อาหารสามมิติ (3D printing food) คืออะไร อาหารที่ได้จากการพิมพ์

ในปัจจุบันโลกตะหนักถึงแหล่งอาหารของมนุษย์ในอนาคตมากยิ่งขึ้น เนื่องจากหลายปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อความมั่นคงด้านอาหาร ทั้งการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก โดยองค์การสหประชาชาติ (UN) ได้คาดการณ์ว่าประชาการโลกจะเพิ่มขึ้นจากปัจจุบันที่มีอยู่ราว 7,300 ล้านคน เป็น 8,500 ล้านคน ในปี 2030 และเพิ่มเป็น 11,200 ล้านคน ในปี 2100 ส่งผลให้มีแนวโน้มที่จะขาดแคลนอาหารเนื่องมาจากปริมาณความต้องการบริโภคที่เพิ่มสูงขึ้น

รวมถึงปัญหาเรื่องการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ (Climate Change) ที่อาจทำให้ในอนาคตไม่มีพื้นที่มากพอเพื่อการเกษตร และปศุสัตว์อีกต่อไป นักวิจัยจึงเร่งพัฒนานวัตกรรมด้านอาหาร เพื่อรองรับการบริโภคของมนุษยชาติในอนาคต ซึ่ง อาหารสามมิติ (3D printing food) เป็นหนึ่งในนั้น

อาหารสามมิติ (3D printing food) คืออะไร

อาหารสามมิติ (3D printing food) คือ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ โดยการขึ้นรูปทีละชั้น ทำให้สามารถออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารที่มีโครงสร้างซับซ้อนหลากหลายรูปทรงได้ และสามารถเติมสารอาหารต่างๆ เข้าไปในองค์ประกอบอาหารเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ พร้อมการควบคุมปริมาณองค์ประกอบต่างๆ ได้อย่างละเอียดและแม่นยำ

3 เทคนิคหลัก ในการพิมพ์อาหาร 3 มิติ

1. การพิมพ์แบบ Extrusion-based หรือ Fused Deposition Method (FDM)

เทคนิคนี้แพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์อาหารได้ง่าย และ เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้มีราคาไม่สูงมากสำหรับรุ่นเริ่มต้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคอื่น ผลิตภัณฑ์อาหารที่ขึ้นรูปโดยเทคนิคนี้ เช่น ช็อกโกแลต พาสต้ารูปทรงฟรีฟอร์ม เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์อาหารผู้สูงอายุ 

2. การพิมพ์แบบ Powder Bed Fusion หรือ Selective Laser Scanning

เทคนิคนี้พิมพ์ชิ้นงานโดยการเกลี่ยวัตถุดิบอาหารที่มีลักษณะเป็นผงให้เป็นชั้นบางๆ แล้วใช้ลำแสงเลเซอร์ยิง เพื่อให้ผงวัตถุดิบหลอมตัวประสานเข้าด้วยกัน แล้วทำซ้ำเช่นนี้ในชั้นถัดๆไป
จนได้ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะตามที่ออกแบบไว้

เทคนิคนี้มีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่าเทคนิค FDM แต่มีศักยภาพสูงสำหรับวัตถุดิบที่มีลักษณะเป็นผง และสามารถใช้ออกแบบผลิตภัณฑ์ขนมหวานที่ทำจากน้ำตาล ให้มีขนาด และรูปร่างเฉพาะหรือซับซ้อน และช่วยลดปริมาณวัตถุดิบในกระบวนการผลิตได้ 

3. การพิมพ์แบบ Binder Jetting

เทคนิคนี้คล้ายกับการพิมพ์แบบ Powder Bed Fusion แต่ใช้การพ่นของเหลว เพื่อประสานผงวัตถุดิบเข้าด้วยกันในตำแหน่งที่ต้องการ โดยทำซ้ำไปมาจนได้ผลิตภัณฑ์อาหารตามที่ต้องการ เพื่อนำไปผ่านกรรมวิธีในขั้นตอนสุดท้าย เช่น การอบ เป็นต้น นิยมใช้เทคนิคนี้กับผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเบเกอรี่ และขนมหวาน ให้มีลักษณะเนื้อสัมผัสที่เป็นเอกลักษณ์

โดยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ มีพัฒนาการมานานกว่า 30 ปีแล้ว และมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา เนื่องจากเข้าสู่โลกดิจิทัล ภาคอุตสาหกรรมผลักดันแนวคิด Industry 4.0 ในการผลิตกันมากขึ้น เช่น ผลิตภัณฑ์รองเท้ายี่ห้อ ADIDAS ที่มีพื้นรองเท้าออกแบบให้รับแรงแตกต่างกันในแต่ละส่วนขึ้นกับรูปร่างของผู้ใส่ แต่ยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนักในอุตสาหกรรมอาหาร

ที่มา : ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร ศูนย์เทคโนโลยีโลหะ และวัสดุแห่งชาติ