Gıda işlemede yeni bir teknolojik yaklaşım: 3-boyutlu gıda yazıcıları

Gıda bilimi yaratıcılıkta ve yenilikte sınır tanımıyor. Laboratuvar koşullarında üretilen ilk yapay eti henüz sindirmemişken bu sefer de 3-boyutlu yazıcılardan çıkan gıdaların hızla yaygınlaşmaya başladığına tanıklık ediyoruz. Kişiye özel gıda yaklaşımının yaygınlaşmaya başlaması ile birlikte gıda bilimi ve endüstrisinin ağırlıklı ilgisi gıda-sağlık etkisi-biyoyararlanım üçlüsü üzerine odaklanmış durumda.

3-boyutlu gıda üreticileri ise içerikle birlikte kişiye özel gıda tasarımı yapmaya da olanak tanıyarak bu alanda bir çığır açmak üzere. 3-boyutlu gıda yazıcıları geleneksel üretim süreçleri ile karşılaştırıldığında çok ciddi bir zaman tasarrufu sağlamaya olanak veriyor. Ayrıca, yaratıcılık ve kişiye özel gıda üretimi gibi konularda da hareket alanı yaratıyor üreticilere. Bununla birlikte, günümüz teknoloji seviyesinde 3-boyutlu gıda yazıcıları her tür gıda için uygunluk göstermemektedir. Ek olarak; bir gıdanın üretim süreçlerinin tamamının elimine edilmesine olanak vermemektedir (Örneğin bazı gıdalarda pişirme işlemi harici olarak yapılmak zorundadır). Ayrıca, bu yazıcılar henüz seri üretim için uygunluk göstermemektedir.

Bugün 12 farklı 3-boyutlu gıda yazıcısı küresel pazarlarda yer almaktadır. Barilla firmasının bazı makarna çeşitlerinin üretiminde 3-boyutlu yazıcılardan yararlandığı bilinmektedir. Genel olarak; püre ya da hamur kıvamında olan tüm gıdalar için 3-boyutlu yazıcı kullanma olanağı bulunmaktadır.

3-boyutlu gıda yazıcıları ağırlıklı olarak hidrokolloidleri şekil verici ajan olarak kullanmaktadır. Hidrokolloid yerine alglerden yararlanılması durumunda bu teknoloji sürdürülebilir gıda üretiminde ve kısmen de olsa açlıkla mücadelede avantaj sağlayabilme özelliğine sahiptir. Ayrıca, yutkunma ve çiğneme güçlüğü çeken bireyler için (yaşlı ve/veya hastalarda) geleneksel gıdalar ile aynı besin içeriğine sahip ve daha yumuşak gıdaların üretimi söz konusu olabilmektedir.

Askeri alanda da bu teknolojiden yararlanmak mümkündür. ABD ordusunda askerlerin spesifik besin öğesi gereksinimleri sensörler yardımıyla takip edilmekte ve kişiye özel geliştirilmiş gıdalar aracılığı ile askerlerin performansları yüksek tutulmaktadır. 3-boyutlu gıda yazıcıları bu tip gıdaların üretiminde de rahatlıkla kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Son olarak; Beehex firması (ABD kökenli bir start-up firması) NASA’dan aldığı bir fonla astronotların uzun süren uzay yolculuklarında kendi gıdalarını formüle etmesine olanak verecek bir 3-boyutlu gıda yazıcısı geliştirmeye başlamıştır.

3-boyutlu gıda yazıcıları kontrollü füzyon ve kontrollü ekstrüsiyon olmak üzere iki farklı teknoloji ile çalışmaktadır. Kontrollü füzyon teknolojisinde toz ya da katı hammadde bileşenleri 3-boyutlu yazıcı içerisinde eritilerek şekil verilmek üzere prosese alınmaktadır. Kontrollü ekstrüsiyon metodolojisinde is erimiş, hamur ya da pelte kıvamındaki hammadde bileşenleri yazıcıda şekillendirilerek işlenmektedir.

Süt teknolojisi alanında 3-boyutlu yazıcıların kullanımına yönelik çok az sayıda bilimsel araştırma mevcuttur. Bu çalışmalardan birinde Cork Üniversitesi (İrlanda) Süt İşleme Teknolojileri Merkezi’nde Dr. Alan Kelly ve arkadaşları krem peynirlerde (processed cheese) 3-boyutlu yazıcı kullanım olanaklarını araştırmış ve son üründe yapı ve tekstürel özellikleri incelemişlerdir.

Araştırıcılar, yüksek veya düşük ekstrüsiyon hızları kullanarak ürettikleri 3-boyutlu peynirlerin normal krem peynire oranla daha yumuşak olduğunu ve daha üstün bir erime özelliğine sahip olduğunu göstermişlerdir. Bu şekilde üretilen ürünün ilginç olma özelliğinin ötesinde araştırma ekibinde bir elektrik-elektronik mühendisinin yer alması da disiplinlerarası araştırma kavramına ayrı bir boyut katmaktadır.

Sonuç olarak; 3-boyutlu gıda yazıcıları kişiye özel esnek bir tekstür, aroma ve beslenme içeriği sağlayabilme avantajı sunmaktadır. Bununla birlikte; bu teknolojinin endüstriyel ölçekte yaygınlaşabilmesi için duyusal açıdan gıdada gözlenen eksiklikleri/yetersizlikleri giderebilecek modifikasyonların tamamlanması gerekmektedir.