3D プリントケーキはどのようにして誕生したのでしょうか? また、どんな味がするのでしょうか?

ケーキは古代西洋のペストリーで、通常はオーブンで作られます。柔らかくて甘く、香りがよく、柔らかい味わいのため、若者の間で大変人気があります。いつか、あなたが手に持っているケーキが 3D プリントされるかもしれないと想像できますか?

3Dプリントとは

いわゆる3Dプリンティングは、実際には3次元印刷の技術です。この技術は従来の印刷技術に似ており、どちらもプリンターを使用する必要がありますが、3D 印刷では 3 次元プリンターを使用します。従来の印刷とは異なり、3次元構成が必要なため、コンピュータ支援設計ソフトウェアを使用して事前に3次元モデルを作成し、その後、原材料を機体に搭載する必要があります。コンピューター制御により、レーザーインジェクターを使用して原材料が層ごとに積み重ねられ、最終的にコンピューター上の設計図が物理的なオブジェクトに変換されます。プロセス全体を通じて、コンピューターは各ステップのサイズと位置を自動的に計算し、製造されるものの精度を確保します。現在、この技術は製造、建設、航空宇宙などの分野で応用されており、食品加工分野でも試みられています。

雑誌「npj Food Science」は3月21日、3Dケーキの製造工程を説明する記事を掲載した。米コロンビア大学の研究チームはまずコンピューター上でケーキのモデルを設計し、さまざまな材料の量を正確に計算した。次に、全粒粉クラッカー、ピーナッツバター、ヌテラ、マッシュバナナ、イチゴジャム、チェリードリズル、フロスティングを使用して、さまざまなチーズケーキを作りました。

ケーキを作るときの材料に制限はありますか？

原則として、3D プリントケーキのプロセスは建築と多少似ています。建物の構造には力学の原理を適用する必要があり、基礎は安定していなければなりません。ケーキの各層の基本材料としてグラハムクラッカーを使用し、バナナやジャムなどの柔らかい材料を入れるための穴を形成する補助層としてピーナッツバターとヌテラを使用するのが最適です。

現状では、3Dプリント技術は優れているものの、ケーキの加工にすべての材料を使用できるわけではありません。一般的に、3D プリントに使用する原材料はペースト状または半液体状でなければなりません。つまり、さまざまな材料をまず細かく刻み、混ぜ、スラリーに濃縮し、次に注射器に装填して、そこで材料を加熱して成形可能な形状にする必要があります。一般的な材料としては、野菜ピューレ、生地、ビスケット、チーズ、キャンディー、ゼリー、アイシング、チョコレート、フルーツピューレなどがあります。もちろん、大豆タンパク質、真菌タンパク質、植物由来の人工肉もこの技術で使用できます。私たちが普段食べているフルーツ＆ナッツケーキは、ケーキを作る過程で新鮮なフルーツやナッツを丸ごと、または細かく刻んで入れる必要がありますが、これは 3D テクノロジーでは実現できません。

画像はTuchong.comより

さらに、3Dプリンターでは食品を直接調理することはできません。使用される原材料が生で冷たい場合は、印刷後に食品を加熱して調理する必要があります。そのため、この方法は熱に弱い食品には適していません。

3Dプリントケーキの利点は何ですか?

3D プリント技術は、食品加工において依然として優れた技術的利点を持っています。まず、オーダーメイドが可能です。 3Dプリント食品は、材料の量を正確に使用できるため、ケーキの栄養素、ビタミン、カロリーの多様性と量を制御するという点で、正確なフリーマッチングとバランスのとれた栄養を実現できます。プログラムと材料を変更することで、さまざまな味、食感、風味、形のケーキを印刷できます。

第二に、物事が単純化され、再現しやすくなります。 3D プリントでは、手作業では複製が不可能であったり、多大な時間を要する複雑な形状を作成できます。レシピの共有は、インターネット経由でデジタルファイルを転送するのと同じくらい簡単です。必要なのは同じ原材料、印刷設定、互換性のある印刷デバイスだけです。つまり、大量生産を実現するために追加コストをかけずに、同じ食品をバッチで生産できるのです。

3つ目は、操作プロセス全体がプリンター操作によってほぼ行われるため、人件費が削減され、食中毒の伝染リスクも軽減されることです。

将来的には、3D プリント技術がより多くの食品加工プロセスに応用されるようになると信じています。いつか自分で味見して、味が違うかどうか確かめられる日が来るかもしれません。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: 張宇

査読者: 呉懐宇 (中国科学院オートメーション研究所研究員)

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司