Новый подход решает главные проблемы автоматизированного производства еды — безопасность и необходимость контроля со стороны специалистов. Обычно 3D-принтеры работают в два этапа: сначала формируют продукт из холодной пищевой пасты, а затем отправляют его в печь или фритюрницу для приготовления и стерилизации. Этот метод часто приводит к деформации еды, а из-за перемещения между устройствами повышается риск загрязнения.
Разработанный 3D-принтер объединяет отдельные этапы, создание и приготовление пищи, в один процесс. Это стало возможным благодаря инфракрасному нагревателю из лазерно-индуцированного графена (LIG). Ультратонкий элемент точно контролирует температуру: поверхность еды нагревается до 137°C, а боковые стороны поддерживают минимум 105°C во время печати.
Принтер потребляет всего 14 Вт — в десятки раз меньше, чем обычные печи или фритюрницы (1000–2000 Вт). Чтобы проверить его работу, команда использовала тесто для печенья на основе крахмала. Пока принтер наносил слои, инфракрасный нагреватель сразу их запекал.
Анализ 3D-принтера подтвердил его преимущества перед традиционными способами приготовления пищи. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) выявил, что образцы, приготовленные с инфракрасным нагревом, не разбухали, как это бывает в духовке. Рентгеновский анализ указал на равномерную пористость и целостность структуры продукта. Моделирование в COMSOL показало: тепло проникает на глубину всего 1–2 мм, в результате нижние слои не перегреваются.
Рост бактерий при этом был минимальным. Обычно в еде, приготовленной традиционными способами, микроорганизмы активно размножаются уже через 48 часов. Но в образцах, обработанных инфракрасным нагревателем при 100°C, было всего 0–6 бактериальных колоний, против 200+ в печи и фритюрнице. Все это благодаря мгновенной высокотемпературной обработке каждого слоя при печати.
Компактная и экономичная система идеально подходит для ресторанов и пекарен, где хотят готовить блюда на заказ без сложного обучения. Также она пригодится в больницах, где важно точно дозировать ингредиенты и контролировать порции, чтобы делать безопасные диетические блюда.
