Onderzoekers ‘bakken’ cheesecake met behulp van een 3D-printer (en dit is nog maar het begin)

Aan de presentatie valt misschien nog wat te sleutelen. Maar aan de smaak mankeert in ieder geval niets, aldus de onderzoekers. Zou jij het eten?

De printer is allang niet meer enkel een apparaat dat A4-papiertjes met tekst uitspuugt. Nee, tegenwoordig zijn de toepassingen onbegrensd. Zo kun je met een 3D-printer vrijwel elk product printen dat je maar kunt bedenken, van meubels en speelgoed tot aan maanstof, duurzame huizen en zelfs menselijke organen. Alsof dat niet genoeg is, vinden onderzoekers dat ook ons voedsel in de toekomst best door een 3D-printer kan worden bereid. En om daar alvast wat mee te experimenten, lieten ze het bakken van een cheesecake aan een machine over.

Cheesecake
De 3D-printer is momenteel met een enorme opmars bezig. Ook in de voedselindustrie. Inkt van chocolade, hummus en glazuur worden bijvoorbeeld al in de voedselindustrie gebruikt. Maar kan een machine ook een taart bereiden? Om dat te bestuderen, probeerden onderzoekers verschillende cheesecakes te printen met behulp van eetbare voedselinkt. De zeven hoofdingrediënten waren crackers, pindakaas, Nutella, bananenpuree, aardbeienjam, kersenvulling en glazuur. “We wilden iets maken dat voor veel mensen herkenbaar is,” legt hoofdonderzoeker Jonathan Blutinger in gesprek met Scientias.nl uit. “Alle ingrediënten haalden we uit de supermarkt. Behalve de crackers en de bananenpuree waren de ingrediënten ‘kant-en-klaar’ afdrukbaar. Vervolgens wilden we deze ingrediënten op een smaakvolle manier in laagjes aanbrengen.”

Met behulp van een 3D-printer ‘bakten’ onderzoekers deze twee taartpuntjes, bestaande uit zeven verschillende ingrediënten. Afbeelding: Jonathan Blutinger / Columbia Engineering

Hierboven is het eindresultaat te bewonderen. De taartpuntjes zien er misschien nog niet zo lekker uit als die van de lokale banketbakker. Maar het idee dat ze door een heuse 3D-printer zijn ‘gebakken’, is toch indrukwekkend.

Opbouw
De opbouw van de verschillende ingrediënten speelt overigens een cruciale rol voor het eindresultaat. Zo ontdekten de onderzoekers dat de crackers als beste als onderlaag gebruikt konden worden. Met de pindakaas en Nutella maakte het team ‘poeltjes’ die ze vervolgens vulden met de zachtere ingrediënten (bananenpuree en kersenvulling).

De zeven betreffende ingrediënten waaruit de cheesecakes bestaan. Afbeelding: Jonathan Blutinger / Columbia Engineering

Het proces
De weg naar de cheesecakes was overigens nog niet zo gemakkelijk. “We liepen tegen verschillende ontwerpfoutjes aan,” vertelt Blutinger. “Ook kregen we hardwareproblemen op de fysieke machine te verduren. Maar na een aantal verwoede pogingen slaagden we erin deze op te lossen en zagen we stapsgewijze verbeteringen. Uiteindelijk resulteerde dit erin dat de 3D-printer met succes de taartjes afdrukte. Ondanks dat de ‘mislukte’ cheesecakes er misschien niet zo lekker afzagen, smaakten deze overigens alsnog prima!”

Toekomst
Op dit moment staat het printen van voedsel nog in de kinderschoenen. Maar de onderzoekers zijn ervan overtuigd dat 3D-printers weleens de ‘bakkers van de toekomst’ kunnen worden. Dat heeft er onder andere mee te maken dat het printen van voedsel heel hygiënisch is. Het vereist minder menselijke handelingen, wat het risico op door voedsel overgedragen ziektes vermindert. Bovendien vereisen veel kookmethodes – denk aan grills, ovens, fornuizen en magnetrons – menselijke tussenkomst. Maar een 3D-printer doet alles geheel automatisch. Het zou dan ook een welkome assistent voor chef-koks kunnen zijn. “Maar het 3D-printen van voedsel is ook echt geweldig voor maatwerk en het bereiden van kleine hoeveelheden,” legt Blutinger uit. “Iedereen moet dagelijks eten en we hebben allemaal onze eigen persoonlijke eetvoorkeuren. We zien dan ook voedsel als de ultieme toepassing voor de 3D-printer. Het is een technologie die veelvuldig in keukens gebruikt zou kunnen worden.”

Wist je dat…
…het 3D-printen van voedsel ook binnen de geneeskunde uitkomst kan bieden? Veel patiënten hebben bijvoorbeeld moeite met slikken. Maar met een 3D-printer kan de structuur en textuur van een maaltijd heel nauwkeurig worden bepaald. Daarnaast is de presentatie aantrekkelijker dan gepureerd voedsel.

De onderzoekers zien veel voordelen van het 3D-printen van voedsel. Zo veronderstellen ze dat dit meer aanpasbare voedingswaren mogelijk maakt, de voedselveiligheid verbetert en gebruikers in staat stelt om de voedingswaarde van maaltijden gemakkelijk zelf te bepalen. Wanneer je namelijk je eigen voedsel print, kun je zelf beslissingen nemen over de exacte hoeveelheden aan voedingstoffen, aangepast aan je eigen noden. Als de technieken verbeteren, zal ‘3D food printing’ volgens de onderzoekers steeds populairder kunnen worden, met name vanwege deze aanpasbaarheid – en natuurlijk het gemak.

Functioneel
Maar zover is het nu nog niet. Dat het echter mogelijk is om taartpuntjes te printen, is al een belangrijke stap voorwaarts. “We beschikken nu over een machine die puur functioneel is – en dat is het moeilijkste,” zegt Blutinger. “Met het juiste industriële ontwerp is de machine functioneel en esthetisch klaar voor commerciële toepassingen.”

De door de onderzoekers ontworpen 3D-foodprinter. Afbeelding: Jonathan David Blutinger et al., npj Science of Food

Om het 3D-printen van voedsel van de grond te krijgen is er echter meer nodig dan een functionele machine. “Er moeten fabrikanten zijn die voedselpatronen kunnen ontwikkelen,” somt Blutinger op. “We hebben digitale opslagplaatsen nodig voor het downloaden van verse recepten. Ook is er vraag naar omgevingen waarin mensen hun eigen maaltijden kunnen ontwerpen en samenstellen. Het is eigenlijk alsof je een iPod hebt zonder mp3-bestanden. Maar dit zal hopelijk in de komende jaren steeds meer gemeengoed worden.”

“Het is alsof je een iPod hebt zonder mp3-bestanden”

Kunstmatige intelligentie
De onderzoekers hebben met hun experiment laten zien dat ‘bakken’ met een 3D-printer zeker tot de mogelijkheden behoort. Blutinger twijfelt er dan ook niet aan dat de ontwikkelingen op dit gebied hard zullen gaan. “We bevinden ons in een heel spannende tijd waarin kunstmatige intelligentie en softwaregestuurde processen steeds meer alomtegenwoordig worden,” zegt hij. “ChatGPT is hier een perfect voorbeeld van. Ik denk dat deze studie licht werpt op wat er gebeurt als je software combineert met voedsel en tot het uiterste gaat. Zonder menselijke tussenkomst kan een machine puur software- en hardwarematig maaltijden samenstellen en bereiden. Onze studie komt dan ook op het juiste moment, waarin digital kooktoestellen en robotassistenten onze keukens beginnen binnen te dringen.”

Inderdaad, want dat er momenteel steeds meer geautomatiseerd wordt, staat buiten kijf. Mogelijk hebben robots over tien jaar zelfs een groot deel van onze klusjes overgenomen, zo voorspelden KI-experts in een onlangs gepubliceerde studie. En ook koken behoort volgens deze experts tot de klusjes die gemakkelijk door apparaten en machines kunnen worden uitgevoerd. Waarschijnlijk zal het automatiseren van kookprocessen en voedselbereiding door middel van 3D-printers daar ook onderdeel van gaan uitmaken. “Ik denk dat deze technologie onvermijdelijk is,” betoogt Blutinger. “Ik ben er op gebrand om dit vooruit te helpen en de grenzen van onze machine zoveel mogelijk te testen om zo te laten zien wat er allemaal mogelijk is. We zijn eigenlijk nog maar net begonnen en we verkennen onontgonnen terrein – dat is misschien wel het meest opwindende van alles.”

Benieuwd hoe het 3D-printen van de taartpuntjes precies in zijn werk ging? Bekijk dan ook de video hieronder.

Bronmateriaal

"Bad at baking? A 3D printer could one day do it for you" - Columbia University (via Scimex)

Interview met Jonathan Blutinger

Afbeelding bovenaan dit artikel: Jonathan Blutinger / Columbia Engineering

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd