เทคโนโลยีการพิมพ์อาหาร 3 มิติ

เทคโนโลยีการพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printing)

เทคโนโลยีทางวัสดุศาสตร์และการพิมพ์ 3 มิติ มีการพัฒนามากขึ้นทุกวัน ในปัจจุบันนี้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติได้เข้าสู่อุตสาหกรรมอาหารแล้วซึ่งเป็นการผสมผสานกันระหว่างอาหารและเทคโนโลยีได้อย่างลงตัว สามารถเปลี่ยนอาหารและขนมแบบเดิม ๆ ให้เป็นอาหารที่กินได้ทั้งจาน รวมถึงภาชนะที่ใส่อาหารและขนมนั้นด้วย การพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printing) สามารถทำอาหารจากวัสดุธรรมชาติ และส่วนประกอบที่แตกต่างกันได้ ในอดีตอาจคงเป็นแนวคิดนิยายวิทยาศาสตร์มากกว่าที่จะทำได้จริง แต่ปัจจุบันได้กลายเป็นความจริงแล้ว PETROMAT ขอนำทุกท่านเข้าสู่โลกแห่งอาหารจากการพิมพ์ 3 มิติกันเลยค่ะ

การพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printing) คืออะไร

การพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printing) คือ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ โดยการขึ้นรูปทีละชั้น ทำให้สามารถออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารที่มีโครงสร้างซับซ้อนหลากหลายรูปทรงได้ และสามารถเติมสารอาหารต่าง ๆ เข้าไปในองค์ประกอบอาหารเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ พร้อมการควบคุมปริมาณองค์ประกอบต่าง ๆ ได้อย่างละเอียดและแม่นยำ

เทคนิคในการพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printing) แบ่งออกเป็น 3 ประเภทด้วยกัน

1. การพิมพ์แบบอัดขึ้นรูป หรือ Fused Deposition Method (FDM)

เทคนิคนี้เป็นวิธีที่แพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์อาหารได้ง่ายและเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้มีราคาไม่สูงมากสำหรับรุ่นเริ่มต้นเมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคอื่น ผลิตภัณฑ์อาหารที่ขึ้นรูปโดยเทคนิคนี้ เช่น ช็อกโกแลต พาสต้ารูปทรงฟรีฟอร์ม เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์อาหารผู้สูงอายุ

2. การพิมพ์แบบ Power Bed Fusion หรือ Selective Laser Scanning Printing

เทคนิคนี้พิมพ์ชิ้นงานโดยการเกลี่ยวัตถุดิบอาหารที่มีลักษณะเป็นผงให้เป็นชั้นบาง ๆ แล้วใช้ลำแสงเลเซอร์ยิง เพื่อให้ผงวัตถุดิบหลอมตัวประสานเข้าด้วยกัน แล้วทำซ้ำเช่นนี้ในชั้นถัด ๆ ไปจนได้ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะตามที่ออกแบบไว้

ด้วยกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อนทำให้เทคนิคนี้มีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่า Fused Deposition Method (FDM) แต่มีศักยภาพสูงสำหรับวัตถุดิบที่มีลักษณะเป็นผง และสามารถใช้ออกแบบผลิตภัณฑ์ขนมหวานที่ทำจากน้ำตาล ให้มีขนาด และรูปร่างเฉพาะหรือซับซ้อน และช่วยลดปริมาณ วัตถุดิบในกระบวนการผลิตได้

3. การพิมพ์แบบ Binder Jetting

เทคนิคนี้ค่อนข้างคล้ายกับเทคนิค Powder Bed Fusion แต่ใช้การฉีดพ่นของเหลวหรือส่วนผสม อาหารอื่น ๆ เพื่อเป็นตัวเชื่อมให้ผงวัตถุดิบนั้นยึดติดเข้าด้วยกันในตำแหน่งที่ต้องการ ทำซ้ำจนผลิตภัณฑ์ฝังตัวลงในผงวัตถุดิบ โดยผงวัตถุดิบที่ไม่ติดกับสารยึดเกาะจะถูกนำออกและสามารถนำกลับมาใช้ในการพิมพ์ครั้งต่อไปได้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกนำไปดำเนินการในขั้นตอนต่อไปเช่น การอบ เป็นต้น นิยมใช้เทคนิคนี้กับผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเบเกอรี่ และขนมหวาน ให้มีลักษณะเนื้อสัมผัสที่เป็นเอกลักษณ์

วัตถุดิบที่สามารถนำมาใช้กับเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติ (3D Food Printer)

เครื่องพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่จะเน้นไปที่อาหารหวานแต่ก็มีวัตถุดิบอื่น ๆ ที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับเครื่องพิมพ์ ได้แก่

1) กลุ่มผักและผลไม้ เช่น แอปเปิล แอปพริคอต อะโวคาโด กล้วย หัวบีต มะละกอ ฟักทอง มะม่วง แคร์รอต ผักโขม

2) กลุ่มธัญพืช เช่น ข้าวบาร์เลย์ ข้าวโพด ข้าวโอ๊ต ข้าว แพนเค้ก พาสตา พิซซา แป้งโดว์ ควินัว

3) กลุ่มโปรตีน เช่น เนื้อวัว เนื้อไก่ เนื้อปลา เนื้อหมู ถั่ว เต้าหู้ แมลงต่าง ๆ

4) กลุ่มอาหารข้นและเหลว เช่น ซอสหอยนางรม น้ำจิ้มอาหารทะเล เจลลี

5) กลุ่มผลิตภัณฑ์จากนม เช่น เนย ชีส ครีม วิปครีม โยเกิร์ต

6) กลุ่มขนมหวาน เช่น คุกกี้ ช็อคโกแลต น้ำตาลไอซิ่ง ไอศกรีม

ข้อดีของการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์อาหาร 3 มิติในอุตสาหกรรมอาหาร

สร้างทางเลือกให้กับผู้บริโภค

ผู้บริโภคในปัจจุบันมีความต้องการด้านอาหารที่แตกต่างกันออกไป ไม่ว่าจะเป็นการไม่บริโภคเนื้อสัตว์ การเลือกทานอาหารที่เน้นสุขภาพ หรือแม้แต่ข้อจำกัดด้านสุขภาพ ซึ่งทำให้ต้องเลือกรับประทานอาหารที่เหมาะกับตัวเอง การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะทำให้ผู้บริโภคสามารถเลือกอาหารและสารอาหารที่เหมาะกับตัวเองได้

ลดต้นทุนในการผลิตและขนส่ง

ต้นทุนของวัตถุดิบและระยะทางที่ห่างไกล เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้อาหารมีราคาแพง การนำเทคโนโลยีการพิมพ์อาหารแบบ 3 มิติมาใช้ จึงเป็นการช่วยลดต้นทุนการผลิต ทำให้ผู้บริโภคที่อยู่ปลายทางได้มีโอกาสทานอาหารที่มีรสชาติแบบเดียวกันได้ในราคาที่ถูกลงกว่าเดิม

แหล่งอาหารสำหรับนักบินอวกาศ

ความสามารถของเครื่องพิมพ์อาหารแบบ 3 มิติ ไม่เพียงเป็นช่องทางใหม่สำหรับการผลิตอาหารของมนุษย์บนโลกเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งผลิตอาหารสำหรับนักบินอวกาศที่ต้องไปปฏิบัติภารกิจอยู่นอกโลกอีกด้วย เพื่อต้องการให้นักบินอวกาศได้ทานอาหารที่มีประโยชน์และมีสารอาหารครบถ้วน

ลดปริมาณอาหารเหลือทิ้ง

ขั้นตอนการเตรียมอาหารบางอย่างรวมถึงการทานอาหารแบบเหลือทิ้ง ทำให้เกิดขยะและเป็นการใช้ทรัพยากรโดยไม่คุ้มค่า แต่การผลิตอาหารโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ จะช่วยให้สามารถใช้ทรัพยากรโดยไม่เสียเปล่าด้วยการเปลี่ยนให้กลายเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตอาหารเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จึงเป็นการช่วยลดปริมาณอาหารเหลือทิ้งได้ในคราวเดียว

ข้อจำกัดของการพิมพ์อาหาร 3 มิติ

แม้ว่าการพิมพ์อาหาร 3 มิติอาจมีทิศทางและอนาคตที่น่าตื่นเต้น แต่ปัจจุบันอาหารบางชนิดไม่เหมาะที่จะใช้เทคโนโลยีนี้ อาหารต้องการการแปรรูปล่วงหน้าเพื่อเตรียมใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยจะทำงานได้ดีที่สุดกับส่วนผสมที่มีความหนืดคล้ายแป้งเปียก ซึ่งจะคงรูปหลังจากถูกดันผ่านหลอดฉีดอาหาร (Extruder) เชฟจำเป็นต้องเติมสารเพิ่มความข้นให้กับผักและผลไม้ที่มีปริมาณน้ำสูง หากจะใช้การพิมพ์ 3 มิติ อาหารที่มีลักษณะนิ่ม เช่น ครีมชีสหรือเนยถั่วอาจยุบได้หลังจากใส่หลายชั้นเกินไป และทำให้อาหารเสียเนื้อสัมผัสและรสชาติที่น่ารับประทานหลังจากเคลื่อนผ่านเครื่อง ขณะที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติบางรุ่นถึงกับทำอาหารในขณะที่พิมพ์โดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณค่าทางโภชนาการของอาหาร

นอกจากนี้ อาหารที่ได้จากการพิมพ์ 3 มิติจะมีอายุการเก็บรักษาที่จำกัด มักจะเก็บไว้ได้ไม่นานเท่าอาหารทั่วไปเพราะอาหารจะเสื่อมสภาพเร็วและกระบวนการย่อยสลายมักจะสั้นกว่า อีกทั้งอาหารที่พิมพ์ 3 มิติ ยังไม่เหมาะกับผู้ที่ต้องการการรับประทานอาหารแบบเร่งรีบ อาหารตามสั่ง หยิบได้ทันที หรือเสิร์ฟแบบร้อน ๆ

แม้ว่าปัจจุบัน 3D Food Printer ยังมีราคาสูง (ราคาเริ่มต้นตั้งแต่หลักหมื่นถึงแสนบาท) และไม่สามารถทดแทนการปรุงอาหารแบบดั้งเดิมที่สามารถใช้วัตถุดิบสดใหม่ได้ แต่เทคโนโลยีนี้กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากแรงขับเคลื่อนในยุคดิจิทัล โดยเฉพาะเทคโนโลยีด้าน Internet of Things (IoT) ที่ทำให้ผู้บริโภคสามารถเชื่อมต่อข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันและสุขภาวะของตนเอง รวมถึงการเข้าถึงฐานความรู้ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี 3D Food Printing ได้แบบไร้ขีดจำกัด โดยผ่านการใช้งานโทรศัพท์มือถือหรืออุปกรณ์สวมใส่ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตได้ (Wearable Devices) ไม่แน่ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ เราอาจจะมี 3D Food Printer ใช้กันในครัวเรือนคล้ายกับการใช้งานเตาไมโครเวฟในปัจจุบันก็เป็นได้

แหล่งข้อมูล

1. https://3dfoodprinting.us/wp-content/uploads/2019/04/The-Ultimate-Guide-to-3D-Food-Printing041419.pdfh
2. ttps://www.sync-innovation.com/3d-printing-technology/food-3d-printer/
3. https://www.mtec.or.th/research-projects/38895/
4. https://eandt.theiet.org/content/articles/2022/08/3d-printing-method-for-food-could-make-insect-protein-mainstream
5. https://www.ditp.go.th/contents_attach/644352/644352.pdf
6. https://www.thansettakij.com/sustainable/555587
7. https://www.thaipbs.or.th/news/content/310246
8. https://www.salika.co/2023/04/10/3d-food-printing-trend/

Go to Top