Son yıllarda hızla gelişmekte olan üç boyutlu yazıcı teknolojisi birçok sektörde başarılı sonuçlar vermektedir. Gelişen bu teknoloji, endüstriyel ve mimari tasarımlarda, inşaat ve otomotiv sektöründe, tıp ve dişçilik alanlarında, gıda endüstrisinde, eğitimde, coğrafi bilgi sistemlerinde ve farklı alanlardaki bilimsel çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu uygulama alanlarından biri olan gıda sektöründe üç boyutlu yazıcı teknolojisinin kullanılması, üretim açısından yenilikler sunmaktadır. İsteğe göre tasarlanabilen farklı şekillerde ve özellikte çikolata, şekerleme, kurabiye, pizza, makarna ve daha birçok gıdanın üretiminde kullanımı yaygınlık kazanmaya başlamıştır.

Gıda Endüstrisinde 3D Yazıcı Teknolojisi 1

İlk olarak 2001 yılında “Nanotek Enstrümanları” firması tarafından özel tasarlanmış bir pastanın 3D yazıcılar kullanılarak üretiminin patenti alınmıştır. 2009 yılında, Kläber, üç boyutlu yazıcılar kullanılarak “Moléculaire” adını verdiği birden fazla materyali kullanarak gıda tasarımını yapmıştır. 2008 yılında Philips Yemek Oluşturma Yazıcısı, katmanlı olarak özel tasarlanmış gıda maddeleri üretmek için gıda kartuşlarının tanıtımını yapmıştır. NASA tarafından da uzay çalışmalarında kullanılmak üzere üç boyutlu gıda yazıcıları dizayn edilmiştir.

3D yazıcı teknolojisinin gıda ürünlerinin üretiminde kullanılmasının 2 ana sebebi vardır. Bunlardan ilki; gıdaların besin değerlerinde zenginleştirme olanağı, ikincisi gıda malzemelerinin büyük ve küçük-yapısal düzeylerde kontrollü üretimi ile geleneksel gıda ürünlerinin görünümü ve kendine özgü yapısının iyileştirilmesidir. 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilecek gıda maddelerinin ise birçok özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir.

Gıda Endüstrisinde 3D Yazıcı Teknolojisinin En Önemli Avantajı

Üç boyutlu yazıcı

Üretim sırasında özel alet-ekipmana ihtiyaç duyulmaması, iş gücünü azaltması, ürünün kalite özelliklerine etki edebilmesi ve gerektiğinde kullanılan ham madde içeriğinin kolayca ayarlanabilmesi, gıda israfının önlenmesi, zamandan tasarruf sağlaması gibi özellikleri gıda sanayisinde bizlere üç boyutlu yazıcı teknolojisinin varlığının önemini göstermektedir.

Gıda Endüstrisinde En Sık Kullanılan 3D Yazıcı Teknikleri

Gıda yazıcısı

Üç boyutlu yazıcılarla; sağlıklı, kişiye özgü ve yeniden yapılandırılmış (lif, protein ve nişasta açısından zengin) ürünler elde etmek ve istenen ürün reçetesine göre baskılar yapabilmek için farklı üretim teknikleri mevcuttur. Gıda endüstrisinde genellikle Selektif Lazer Sinterleme (SLS), Katmanlı Yığın Modelleme (FDM), Bağlayıcı Sıvılarla Yazdırma (BSY) ve Mürekkep Jet Yazdırma (MJY) ile Püskürtme Sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Katmanlı yığın modelleme (FDM); öncelikle plastik materyalleri modelleme amacıyla geliştirilmiştir. Yazdırma sıcaklığı materyalin erime noktasının hemen üzerinde, dış ortamın sıcaklığı ise erime noktasından mutlaka düşük olmalıdır. Böylece yazdırılan gıda materyali hızlı bir şekilde katı forma geçebilmektedir. Seçici lazer sinterleme (SLS) tekniğinde lazer ışını ile toz formdaki ham madde ısıtılmakta ve sinterlenmektedir. Böylece 3D tabaka oluşmaktadır. Bağlayıcı jet (Binder jetting) tekniğinde yazdırma platformu dizaynı ve materyal formu SLS yöntemi ile benzerlik göstermektedir. Ancak güç kaynağı olarak lazer kullanılmamaktadır. BJ prensibi ile şeker üretimi yapılmıştır.

Bu yöntem diğer yöntemlere göre oldukça hızlıdır fakat kurulum maliyeti de oldukça yüksektir. Mürekkep jet (Inkjet printing) tekniğinde yazdırılacak materyal çok küçük damlacıklar halinde bir başlık aracılığıyla yazdırma platformuna püskürtülmektedir. Yazdırılması istenen geometrik şekle göre aralıklarla veya sürekli olarak dozlama yapılabilen bu yöntemde, önceden hazırlanmış ürünlerin tamamlanmasında (örnek: pizza tabanının üzerine domates sosu eklenmesi, hareketli bant üzerinde pişmekte olan kurabiyelerin üzerine çikolata sosu eklenmesi) oldukça hızlı ve hatasız çözümler sunulmaktadır.

3D yazıcı

3D yazıcı sistemi ile eritme peynir, yer fıstığı ezmesi ve pasta kaplama ürünleri denenmiştir. Pasta kaplama şekerlemelerinde ise el ile hazırlanması oldukça zor olan geometrik ve iç içe şekillerde çalışılmış ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Bu üretimlerde Binder jetting ve Inkjet Yazıcı teknikleri kullanılır. Makarna üretimlerinde 3D gıda yazıcılarının tercih edilmesi öngörülmektedir. Çikolatanın ekstrüzyon ile doğrudan 3 boyutlu katmanlar halinde şekiller oluşturduğu ve bu şeklin korunabildiği sistem giriş kısmında da bahsedilen 3D gıda yazıcısı ile gerçekleştirilmiştir. Bu yazıcıda FDM sistemi kullanılmaktadır. Gelecekte yapılacak çalışmalarla birlikte 3D yazıcıların et ürünlerinde alternatif bir üretim tekniği olacağı tahmin edilmektedir.

3D yazıcı teknolojisi gıda endüstrisine yeni bir boyut kazandırmış ve besin değeri yüksek, kişiye özgü gıdaların üretilmesine fayda sağlamıştır. Değişen teknolojik yeniliklerde 3D yazıcı desteği gıda sektörünün ayrılmaz bir parçası haline gelmiş ve ilerleyen senelerde öneminin daha da artması beklenmektedir.

Editör: Berfincan DOĞAN