nhất quán. 
Để đạt được "mô hình 3D" chất lượng cao, điều quan trọng là phải "đồng thời" kiểm soát cả quá trình xả và chuyển động với độ chính xác cao.

Tại sao máy in thực phẩm 3D lại thu hút sự chú ý

Lý do máy in thực phẩm 3D được chú ý là do những thách thức mà hệ thống thực phẩm truyền thống phải đối mặt và nhu cầu sử dụng nguyên liệu hiệu quả hơn.

Hệ thống sản xuất hàng loạt/xử lý chất thải hàng loạt truyền thống tạo ra một lượng lớn rau củ và sản phẩm chăn nuôi không đạt tiêu chuẩn, và chi phí liên quan đến việc chế biến chúng cũng như thất thoát chất thải đã trở thành những vấn đề xã hội lớn. Đặc biệt, trong sản xuất nông nghiệp, những phần có hình dạng không đều hoặc dai thường bị cắt bỏ, thậm chí cả những phần ăn được cũng thường bị loại bỏ. Chất thải cũng có thể phát sinh trong quá trình vận chuyển và lưu trữ nguyên liệu thực phẩm, và các biện pháp cải thiện những vấn đề này từ lâu đã là một thách thức.

Trong tình huống này, cần có công nghệ xử lý mới. Công nghệ biến vật liệu thành dạng sệt và đúc chúng giúp sử dụng vật liệu hiệu quả bất kể hình dạng hay độ cứng của chúng, giúp tái sử dụng dễ dàng hơn các phế liệu tạo ra trong quá trình sản xuất và các bộ phận trước đây đã bị loại bỏ. Ngoài ra, các tính năng của máy in thực phẩm 3D đang trở nên có giá trị trong việc đáp ứng các nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng, chẳng hạn như thực phẩm thay thế thịt và bữa ăn dành cho người chăm sóc.

Ngoài ra, các nhà hàng và khách sạn ở nước ngoài đang giới thiệu máy in thực phẩm 3D và ngày càng sử dụng chúng để tạo ra các thực đơn phiên bản giới hạn bằng cách sử dụng các nguyên liệu thường bị lãng phí vào mỗi mùa. Hoạt động kinh doanh cũng đang mở rộng nhanh chóng với các sản phẩm như món tráng miệng được thiết kế độc đáo và thực phẩm bền vững được làm từ bột thực vật giàu dinh dưỡng. Với những xu hướng toàn cầu này, chúng tôi tin rằng thị trường có nhiều tiềm năng mở rộng trong tương lai.

 

[Ví dụ giới thiệu] Xử lý rác thải thực phẩm

Chúng tôi sẽ giới thiệu một ví dụ tiên tiến về máy in thực phẩm 3D được phát triển thông qua nghiên cứu chung với Trung tâm Công nghiệp và Khoa học Công nghệ Aichi, với chủ đề tận dụng các nguồn tài nguyên chưa sử dụng.

※Tài liệu được cung cấp bởi: Trung tâm Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Aichi Trung tâm Công nghệ Công nghiệp Thực phẩm
　　　　　　MP Gokyo Thực phẩm & Hóa chất

Sử dụng vỏ khoai lang nướng hiệu quả

Chúng tôi đã tạo ra những tác phẩm điêu khắc 3D bằng vỏ khoai lang nướng. Thông thường, mọi người tránh ăn vỏ khoai lang nướng vì nó được coi là "cứng" và "đắng", và thường bị bỏ đi, góp phần gây lãng phí thực phẩm. Do đó, vỏ khoai lang nướng được sấy khô trong lò vi sóng rồi nghiền thành bột bằng máy xay. Một vài phần trăm bột này được thêm vào vật liệu và được sử dụng để in 3D. Kết quả là lớp hoàn thiện mịn màng tương tự như khi chỉ sử dụng phần bên trong của khoai lang.

Phụ gia thực phẩm tiến hóa x máy in thực phẩm 3D

Bây giờ chúng tôi sẽ giải thích chi tiết hơn về quy trình cụ thể tạo ra các thành phần dạng bột bằng máy in thực phẩm 3D.
Ví dụ, nếu bạn thêm 90% nước vào bột cà rốt, vật liệu sẽ chuyển sang dạng lỏng. Mặt khác, nếu bạn sử dụng quá ít nước, bột sẽ khô và không dẻo. Ngoài ra, kết quả còn khác nhau tùy thuộc vào đặc tính của bột, chẳng hạn như khả năng hấp thụ nước, do đó, việc tìm ra tỷ lệ phù hợp cho in 3D đòi hỏi phải thử nghiệm rất nhiều lần.

Các chất phụ gia có tác dụng hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề vốn có trong chính những vật liệu này. Ngay cả với những vật liệu có tính lưu động cao như nước, việc thêm chất phụ gia có thể làm cho chúng trở nên nhớt và giữ được hình dạng. Hơn nữa, bằng cách kết hợp với công nghệ máy in thực phẩm 3D, có thể tạo ra các hình dạng ba chiều.
Nó cũng có khả năng bổ sung giá trị và chức năng mới (như kết cấu và hương vị) cho các thành phần ban đầu.

 

Theo cách này, việc sử dụng phế liệu thực vật và thực phẩm vốn bị vứt bỏ làm vật liệu cho máy in thực phẩm 3D sẽ mở ra những khả năng mới cho việc tái chế thực phẩm. Hơn nữa, việc phát triển mực thực phẩm sử dụng cá chưa sử dụng cũng đã bắt đầu ngoài rau, và kỳ vọng ngày càng tăng về sản xuất thực phẩm bền vững thông qua việc sử dụng các nguồn tài nguyên chưa sử dụng.

[Ví dụ giới thiệu] Thực phẩm chăm sóc điều dưỡng, thực phẩm thay thế thịt và máy in thực phẩm 3D - Ẩm thực Pháp và thịt lợn hầm

Nhu cầu về máy in thực phẩm 3D đang ngày càng tăng trong lĩnh vực thực phẩm chăm sóc sức khỏe và thịt thay thế. Chúng tôi sẽ giới thiệu bối cảnh nhu cầu và một số ví dụ cụ thể về cách thức triển khai máy phân phối của chúng tôi.

Tài liệu được cung cấp bởi: Đại học Y và Nha khoa Tokyo (nay là Đại học Khoa học Tokyo) và một đầu bếp chuyên về ẩm thực Pháp
　　　　　MP Gokyo Thực phẩm & Hóa chất

Nhu cầu thực phẩm chăm sóc điều dưỡng

Nhật Bản là một xã hội đang già hóa, với khoảng 30% tổng dân số ở độ tuổi 65 trở lên. Sáu mươi phần trăm người cao tuổi có xu hướng bị suy dinh dưỡng, có thể dẫn đến bệnh tật và chậm phục hồi. Ngay cả khi chúng ta già đi, việc bổ sung dinh dưỡng cần thiết vẫn rất quan trọng.

Bức ảnh sau đây là một ví dụ về thực phẩm chăm sóc điều dưỡng. Bức ảnh này cho thấy một món ăn được tạo ra với sự hợp tác giữa Đại học Y và Nha khoa Tokyo (nay là Đại học Khoa học Tokyo) và một đầu bếp cũng chuyên về ẩm thực Pháp. Món ăn là một đĩa mousse hình thiên nga 2D làm từ kem tươi và một bộ sưu tập hình cầu 3D. Khả năng tạo ra các hình dạng 2D và 3D chỉ bằng một máy in thực phẩm có thể thực hiện được nhờ áp dụng công nghệ phân phối độc đáo của chúng tôi.

Vẻ ngoài đẹp mắt của nó cho phép bạn thưởng thức bữa ăn của mình cả về mặt thị giác lẫn hương vị.

Nhu cầu về các loại thịt thay thế

Các loại thịt thay thế có thể giúp giảm tác động đến môi trường và góp phần cung cấp thực phẩm bền vững. Dân số Nhật Bản đang giảm nhưng dân số toàn cầu lại đang tăng. Nó đòi hỏi ít vật liệu và nước hơn so với sản xuất thịt (gia súc) truyền thống, giúp sản xuất hiệu quả hơn. Người ta cũng cho rằng điều này sẽ giúp giải quyết vấn đề "khủng hoảng protein" đang xảy ra khi dân số thế giới tăng lên.

Bức ảnh sau đây là ví dụ về cách chế biến lại món thịt lợn hầm.
Thịt lợn thường được sử dụng, nhưng để kiểm soát lượng calo và phù hợp với người ăn chay, các thành phần có thể được làm từ thịt gà xay hoặc đậu nành thực vật, cho phép khách hàng lựa chọn nguyên liệu phù hợp với thể trạng, tín ngưỡng và sở thích của mình. Đối với phần béo, thay vì sử dụng mỡ và dầu, chúng tôi đã sử dụng một chất phụ gia (chất tạo gel) tạo cho nó kết cấu béo, nhưng cũng có thể sử dụng các thành phần tự nhiên như dầu dừa.
Tôi cũng thử dùng trứng luộc làm món ăn kèm với thịt lợn hầm. Một điều cần đặc biệt chú ý là hình dạng của lòng đỏ. Sản phẩm được thiết kế theo hình chú gấu để tăng thêm nét vui tươi và thu hút sự chú ý của trẻ nhỏ.
Bằng cách sử dụng công nghệ này, máy in thực phẩm 3D không chỉ cho phép tạo ra kết cấu thực tế mà còn có khả năng tạo ra những trải nghiệm ăn uống hoàn toàn mới.

Chúng tôi đã tái tạo hương vị và hình thức của món thịt lợn hầm.

Máy in thực phẩm 3D hoạt động như thế nào

Chúng tôi sẽ giới thiệu cách tạo dữ liệu và các bước vận hành máy in thực phẩm 3D.

Các bước cơ bản

Quy trình có thể khác nhau tùy thuộc vào phương pháp tạo mô hình, nhưng các bước cơ bản để vận hành máy in 3D như sau:

1. Chuẩn bị dữ liệu 3D (định dạng: STL)
   Ví dụ, chúng tôi sử dụng dữ liệu thu được bằng máy quét 3D.
2. Tạo dữ liệu mã G bằng phần mềm cắt lát
   Dữ liệu 3D được nhập vào phần mềm cắt lát và chuyển đổi thành mã G. Mã G là dữ liệu mà máy in 3D có thể đọc được.

Trong trường hợp máy in thực phẩm của chúng tôi

Từ đây, chúng tôi sẽ giải thích quy trình sử dụng máy in thực phẩm của chúng tôi. Chúng tôi có phần mềm cắt lát gốc của riêng mình có tên là Mu-SLICER, có thể dễ dàng vận hành nếu bạn có dữ liệu 3D.

Mu-SLICER là phần mềm cắt lát độc quyền của chúng tôi, phần mềm này cô đọng kiến ​​thức vẽ mà chúng tôi đã tích lũy trong ngành sản xuất thiết bị phân phối và được tích hợp nhiều chức năng cần thiết cho máy in thực phẩm 3D để kiểm soát các thành phần dạng lỏng.

Ngoài ra, đối với những ai muốn bắt đầu với mô hình 3D, có phần mềm miễn phí có tên là "3D Builder", cho phép bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng tạo dữ liệu 3D cho các hình dạng đơn giản.

Chúng tôi cung cấp nhiều dịch vụ hỗ trợ, không chỉ cho bộ phận phân phối vật liệu và tạo hình mà còn cho việc tạo dữ liệu chương trình và theo dõi hoạt động.

Ví dụ về mô hình đa mẫu: Đồ trang trí sô cô la

Chúng tôi áp dụng công nghệ phân phối cốt lõi của mình vào máy in thực phẩm 3D. Công nghệ này cho phép tạo ra nhiều loại mẫu mã khác nhau, từ bản vẽ 2D và đồ trang trí đến mô hình 3D, tất cả chỉ bằng một máy in. Ngoài việc được sử dụng làm máy in thực phẩm 3D, việc kết hợp nó với công nghệ in 2D cho các ứng dụng đòi hỏi năng suất sản xuất cao có thể dẫn đến sự phát triển sản phẩm sáng tạo hơn nữa.

Quy trình thực hiện và thông tin liên hệ

Máy in thực phẩm 3D của Musashi Engineering

Máy in thực phẩm 3D

• Tạo nhiều hình dạng khác nhau dựa trên dữ liệu 3D. Nó có thể xử lý mọi thứ từ sô cô la đến surimi.

Danh mục được đề xuất