3D-Lebensmitteldruck: Die neue Revolution für Küchengeräte?

Wir alle erinnern uns an den Replicator, den Lebensmittelhersteller aus Star Trek, welcher jedes Molekül in essbare Lebensmittel und ganze Gerichte verwandeln kann. Der 3D-Lebensmitteldruck ist in der Lage, Gerichte aus verschiedenen Pasten und Materialien herzustellen, sodass es scheint, als würden wir dieser Idee immer näher kommen. Und dieses Mal befinden wir uns nicht in einem Science Fiction Film! Schauen Sie sich nur die Innovationen an, die heute bereits von verschiedenen Herstellern angeboten werden: 3D Systems´ChefJet, Nautral Machines´ Foodini, BeeHex´s Chef3D usw. Das alles sind Maschinen, die Schokolade, Nudeln, Zucker, ja sogar verschiedene Gerichte erstellen können: Die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

Die ersten Ergebnisse des 3D-Drucks von Lebensmitteln war jedoch wenig spektakulär. Die gedruckten Objekte wurden aus einer Zuckerpaste hergestellt und waren oft zum Verzehr nicht sehr wünschenswert. Aber die Entwicklung der Technologie, vor allem von FDM hat dazu beigetragen, den Prozess zu perfektionieren, sodass man nun Schokolade, Süßigkeiten, Pralinen oder sogar echte Mahlzeiten herstellen kann. Einer der Hauptvorteile ist zweifellos die Gestaltungsfreiheit, welche bereits in anderen Sektoren zahlreich genutzt wird: 3D-Drucker sind in der Lage, sehr komplexe Formen zu erstellen, welche mit herkömmlichen Methoden kaum zu erreichen sind. So auch im 3D-Lebensmitteldruck. Ursprünglich waren die meisten der verwendeten Maschinen modifizierte FDM-Drucker. Heute haben wir bereits 3D-Lebensmitteldrucker, die sich auf die Herstellung von leckeren und verfeinerten Gerichten spezialisiert haben. Aber was ist die Zukunft des 3D-Lebensmitteldrucks? Kann es die Art und Weise wie wir kochen und essen revolutionieren?

Der Palast von Versailles aus Zucker, hergestellt mithilfe des Chef Jet Pro von 3DSystems

Der Anfang vom 3D-Lebensmitteldruck in der Raumfahrt?

Im Jahr 2006 begann die NASA bereits an der Forschung von 3D gedruckten Lebensmitteln und manche bezeichnen dieses Projekt als Ursprung des 3D-Drucks von Lebensmitteln.

2013 entwickelte die NASA ein weiteres Projekt, das „NASA Advanced Food Program“ mit einer einfachen Mission: Wie kann ein Astronautenteam für längere Missionen am besten ernährt werden? In Kooperation mit BeeHex entwickelten sie den Chef3D, welcher in der Lage war eine Pizza in 3D zu drucken. Diese musste nun lediglich in den Ofen geschoben werden.

Insgesamt verfolgt der 3D-Lebensmitteldruck in der Raumfahrt vor allem das Ziel, das Leben der Astronauten für längere Missionen angenehmer und somit deutlich attraktiver zu machen. Die NASA sah bereits einige Vorteile in der neuen Technologie. Die derzeitigen Lebensmitteloptionen innerhalb der Raumfahrt seien glanzlos und wenig ansprechend für die Astronauten. Mithilfe des Lebensmitteldrucks könnte dies deutlich attraktiver gestaltet werden.

Wenn wir nun einen Blick zurück auf die Erde werfen, entdecken wir auch hier zahlreiche Möglichkeiten die Technologie in der Lebensmittelbranche anzuwenden. Viele Unternehmen haben die möglichen Chancen erkannt und nutzen den 3D-Druck von unterschiedlichen Lebensmitteln, angefangen bei Zucker und Schokolade, bis hin zu Pasta und Gemüsemischungen.

Doch warum Lebensmittel in 3D drucken?

Wenn man dieselben Lebensmittel im Supermarkt kaufen oder sogar selber kaufen kann, warum sollte man letztendlich Energie in diese neue Technologie stecken? 

Der 3D-Druck ist eine relativ neue Technologie und bei den meisten Menschen noch wenig thematisiert. Noch weniger wissen die Menschen über den Druck von Lebensmitteln Bescheid und neigen zunächst dazu, die neue Technologie für ihre Nahrung abzulehnen. Wir sprachen mit Lynette Kucsma, CEO und Co-Founder von Natural Machines und genauso reagierte auch sie, als sie das erste Mal mit dem 3D-Druck von Lebensmitteln in Kontakt kam. Es machte den Anschein von weiteren verarbeiteten, abgepackten Lebensmitteln, vergleichbar mit den Fertiggerichten im Supermarkt. Das Ziel sei jedoch genau das Gegenteil, so erklärte uns Lynette. „Wenn Sie etwas von Lebensmittelherstellern essen, also so ziemlich alles Verpackte im Supermarkt, dann essen Sie praktisch bereits 3D gedrucktes Essen„, so erklärt sie. „Die Lebensmittel werden durch eine Maschine und in eine Form gebracht. Beim 3D-Drucker haben Sie jedoch die eigene Entscheidung, welche Lebensmittel Sie verwenden.“

Ob man das Konzept nun wie Lynette als ein Medium erklärt, welches im Vergleich zu verpackten Mahlzeiten beeinflussbar ist, oder wie der junge Forscher des Creative Machines Lab, Jonathan Blutinger mit einem FDM-Drucker vergleicht, letztendlich kommt bei den meisten Menschen dennoch Interesse auf und der Wunsch, die neue Technologie zumindest auszuprobieren.

Die Mitgründerin von Natural Machines betont im Gespräch immer wieder die unterschiedlichsten Chancen des 3D-Drucks von Lebensmitteln. Es gäbe den Nutzern vor allem ganz neue Möglichkeiten, sich mit ihrem Essen auseinanderzusetzen. Innovativere Produkte können mit neuen Geschmacksprofilen erstellt werden und sowohl die Gesundheit der Nutzer, als auch die Umwelt könnten von der neuen Technologie profitieren.

Die letzte Revolution für Küchenmaschinen war die Mikrowelle und diese Innovation ist nun schon mehr als 70 Jahre her. Es wird Zeit für eine Neue. Könnte dies der 3D-Lebensmitteldruck sein? Welche Vorteile bringt er mit sich?

Chancen für die Gesundheit

Die Ernährung des Menschen hat einen großen Einfluss auf seine Gesundheit. In der modernen Zeit tendieren wir dazu, sehr auf unsere Ernährung zu achten und dennoch werden Fast Food Restaurants beliebter, Kinder widersetzen sich dem Broccoli und wir nehmen oft nicht genau die Nährstoffe auf, die wir eigentlich brauchen. Bei dieser Differenz setzt Lynette Kucsma mit dem Foodini ihren besonderen Fokus. „Die Menschen werden sich wieder mehr dafür interessieren, was genau sie essen“, erklärt sie. Sie selbst besitzt einen Foodini Zuhause und hat durchaus positive Erfahrungen gemacht, besonders mit ihren Kindern. Während normaler Spinat sehr ungern gegessen wird, ist er in Form von kleinen Dinosauriern für die Kinder deutlich attraktiver. Ungeachtet der Tatsache, dass sie wussten, was sie da aßen, war der Spinat in neuer Form schnell verspeist.

Ebenso ermöglicht die eigene Auswahl der Lebensmittel, direkt auf spezielle Ernährungen oder Diäten einzugehen. In unserer heutigen Gesellschaft steigen Trends wie Veganismus und auch die Möglichkeiten, sich gluten- oder laktosefrei zu ernähren. Der 3D-Lebensmitteldruck kann auf diesen wachsenden Trend eingehen und die Mahlzeiten auf die entsprechenden Wünsche anpassen.

Außerdem könnten unterschiedliche Daten miteinander abgestimmt werden. Lynette wählte das Beispiel, dass ihr Fitnesstracker den Kalorienverbrauch anzeigen könne, der wiederum die Daten auf den 3D-Drucker überträgt und eine angepasste Mahlzeit erstellen kann. Auch für Versicherungen könnten diese Daten relevant sein, werfen jedoch viele Fragen hinsichtlich des Datenschutzes auf.

Jonathan Blutinger berichtete uns von einer weiteren Anwendungsmöglichkeit, die auf die Gesundheit der Menschen abzielt. Er sprach von der Nutzung des 3D-Lebensmitteldrucks in Krankenhäusern. Zunächst kann auch hier die Mahlzeit perfekt an den Nährstoffbedarf des Patienten angepasst werden und zu einer besseren Genesung führen. Weiterhin helfen Projekte, wie Biozoon dabei, dass ältere Menschen trotz Schwierigkeiten beim Kauen keinen einheitlichen Brei serviert bekommen. Somit können die Lebensmittel in angenehmerer Konsistenz neu in 3D-gedruckt werden und erhöhen den Lebensstandard vieler Menschen in Altenheimen oder Krankenhäusern.

Der junge Forscher der Columbia University geht jedoch noch einen Schritt weiter: „Eine nahtlose Integration der Medizin in die Ernährung des Menschen könnte angenehmer gestaltet werden.“ Gemeint ist damit nicht nur die Nahrung an die Nährstoffbedürfnisse anzupassen, sondern gleichzeitig auch die individuellen Medikamente darin zu integrieren.

@Creative Machines Lab

Lebensmittelverschwendung reduzieren

Neben dem Vorteil, nun deutlich individueller auf den Nährstoffbedarf eingehen zu können und auch Diäten besser planen zu können, bietet die additive Fertigung auch die Möglichkeit andere Proteinquellen zu nutzen. Während man in der westlichen Welt eine große Abneigung gegen den Verzehr von Insekten hegt, ist es in anderen Ländern durchaus normal. Und das zurecht: Die kleinen Insekten sind wertvolle Proteinträger!

Designerin Susana Soares wies mit ihrem Projekt „Insects au Gratin“ darauf hin, den Fleischkonsum zu senken. Als Ersatz nutzt sie Insekten, die in der westlichen Welt generell eher abgelehnt werden. Doch Insekten sind schonender für die Umwelt, da sie weniger Methan produzieren und weniger Wasser verbrauchen wird. Mithilfe des 3D-Drucks kann der zunächst unappetitlich wirkende Proteinträger dennoch genutzt werden. Die Insekten werden mithilfe der neuen Technologie in eine attraktivere Form gebracht, welche auch für das westliche Auge appetitlich erscheinen. „Der Einfluss der Ästhetik auf die Speiseauswahl ist solide und gut dokumentiert. Das Aussehen der Speisen beeinflusst die Akzeptanz und die Geschmackserfahrung.“ Durch die Verbesserung der Ästhetik können wir Ressourcen nutzen, die bisher noch unberührt blieben.

Von Insekten ist in diesen 3D-gedruckten Speisen nichts mehr zu sehen

Zu diesen Ressourcen gehört auch weggeworfenes Essen. Hier wird besonders auf die Lebensmittel abgezielt, die zwar noch gut sind, aber einfach nicht „schön“ genug für den Verkauf. Das beginnt beim übergebliebenen Broccolistiel in ihrem Biomüll, wandert aber auch die Lebensmittelkette hinauf. In Kooperation mit einem Filethersteller in Island möchte Natural Machines genau da ansetzen. Lynette erzählte uns von den „hässlichen“ Resten, die bei der Herstellung anfallen. Niemand würde diese freiwillig kaufen, besonders wenn auch ein absolut einwandfreies Filet daneben liegt. Dennoch ist an den Resten nichts schlecht. Mithilfe des 3D-Drucks sollen die Reste in eine appetitlichere Form gebracht und so in der Nahrungskette bleiben.

Die Zukunft des 3D-Lebensmitteldrucks

Auch wenn bereits einige Anwendungsmöglichkeiten bekannt sind und das Interesse durchaus groß ist, stellt sich dem 3D-Lebensmitteldruck noch ein Hindernis in den Weg. Es war schon mit der 3D-gedruckten Pizza der Fall und wurde bisher noch nicht vollständig gelöst: Der Druck der Lebensmittel funktioniert, doch ist es noch immer notwendig, die Mahlzeit nach dem Druck separat zu kochen. Lynette berichtete uns, dass Natural Machines ebenfalls gezielt daran arbeitet, um den 3D-Drucker zu einer alltäglichen Küchenmaschine zu machen.

Auch Jonathan forscht im Ceative Machines Lab an diesem Hindernis. Seine Arbeit fokussiert sich auf die Nutzung von Lasern zum Kochen der Lebensmittel während des Drucks. Laserkochen ist eine präzise, genau programmierbare Methode, um die Wärme eines Lasers zum Kochen zu nutzen. Momentan untersucht der Forscher verschiedene Laser für verschiedene Lebensmittel, um den Laser letztendlich mit dem 3D-Druck kombinieren zu können.

Ein Beispiel, wie der 3D-Lebensmitteldrucker mit integriertem Laserkochen aussehen könnte.

Hierbei fokussiert er sich vor allem auf blaue und infrarot Laser. Während der blaue Laser ein durchdringendes Kochen bewirkt, bräunt der infrarot Laser vor allem die Oberfläche und in Kombination könnten diese beiden ein perfektes Ergebnis erzielen. Die Software dahinter erfordert jedoch ein hohes Maß an Kontrolle und Genauigkeit um die Geschwindigkeit und Temperatur der einzelnen Laser zu steuern und gleichzeitig mit dem 3D-Druck zu kombinieren.

„Das ultimative Ziel ist es, diese Technologie kohärent auf einer Maschine zu kombinieren, welche in der Lage ist, Ihre Lebensmittel nach Wünschen und Bedürfnissen zu extrudieren und zu kochen“, so der junge Forscher

Sowohl die Technologie, als auch die Menschen sind noch nicht bereit, einen 3D-Lebensmitteldrucker in der Küche stehen zu haben, doch diejenigen, die sich wirklich damit beschäftigen sind sich einig, dass es nur eine Frage der Zeit ist. „Jedes Projekt, dass eine Verhaltensänderung, speziell im Bezug auf Lebensmitteln impliziert braucht viel Zeit, um akzeptiert und umgesetzt zu werden“, stellt Susana fest, die mit ihren 3D-gedruckten Insekten oft auf Skepsis stößt. Doch das Ziel sei auch nicht, dass alle unsere Lebensmittel aus dem 3D-Drucker kommen werden, so betont die Gründerin von Natural Machines. Letztendlich sei es ein Küchengerät, welches man nutzen könne, um etwas Neues auszuprobieren und Zeit zu sparen.

Ob bald auch ein Lebensmitteldrucker bei Ihnen steht?

„Die Technologie ist fast da“, bemerkt Jonathan. „Es geht nur noch darum, sie zu verpacken und so zu verkaufen, dass die Menschen sie akzeptieren. Es geschah mit der Mikrowelle und ziemlich bald auch mit dem Lebensmitteldruck“

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