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Un artículo sobre las futuras impresoras 3D.

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  1. 1. Davide Sher - Xavier Tutó Review of 3D food printing Alimentación Residuos Sociocultural Método Proceso Salud Seguridad alimentaria Urbanismo Proyecto Sentidos Proteínas Sociedad Cultura Desperdicio Estrategia Envases Entorno Producto alimenticio Diseño Diseño urbano Ciudad Cocina Comida Decodificación Creatividad Etiquetas inteligentes Medio ambiente Productos Agricultura urbana Davide Sher es periodista freelance desde 2005. Empezó su carrera en 2002 como editor de TIM, ha trabajado como colaborador de muchos periódicos y revistas, sobre temas de ciencia y tecnología. Articulista de 3dprintingindustry.com y cofundador del sitio 3Discover.it. Xavier Tutó es diseñador multidisciplinar, en 2004 Tutó cofundó KXdesigners Studio con Katia R. Glossmann. En 2009, junto con Jordi Bayer, creó Growthobjects, un grupo que desarrolla soluciones de diseño e ingeniería a través de la fabricación aditiva. “Modern Meadow aplica los últimos avances en ingeniería de tejidos al desarrollo de biomateriales nuevos para dar respuesta a algunos de los desafíos globales más apremiantes” Davide Sher Xavier Tutó Impresión de alimentos Alimentos Bioimpresión Diseño de alimentos Tecnología Introducción Cuando la tripulación de la nave de ciencia ficción Enterprise tuvo acceso a una replicadora, una má- quina capaz de ensamblar átomos de materia para replicar cualquier objeto que pudiera existir en el universo, por alguna misteriosa razón la utilizaron básicamente para hacerse el té o preparar bebidas alienígenas. Así pues, desde su concepción inicial en Star Trek, quedó patente que, si la humanidad tenía alguna vez acceso a una máquina que pudiera crear cualquier cosa, la utilizará sobre todo para hacer co- mida. Como las impresoras 3D se pueden considerar descendientes directas de la replicadora de Star Trek, parece simple y «vulcanamente» lógico que las im- presoras 3D de alimentos hayan adquirido especial protagonismo. La impresión de alimentos en 3D En este artículo veremos hasta qué punto aquella imagen de ciencia ficción de la serie Star Trek de la replicadora de comida que hay a bordo de las naves de la Federación —que materializa cosas como sopa de tomate, té o café (además de comida alienígena) de la nada, como por arte de magia— podría llegar a convertirse en una máquina real en un futuro no muy lejano. Por un lado, la revolución industrial de la impresión 3D, que está cambiando en estos momentos la forma en la que se diseñan, desarrollan, producen, comercializan y consumen los productos, ha llegado también al mundo de la cocina. Las impresoras 3D son máquinas robóticas que crean objetos mediante un proceso también llama- do «fabricación por adición». Esto significa que, en lugar de definir la forma de un objeto eliminando la materia prima sobrante, estas máquinas solo uti- lizan la materia necesaria en forma de líquido, pol- vo o filamentos que luego funden o solidifican para crear la forma final. Este proceso es muy prometedor para la fabricación, porque modifica drásticamente la dinámica de la cadena de suministro, al eliminar la necesidad de economías de escala y reducir potenci- almente el tiempo, el coste, el consumo de energía y los requisitos de transporte. Con la impresión 3D, una máquina puede generar los objetos más complejos si- guiendo las instrucciones de un modelo digital 3D di- señado con CAD. Como la replicadora, las impresoras 3D dan forma a la materia para hacer objetos. Existen muchas variantes y tecnologías diferentes de impresión 3D. Entre las que se inventaron prime- ro se hallan la estereolitografía, en la que se crean objetos gracias a la solidificación de resina líquida fotoactiva, y la inyección de aglutinante, en la que distintos materiales en polvo se van adhiriendo de capa en capa. Actualmente, el proceso más común y asequible se llama «modelado por deposición fun- 1 Diagrama esquemático de la fabricación por adición de capas. Growthobjects. 105
  2. 2. 31 ELISAVA Temes de Disseny Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D 106 estampar imágenes sobre piezas de sushi enrolla- das con papel comestible hecho con soja y harina de maíz. Moto utilizó tintas orgánicas preparadas por él mismo con alimentos para reproducir colo- ridos dibujos y fotos, y recurrió a una técnica muy parecida a otros procesos de impresión 3D a color y multimateriales, también llamados «procesos de chorro de tinta». 106 dida» (FDM) o «fabricación por filamento fundido» (FFF), que consiste en calentar un material poliméri- co termoplástico y extruirlo a través de una boqui- lla para poder «dibujar» las capas 3D que forman el objeto. Un proceso alternativo derivado del FDM emplea una jeringa para extruir materiales pastosos, que no necesitan ser calentados y que son lo sufici- entemente densos como para formar capas y estruc- turas 3D al ser depositados. Tanto esta variante del FDM como la tecnología de inyección de aglutinante ya se utilizan para la impresión 3D de alimentos. Como ocurre en otros campos, a la impresión 3D de alimentos le precedió la impresión 2D. En 2005 Homaru Cantu, chef del Moto Restaurant de Chi- cago,1 salió en todas las portadas por ser el prime- ro en recurrir a la impresión 2D convencional para El siguiente paso hacia la tercera dimensión (la de la altura, o el eje Z) lo dieron Windell Oskay y Le- nore Edman, de Evil Mad Scientist Laboratories, con su CandyFab Project. En el año 2007 presentaron la CandyFab 4000, una impresora 3D construida por ellos mismos basada en una versión modificada de otro proceso de impresión 3D muy utilizado actu- almente a nivel industrial, la sinterización por láser (o por calor). En la sinterización por láser, los mate- riales en polvo (polímeros, pero también metales) se unen tras haber sido parcialmente fundidos por un rayo láser, en tanto que en la sinterización por calor se utiliza radiación infrarroja o una superficie calentada. El modelo de CandyFab de sinterización por láser, al que le siguieron los modelos 5000 y 6000 en 2008 y 2009, respectivamente, se denominaba Muchos de los avances en tecnología de impre- sión 3D se siguen dando en las universidades antes de convertirse en proyectos comerciales o empresas. El caso de la impresión 3D no es distinto, porque es un sector de gran importancia que se presta por igual a estudios hechos desde la comunidad acadé- mica como desde el mundo empresarial. En 2007 Hod Lipson y Evan Malone, del labora- torio de síntesis computacional de Cornell Univer- sity, adaptaron la impresora por extrusión de códi- go abierto Fab@Home4 para trabajar con alimentos. Para este proyecto colaboraron con el French Culi- nary Institute de Manhattan para imprimir choco- late, queso, galletas, puré de pavo y pasta de apio, e incluso minúsculas naves espaciales hechas con vieiras rebozadas. En el caso de las vieiras, el equipo llegó incluso a mezclar el marisco con transglutami- nasa (también llamada «el pegamento de la carne»), de tal forma que la mezcla se volvía a solidificar después de haber sido extruida. Para el apio, aña- dían agar-agar y creaban un gel de apio. La moda de imprimir alimentos se está extendiendo también a otros campos de investigación, y el chocolate está siendo una de las áreas donde más se experimenta. Tres años después, en 2010, los científicos de la University of Exeter construyeron su propia impre- sora 3D con una extrusora calentada para imprimir chocolate gourmet. Desarrollaron un nuevo método SHASAM, un acrónimo para «sinterización selectiva por aire caliente y fundición». Utilizaba una fuente de calor dirigida que se desplazaba sobre un lecho de azúcar y fusionaba sus partículas para crear grandes esculturas de azúcar tridimensionales. Entre los proyectos más futuristas, todavía hoy considerados avanzados, se hallaban los de Marce- lo Coelho y Jamie Zigelbaum cuando en el año 2010 presentaron los prototipos y diseños conceptuales para el Proyecto Cornucopia, una solución gas- tronómica completamente digital. El proyecto con- sistía en una familia de cuatro prototipos de impre- sora de alimentos: la Digital Chocolatier, la Digital Fabricator, la Robotic Chef i la Virtuoso Mixer2, que iban desde la máquina capaz de montar distintos in- gredientes para hacer repostería de chocolate, hasta una auténtica impresora 3D de multialimentos (la Digital Fabricator) y un sistema robótico de varios brazos, diseñado para transformar los alimentos físi- ca y químicamente mediante diversas herramientas. Los primeros desarrollos en tecnologías industri- ales de impresión 3D, la inyección de aglutinante y la estereolitografía, se produjeron en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) y en 3D Systems, que en 1987 se convirtió en la primera empresa en fabricar una impresora 3D que se comercializó. En los años no- venta, el MIT desarrolló un procedimiento que paten- tó y registró como marca con el nombre 3D Printing, que posteriormente se abreviaría a 3DP. En febrero de 2011, el MIT había concedido licencias a seis empresas para usar y promocionar el proceso 3DP en sus pro- ductos. La más famosa es Zcorporation o Zcorp, que fue adquirida por su competidor 3D Systems en 2011.3 Su tecnología 3DP, ahora también conocida como «impresión de chorro» o «impresión de chorro de co- lor» (CJP) sigue estando entre las más utilizadas hoy día para objetos de colores sin funcionalidad. 1 Bernstein, D. When the Sous-Chef Is an Inkjet [en línea]. Nueva York: The New York Times, 2005. [Consulta: 8 enero 2015] Disponible en: http://www.nytimes. com/2005/02/03/technology/circuits/03chef.html 2 Lipson, H.; Kurman, M. «Digital Cuisine». En: Fabricated. The New World of 3D Printing. Indianápolis: Wiley, 2013, p. 129-133. 3 Crawford, S. «How 3-D Printing Works» [en línea]. HowStuffWorks.com, 2011. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http://computer.howstuffworks.com/3-d- printing.htm 4 Wolf, L. K., «Personal Manufacturing» [en línea]. Chemical & Engineering News. American Chemical Society, 2011. [Consulta: 8 enero 2015] Disponible en: http://cen.acs. org/articles/89/i46/Personal-Manufacturing.html 1 Proceso de fabricación con una máquina experimental en la que la materia prima es azúcar. CandyFab 4000, de Evil Mad Scientist Laboratories. 1 Rollo de sushi y menú comestible hechos con una impresora 2D de chorro de tinta. Chef Homaro Cantu, Moto Restaurant. 1 Modelo 2 de la impresora 3D Fab@Home y componentes impresos. Hod Lipson. 107106
  3. 3. 31 ELISAVA Temes de Disseny 108 sobre la tecnología y la impresión 3D desde 2006, cuando su centro de investigación empezó a desa- rrollar varias tecnologías de procesamiento de ali- mentos, incluida una impresora de alimentos. Bari- lla, una de las primeras marcas de pasta del mundo, respaldó aquella investigación, y en 2013 anunció que llevaba dos años trabajando con la TNO Ein- dhoven en un prototipo de la impresora de pasta perfecta, destinada a restaurante pero también a hogares particulares para crear formas de pasta per- sonalizadas.6 Más adelante, el concurso PrintEat sirvió para ilustrar las posibilidades de la impreso- ra, cuando Barilla invitó a diseñadores de todo el mundo a crear un diseño de pasta innovador, como una esfera lunar hueca o una intrincada forma de flor que se abre durante la cocción. La TNO también ha colaborado con la diseñado- ra industrial Chloé Rutzerfeld en el desarrollo del proyecto Edible Growth,7 basado en una impresora 3D de alimentos que tiene la capacidad de producir miniaperitivos impresos en 3D hechos con ingre- dientes nutritivos, como brotes y hongos. En el pro- ceso se imprimen varias capas de semillas, esporas y levadura, y a los cuatro días las plantas y los hongos maduran y la levadura hace fermentar el contenido, que pasa de sólido a líquido. Esta intensificación de de fabricación llamado «fabricación de chocolate por adición de capas» (ChocALM).5 El estudio, dirigido por el Dr. Liang Hao, exploraba las propiedades de material y el comportamiento del chocolate comer- cial. Los experimentos por deposición se realizaron, utilizando el sistema recién desarrollado ChocALM, para ilustrar los efectos de los parámetros de depo- sición en la dimensión y la precisión geométrica del chocolate depositado. Los resultados revelaron que algunos parámetros del proceso, como la velocidad de extrusión, la velocidad de la boquilla y la altura de la boquilla, son críticos para que la deposición del chocolate se haga bien, de forma que la optimi- zación de estos parámetros permite al sistema Cho- cALM crear chocolates tridimensionales con la ca- lidad oportuna. La consecuencia comercial de este estudio fue la fundación de la empresa ChocEdge por parte del Dr. Hao para fabricar y distribuir la Choc Creator, la primera impresora 3D comercial para hacer chocolate lanzada al mercado, a un pre- cio de unas 3.000 libras. Tras el éxito inicial, desde el punto de vista tanto comercial como de difusión en los medios de comunicación, ChocEdge lanzó en 2014 el modelo 2.0 de su impresora 3D. La universidad holandesa TNO ha tenido un papel importante en los proyectos de investigación 109 estructura, aroma y sabor queda reflejada en su as- pecto cambiante, y son los usuarios los que deciden cuándo quieren «cosechar» y disfrutar de estos pro- ductos comestibles frescos y nutritivos en función de la intensidad de sabor que prefieran. Impresión de alimentos Aún no existe una definición clara de qué es una impresora 3D de alimentos: ¿Simplemente una má- quina de cocinar con más capacidades? ¿Una herra- mienta para crear nuevas combinaciones de alimen- tos? ¿O algo con lo que algún día podremos crear alimentos que no existen? En términos generales, una impresora de alimentos es una máquina que puede convertir recetas digitales en bocados comes- tibles y probablemente sabrosos. La gran mayoría de las impresoras de alimentos 3D que se comerciali- zan aplican la variante FDM con un sistema de ex- trusión de pasta a través de una jeringa, que funcio- na en cierto modo como una impresora de chorro de tinta muy simplificada con una sola boquilla grande que vierte un material pastoso denso en lugar de muchas boquillas minúsculas que vierten gotas de tinta líquida medidas en picolitros. El material pas- toso se puede ir acumulando por capas hasta formar las estructuras de comida tridimensionales. Como ocurre con las impresoras 3D de cerámica, los ali- mentos se tienen que «sinterizar» o «cocinar» en un proceso posterior aparte, que puede tener lugar o no dentro de la propia impresora 3D. Inspirado por los experimentos de la University of Exeter con impresión 3D de chocolate, en 2012 Richard Horne presentó su Extrusora de Pasta Uni- versal (UPE) en el popular sitio web Richrap.com. Su intención era permitir a cualquier impresora 3D de código abierto que experimentara con distintas pastas, incluyendo alimentos y materiales cerámi- cos. La UPE es accionada por engranajes y utiliza una correa de transmisión para ejercer presión sobre la jeringa convencional de 10 ml. De esta forma se mantiene una altura mínima con vistas a permitir la altura de construcción máxima. Structur3d 3D printing, una empresa con sede en Ontario, ha fabricado su propia extrusora de pasta por impresión 3D Discov3ry, disponible por encargo, y anuncia que se puede utilizar para im- primir en 3D con cualquier material pastoso, des- de la pasta de chocolate Nutella hasta el silicio y la masilla para sellar. El sistema ha sido diseñado para trabajar con prácticamente cualquier impre- sora 3D que utiliza el método FDM, y sustituye a la extrusora de plástico fundido. Su funcionamiento consiste en forzar el paso de material por jeringas reutilizables (asequibles y fáciles de encontrar en el mercado), a través de un tubo de alimentación, y por último por una punta extrusora montada en el carro de cabezales de la impresora. Unos años antes se creó otra extrusora de pasta, la Plastruder. De entre sus muchos modelos existen- tes, MakerBot la implementó y ofreció en 2010 en su versión MK5, que incorporaba un hot-end de acero inoxidable y mecanizado de precisión para un buen encaje que impidiera fugas de material. La versión UNFOLD de la Plastruder fue la empleada en 2012 por el diseñador Ralf Holleis para la impresión en 3D de galletas navideñas basadas en diseños CAD originales. Una vez extruídas sobre papel encerado, bastaba con trasladar las galletas al horno para la «postproducción». A estas soluciones de bricolaje les siguieron al- gunas impresoras 3D más nuevas como la Zmorph, 5 Galletas navideñas impresas en 3D. Ralf Holleis – Unfold. 5 Hao, L.; Mellor, S.; Seaman, O.; Henderson, J.; Sewell, N.; y Sloan, M. «Material characterisation and process development for chocolate additive layer manufacturing». En: Virtual and Physical Prototyping, 1745-2767, vol.5, núm. 2 (2010), p. 57-64. http://www.tandfonline.com/doi/ abs/10.1080/17452751003753212#.VK0nICuG98E 6 Ehrenkranz, M. «3D Printing Food May Come To Restaurants Soon If Pasta Leader Barilla Has Its Way» [en línea]. iDigitalTimes.com. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http://www.idigitaltimes.com/3d-printing- food-may-come-restaurants-soon-if-pasta-leader-barilla- has-its-way-368075 7 Alec. «The Edible Growth Project: a study into sustainable, healthy 3D printed food» [en línea]. 3ders. org, 2014. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http:// www.3ders.org/articles/20141006-the-edible-growth- project-a-study-into-sustainable-healthy-3d-printed- food.html Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D 1 Proyecto Edible Growth. Chloé Rutzerfeld. 109108
  4. 4. 31 ELISAVA Temes de Disseny 110 El ejército estadounidense está especialmente in- teresado en las posibles aplicaciones de la impresión 3D de alimentos en el campo de batalla. Como expli- can en su sitio web, la tecnóloga alimentaria Lauren Oleksyk, como jefa de un equipo de investigación del departamento de alimentación en combate (Combat Feeding Directorate, CFD), está investigando las apli- caciones de la impresión 3D en el desarrollo y proce- samiento de comidas. Una aplicación posible es una aglomeración ultrasónica que une a las partículas disparando ondas ultrasónicas sobre ellas. Este plan- teamiento aporta más flexibilidad a la hora de im- primir una mayor variedad de platos, porque añade opciones complementarias al menú de los soldados. Materiales comestibles En 2013 Janne Kyttanen, que hace ya una década fue uno de los primeros que supo ver aplicaciones de consumo a la impresión 3D, produjo prototipos de plástico impresos en 3D de pasta, cereales e incluso hamburguesas para demostrar que las tecnologías de impresión en 3D pueden transformar la forma en la que comemos. Kyttanen está convencido de que, en cuanto seamos capaces de ensamblar con facili- dad los elementos que componen nuestra comida, podremos aprovechar el potencial de las impresoras 3D para elaborar alimentos con las formas persona- lizadas más sorprendentes imaginables. El diseña- dor se atreve incluso a predecir que el futuro de la la FABtotum y la byFlow, que han introducido cabe- zales de impresión fácilmente intercambiables que permiten la adaptación rápida de la misma impre- sora 3D para utilizarla con termoplásticos como el ABS, el PLA o el nailon, o con materiales pastosos como el chocolate y otros productos comestibles. Los fabricantes de estas impresoras 3D suelen poner a disposición de todo el mundo los datos técnicos de sus máquinas, para que la comunidad de usua- rios pueda desarrollar y utilizar extrusoras que se ajustan a sus necesidades concretas, incluyendo las de utilizar la máquina para crear productos comes- tibles. Otros proyectos comerciales se centran sobre todo en el tema de la impresión de alimentos. Es el caso de la máquina ya mencionada Choc Creator de Choc Edge 8 y de la impresora 3D Imagine de Essen- tial Dynamics, construida para imprimir con ma- teriales de base pastosa como la silicona, las resinas epoxi, materiales orgánicos, el queso y el chocolate. Aunque es sin duda la más común, la fabricación basada en la extrusión no es el único proceso utiliza- do en la impresión 3D de alimentos. Además de los experimentos de sinterización y de inyección de aglu- tinante, Laser Cooking9 es una novedosa tecnología de cocina que emplea un cortador láser como disposi- tivo de calor seco. En general, la cocina de calor seco calienta toda la superficie de un ingrediente, en tanto que un cortador láser calienta un fragmento reducido de la superficie en muy poco tiempo. Por otra parte, se puede recurrir a otra tecnología de fabricación digital «sustractiva», como la fresadora CNC utilizada en el Icepop Generator, una máquina conceptual creada por la firma holandesa Melt Ice- pop. La máquina, que se utiliza dentro de un conge- lador, actúa como un escultor mecánico sobre hielo, con un taladro que se desplaza en los tres ejes. De esta forma se esculpe un diseño en un bloque de hielo, uti- lizando un cuarto eje para hacer girar el bloque a fin de crear figuras más complejas. 111 impresión 3D de alimentos es realmente la replica- dora de Star Trek, con una máquina que ensamblará moléculas en combinaciones que se traducirán en comidas nutritivas y sabrosas. Pero antes de dar el paso a las moléculas, la pasta ya ha brindado a los investigadores muchas posibili- dades de investigación. Es el caso del concurso antes mencionado de Barilla, PrintEat, o de la impreso- ra 3D para pasta de la TNO, y también de una fase posterior de desarrollo del proyecto Fab@home de la Cornell University. En esta ocasión, el equipo de Hod Lipton utilizó la impresora 3D para dar distin- tas formas artísticas a unos fideos ramen.10 Hablando de pasta, una de las más comunes, aunque bajo el nombre de «masa», es la utilizada para hacer pizzas. La propia pizza es un producto elaborado por adición: la primera capa es la pasta (o masa); la segunda, la salsa de tomate; la tercera, la mozzarella; y las siguientes, los distintos rellenos. La impresora F3D, construida por cuatro alumnos de ingeniería mecánica del Imperial College of Lon- don, puede fabricar y cocinar una pizza margarita en unos 20 minutos. Mediante tres jeringas distintas, la impresora extruye la masa de harina, el puré de tomate y el queso en crema. (¡Mejor no comentarlo cerca de Nápoles, porque nos dirán que no es pizza!) La agencia estadounidense del espacio NASA sabe que la impresión 3D es la clave para las misio- nes especiales de larga duración, ya que permitiría a los astronautas llevar la cantidad justa de materias primas y de dibujos CAD necesarios para crear las piezas de repuesto que podrían necesitar (en lugar de llevar consigo todas las piezas reales que se pueden romper). Por la misma razón la Estación Espacial In- ternacional adquirió recientemente una impresora 3D, que en el futuro podría utilizarse para preparar comidas —y herramientas— para los astronautas. La NASA concedió a Systems and Materials Re- search Consultancy de Austin, Texas, un contrato de 125.000 dólares para desarrollar un sistema de ali- mentos impresos en 3D para misiones espaciales de larga duración. Uno de los objetivos del programa de Tecnología Alimentaria Avanzada de la NASA es desarrollar métodos para que los alimentos cumplan requisitos de seguridad, aceptabilidad, variedad y estabilidad nutricional para las misiones de explora- ción largas, utilizando la mínima cantidad de recur- sos de la nave y de tiempo de la tripulación.11 En la impresión 3D de alimentos, el chocolate y los dulces siguen constituyendo un objetivo ideal, y el más cercano. Como el chocolate se puede extruir a través de un sistema de jeringa calentada, ya se es- tán estudiando nuevos desarrollos tecnológicos que recurren al láser para fundir chocolate en polvo im- preso en 3D y formar geometrías tridimensionales, como han hecho cuatro alumnos de ingeniería me- catrónica de la University of Waterloo con su pro- yecto 3D Chocolateering. De forma muy parecida al proyecto CandyFab antes comentado, su máquina consiste en un sistema de sinterización que utiliza el láser para fundir selectivamente el chocolate en polvo. Como la sinterización por láser no requiere la presencia de estructuras de apoyo, este método per- mitía generar figuras de gran complejidad geométri- ca. Para los alumnos sirvió también de ejercicio para crear un sistema de sinterización de bajo coste, te- niendo en cuenta que las máquinas de sinterización por láser actuales cuestan más de 200.000 euros. Crear los dulces impresos en 3D es una parte esencial del proceso, pero, como también ocurre en la impresión 3D industrial y de consumo, la fase de acabado es tan importante como la proverbial guin- da del pastel. Durante la Semana del Diseño de Vie- na 2014, el estudio de diseño vienés mischer’traxler presentó una decoradora automática de tartas. El proyecto, al que llaman «Till You Stop» («Hasta que digas basta»), tiene como objetivo subyacente la ex- ploración de un nuevo método de fabricación perso- nalizada de comida, en la que la decisión del consu- midor de decir «basta» defina el resultado del diseño. 1 Los alimentos son el siguiente gran desafío de la impresión 3D. Janne Kyttanen. 8 «3D Printer that Prints in Chocolate Now Available!» [en línea]. 3Dprintplan.com, 2012. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http://www.3dprintplan. com/2012/01/26/3d-printer-that-prints-in-chocolate- now-available/ 10 Jacobs, A. Dinner is printed [online]. The New York Times, 2013. [Reference: January 8, 2015] Available on: http://www. nytimes.com/2013/09/22/opinion/sunday/dinner-is-printed. html?pagewanted=all 11 «3D Printing: Food in Space» [en línea]. NASA.gov, 2013. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http://www.nasa. gov/directorates/spacetech/home/feature_3d_food.html#. VK55fiuG98E Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D 9 Fukuchi, K; Kazuhiro, J.; Tomiyama, A.; Takao, S. «Laser Cooking: A novel culinary technique for dry heating using a laser cutter and vision technology», en CEA'12. Proceedings of the ACM Multimedia 2012 Workshop on Multimedia for Cooking and Eating Activities. Nueva York: ACM, 2012, p. 55-58. 111110
  5. 5. 31 ELISAVA Temes de Disseny Gastronomía digital (Impresoras de alimentos) Si bien es cierto que todos los proyectos mencionados hasta aquí son ambiciosos y tienen un potencial in- creíble a largo plazo, es muy probable que 2015 pase a la historia como el año en el que saldrán a la venta las primeras impresoras 3D de alimentos verdadera- mente comercializadas. Tres sistemas diferentes se disputarán el cetro de la impresora 3D de alimentos mejor preparada para la cocina: dos de ellos saldrán de la fábrica de 3D Systems y recurren al azúcar y el chocolate como principales materiales de impresión; el tercero se llama Foodini, una impresora 3D mul- tialimentos diseñada y construida por una start-up de Barcelona, Natural Machines. Otros ya siguen sus pasos. Anunciada a principio de 2014, la Chefjet es el fruto de un proyecto realizado por el estudio de di- seño The Sugar Lab, con sede en Los Ángeles. Este estudio formado por dos personas desarrolló una máquina que utilizaba una tecnología muy pareci- da a la de Zcorp, con la diferencia de que empleaban agua en lugar de cola como aglutinante del azúcar en polvo. A la propietaria de la patente, 3D Systems, le convino más comprar el estudio que demandarlos, y la Chefjet es el resultado de esta alianza. La anuncian como la primera de una clase totalmente nueva de impresoras 3D de comida listas para la cocina. Los dos primeros modelos de la serie son la impresora 3D Chefjet, monocroma y para cocinas domésticas, y la impresora 3D Chefjet Pro, de formato más gran- de y a color. Destinada a los panaderos, pasteleros, bármanes y restauradores profesionales, estas impre- soras permiten la creación de formas comestibles, y saldrán a la venta junto con materiales imprimibles de Chefjet para hacer diversas recetas (azúcar, dulces de distintos sabores y chocolate con leche). Por su parte, la Cocojet es el resultado de la asociación de 3D Systems con Hershey, una de las primeras empresas del mundo en fabricación de chocolate y golosinas. La Cocojet es una máquina estándar basada en la versión de 3D Systems de la tecnología FDM, a la que la empresa llama «impre- sión por chorro de plástico» (PJP por sus siglas en inglés). De hecho, la Cocojet es una versión modi- ficada de la impresora 3D Cube Pro para filamento plástico, de 3D Systems. Finalmente, la impresora 3D Foodini es quizás la más revolucionaria y prometedora de todas las im- presoras 3D comerciales. Utiliza un sistema de jerin- ga para extruir diversos materiales pastosos (desde masa de harina hasta carne picada), y la razón de que sea revolucionaria es el planteamiento de la empresa que la fabrica. La idea subyacente es que, mezclando ingredientes básicos sanos, la Foodini podrá preparar robóticamente platos cocinados en casa también sa- nos, para gente tan ocupada que no le queda tiempo para cocinar. Desarrollada en colaboración con ELI- SAVA, Escuela Superior de Diseño e Ingeniería de Barcelona, la impresora de Natural Machines puede utilizar seis cápsulas de distintos materiales, lo que permite la elaboración de platos mucho más comple- jos. También lleva un calentador incorporado para mantener la comida caliente durante el proceso de impresión. El precio previsto de venta al público será de aproximadamente 1.000 dólares. Robots in Gastronomy (RIB), también con sede en Barcelona, es un hub internacional de experi- mentación culinaria. Su grupo de investigación y di- seño se centra en la intersección entre la tecnología y la gastronomía. El equipo, dirigido por Luis Fra- guada, cuenta con cocineros con estrellas Michelin, diseñadores industriales, diseñadores de interacción y distribuidores de equipos de cocina de alta gama. La investigación del grupo ha culminado en la crea- 1 Impresora 3D Foodini: cómo funciona. Natural Machines. 1 Impresión de hamburguesa vegetariana con Foodini. Natural Machines. 1 Foodini, de Natural Machines. Natural Machines. 1 Food Form 3D, de Robots in Gastronomy. Robots in Gastronomy. 1 Dulce hecho en colores con azúcar impreso en 3D con la Chefjet Pro. 3D Systems. Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D 112 113112112 113
  6. 6. 31 ELISAVA Temes de Disseny ción de Food Form 3D, un robot de deposición con- trolado numéricamente por ordenador que puede trabajar materiales comestibles para impresión 3D. El objetivo del grupo no es tanto industrializar la cocina como suministrar herramientas para la in- vención y la innovación. Junto con 3D Systems, otra empresa que tiene muy claro lo de conquistar a los consumidores con sus impresoras 3D es XYZ Printing, que tiene pre- visto lanzar al mercado en el segundo semestre de este año su última impresora, que presentó en el Sa- lón de Electrónica de Consumo de Las Vegas en ene- ro de 2015, con un precio por debajo de los 2.000 dó- lares. La impresora puede imprimir en 3D alimentos a partir de masa de harina que, una vez horneados, pueden convertirse en pastas y tartas, entre otros. Gastronomía molecular Si hablamos de fusionar la tecnología y la cocina, so- bre todo en Cataluña, no podemos pasar de largo las técnicas de gastronomía molecular. Algunos de los elementos que caracterizan los procesos de gastrono- mía molecular, como el uso de alginato de sodio para inducir la gelificación y la solidificación de líquidos, se pueden utilizar en los procesos de fabricación di- gital basados en extrusión e incluso pueden tener aplicaciones en el campo de la bioimpresión (impre- sión 3D de tejidos humanos). La evolución de la com- binación de las distintas tecnologías y procesos de madamente cruel, la cría intensiva de animales de granja se está convirtiendo en una causa principal de calentamiento global y de eliminación de los re- cursos hídricos del planeta. Una empresa llamada Modern Meadow12 aplica los últimos avances en ingeniería de tejidos al desarrollo de biomateriales nuevos para dar respuesta a algunos de los desafíos globales más apremiantes. De esta forma, ha desa- rrollado productos de cuero y de carne que no re- quieren el sacrificio de animales y necesitan muchas menos cantidades de tierra, agua, energía y agentes químicos. Fundada por Gabor y Andras Forgacs (padre e hijo), esta start-up está haciendo carne cruda artificial con ayuda de una bioimpresora 3D. Para bioproducir carne, los científicos tienen primero que cosechar las células madre, esto es, las células capaces de conver- tirse en cualquiera de las otras células animales me- diante el procedimiento común de la biopsia. Cuan- do los científicos las alimentan y crían, estas células pueden replicarse muchas veces y generar cadenas. Las cadenas se introducen en un biocartucho para su impresión 3D en la forma deseada a fin de gene- rar un tejido vivo que tendrá exactamente la misma composición biológica que la carne de una vaca viva. Unas 20.000 de estas cadenas son las necesarias para hacer la hamburguesa de tamaño normal que creó el científico holandés Mark Post, de la University of Maastricht, para demostrar que la carne cultivada en una placa de Petri puede convertirse algún día en una auténtica alternativa a la carne de ganado. Otro grupo que trabaja en la misma línea es Fu- ture Food, una iniciativa de internet con sede en Austria que quiere crear concienciación global so- bre las alternativas reales a los productos derivados de animales. En Future Food explican que estos productos se pueden dividir en dos grupos. El pri- mero incluiría la carne vegetariana, las leches sin lácteos y los sustitutos del huevo, es decir, produc- tos que imitan o copian a productos derivados de animales. El segundo grupo sería el de la carne in vitro o cultivada, alimentos que están hechos de carne real sin recurrir a animales. Como es posible que la idea de una hamburguesa cultivada in-vitro y sintetizada no resulte muy tentadora para muchos, su atractivo final para los consumidores dependerá mucho del aspecto que tenga esa carne artificial. Las futuras impresoras 3D podrán ensamblar alimentos fácil- mente digeribles, no solo manteniendo la forma y el gusto del modelo real, sino reforzándolos con nu- trientes concretos y dándoles formas atractivas. En las residencias de ancianos se calcula que hasta el se- senta por ciento de los residentes sufren un trastorno llamado «disfagia», que hace que les resulte difícil o incluso peligroso tragar la comida. Como conse- cuencia, les suelen dar para comer papillas hechas con diversos ingredientes triturados. Los científicos de la firma alemana Biozoon Food Innovations que participan en el proyecto PERFORMANCE financia- do por la Unión Europea están trabajando en recons- truir platos de comida para que tengan una forma más digerible que además resulte visualmente apeti- tosa, como filetes de pollo que, una vez cocinados, se trituren y cuelen para separar el líquido y hacer con él una ración gelificada de pollo que se pueda digerir con seguridad. El proyecto de tres años PERFOR- 1 Hamburguesa hecha a partir de carne de buey cultivada. David Parry / PA Wire. 1 Impresora 3D de fruta. Dovetailed. 12 Marga, F. Modern Meadow, «Engineered Comestible Meat» [en línea]. United States Department of Agriculture, 2012. [Consulta: 8 enero 2015]. Disponible en: http:// www.reeis.usda.gov/web/crisprojectpages/0228895- engineered-comestible-meat.html Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D gastronomía molecular podría acercarnos bastante a la replicadora de Star Trek. La firma Dovetailed, de Cambridge, se puso a la vanguardia de este campo cuando desarrolló una impresora 3D de fruta combinando un cabezal de impresora digital y el proceso de esferificación de la gastronomía molecular. Utiliza alginato de sodio para crear «burbujas» gelatinosas como el caviar con un interior líquido hecho con zumo de fruta. El primer experimento que realizó Dovetailed con- sistía en utilizar zumo de sabor de fresa para crear una serie de burbujas de caviar que después se en- samblaban para formar una fruta impresa en 3D con sabor fresa y apariencia de frambuesa. Por curioso que pueda ser el proceso de Dove- tailed —el sabor aún no está del todo conseguido, pero eso podría ser un problema más asociado a la gastronomía molecular que a la impresión 3D—, el objetivo final del ensamblado de alimentos mole- culares es la fabricación de carne. Además de ser considerada cada vez más como una práctica extre- 5 Modern Meadow. Cómo funciona la bioimpresión. Izquierda: Cómo funciona la bioimpresión. Se imprime la biotinta, que contiene varios tipos de célula, en moldes hechos de gel de agarosa. Derecha: Al cabo de unos días, la biotinta se fusiona y se retira el soporte de agarosa. El tejido se introduce en un biorreactor y se aplica estimulación de baja frecuencia para hacer madurar las fibras musculares. 115114 115
  7. 7. 31 ELISAVA Temes de Disseny servirá comida impresa en 3D en las residencias para la tercera edad», dice el investigador Kjeld van Bom- mel de la TNO. La TNO también está trabajando con una impresora 3D que hace que los alimentos tritura- dos resulten atractivos a los pacientes con problemas de masticación y deglución. «Estas personas pueden tener comida real sobre el plato. Y con el tenedor y el cuchillo se sienten más capacitados. Podrían comer mejor y también mejoraría su calidad de vida» —dice Van Bommel—. De igual forma, las impresoras 3D podrían generar comidas a medida de necesidades específicas, por ejemplo, integrando calcio para los pacientes que sufren deficiencias óseas. Como ha ocurrido con todas las aplicaciones de la impresión 3D, una de sus mayores promesas es la posibilidad de producir a medida. En el sector de la alimentación, esto se traduce en el nuevo concepto de «nutrición verdaderamente personalizada». Las per- sonas más mayores, las más pequeñas y las que su- fren discapacidades y deficiencias de salud serán las primeras en beneficiarse de los alimentos a medida, y en una segunda fase esos beneficios se extenderán a la humanidad en general. Para ello, lógicamente, será necesario encontrar un delicado equilibrio entre la necesidad de una forma de vida más sana y soste- nible y la necesidad del ser humano de una cultura culinaria más tradicional, que coincide con la visión de la TNO de futuras comidas impresas en 3D hechas con ingredientes alimenticios alternativos, como las algas, las lentejas de agua, la hierba, los altramuces, las hojas de remolacha azucarera y los insectos. Aunque cabe poca duda sobre los efectos bene- ficiosos que puede tener la comida impresa en 3D para el planeta en general, su integración en la ca- dena global de suministro resulta más cuestionable, porque está por ver si los alimentos impresos en 3D pueden llegar a ser una solución económicamente viable y si los consumidores los aceptarán. El público querrá saber si los alimentos impresos son seguros para el consumo humano. Como suele ocurrir, muchas prácticas que a las generaciones ac- tuales les parecen muy lejanas o incluso alienígenas acaban siendo bastante naturales para las generacio- nes futuras, sobre todo si se demuestran sus ventajas. Los intereses de las multinacionales y los conflictos de intereses pueden plantear dudas sobre los beneficios de esas prácticas nuevas en el campo de la impresión de alimentos, pero es innegable que el estado actual de la cría industrial de animales ya no es sostenible. Probablemente, los consumidores exigirán una protección adecuada para garantizar que el desarro- llo de la comida impresa no limita su acceso a los pro- ductos orgánicos ni los contamina. Es razonable asu- mir que la mayoría querrán decidir si comen comida «real» o prueban comidas impresas, por lo que la normativa de etiquetado será un aspecto importante. Para entender mejor las posibilidades que se abren ante nosotros, Next Nature publicó el libro In Vitro Meat Cookbook.14 Utilizando el formato de libro de cocina como medio para contar una historia, la pu- blicación explora visualmente las nuevas culturas alimentarias que podría crear la carne cultivada en laboratorio, planteando el tema desde los puntos de vista del diseño y la ingeniería, pero también desde las perspectivas social y ética, y sugiere que pensemos en alas de dodo revivido, pintura de carne o helado de carne, aperitivos caníbales, bistecs tejidos como bufandas y sushi transparente cultivado en condicio- nes perfectamente controladas, por ejemplo. Es evidente que ya se ha dado la señal de salida, sobre todo si vemos el anuncio que ha hecho Nestlé y que podía materializar su proyecto Iron Man, con el que el gigante alimentario pretende desarrollar su propia versión de la replicadora en un plazo de entre cinco y diez años. Descrita como «el próximo microondas», la máquina que están desarrollando en el Institute of Health Sciences de Nestlé es un sis- tema que puede hacer un examen de las necesidades sanitarias de las personas y trabajar los nutrientes que faltan en sus dietas; la intención es llegar a una máquina capaz de producir suplementos o incluso comida a medida. En caso de duda, no hay más que tener el ojo puesto en el futuro inmediato. MANCE13 aspira a desarrollar tecnología de impre- sora 3D de alimentos y sistemas de texturización con vistas a producir alimentos seguros y apetitosos. La impresora 3D funcionará de la misma mane- ra que una impresora de chorro de tinta, utilizando cápsulas rellenas de alimentos licuados: una para las verduras, otra para las carnes y otra para los carbo- hidratos. Creará una primera capa de comida, por ejemplo, la forma bidimensional de un ala de pollo, con líquido del cartucho de carne, al que habrán dado forma las 48 boquillas del cabezal de impre- sión. A continuación se incorporará un agente de gelificación, actualmente en fase de desarrollo. Capa a capa, se aplicará al alimento la forma deseada, que podrá ser la de un ala de pollo pero podrá tener cual- quier sabor que se quiera poner. Conclusiones El objetivo de la organización Future Food, comparti- do por otras iniciativas similares, es poner fin al sufri- miento de los animales, la contaminación ambiental, el hambre y los riesgos sanitarios al dejar de utilizar miles de millones de animales domésticos como má- quinas de carne, leche y huevos, y sustituyendo esos productos por otros más sanos obtenidos por medios más éticos y respetuosos con el medio ambiente. La producción tradicional de carne, leche y hue- vos procedentes de animales ejerce una presión en el medio ambiente mucho mayor que la de cualquier otro tipo de producción de alimentos. A consecuen- cia del constante aumento de la población mundial y la también constante reducción de los terrenos aptos para la agricultura, la humanidad tiene que encon- trar soluciones viables para satisfacer sus demandas alimentarias. Cada año se matan en torno a 55.000 millones de pollos, pavos, cerdos, vacas, ovejas y pa- tos en todo el mundo. Hay una discrepancia entre la ciencia y la concienciación sobre el bienestar animal de la sociedad por un lado y la práctica de la cría in- dustrializada de animales por otra. Comer animales significa extender la cadena de alimentos —empezando por las plantas y acabando por los seres humanos—, lo que hace que se pierdan muchos alimentos que se podrían utilizar para ali- mentar a personas. Paradójicamente, el sobreconsumo de carne se considera una de las principales causas de muchas enfermedades típicas, incluyendo el cáncer y las afecciones coronarias. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima que la demanda de carne aumentará en más de dos tercios en los próximos cuarenta años, y que los métodos de producción actuales dejarán de ser sostenibles. Es probable que en un futuro próximo, la carne y otros alimentos básicos acaben siendo artículos de lujo por culpa del aumento de la demanda de cultivos agríco- las destinados a la producción de carne. A menos que encontremos una alternativa sostenible. La cría de ganado contribuye al calentamiento mundial con sus emisiones incontroladas de metano, un gas de efecto invernadero veinte veces más poten- te que el dióxido de carbono. El aumento de demanda supondrá un incremento considerable de los niveles de metano, dióxido de carbono y óxido nitroso, y provocará una pérdida de la biodiversidad. Junto con el aspecto, el sabor puede tener un papel clave en el éxito de los alimentos del futuro y, al mismo tiempo, constituye uno de los mayores desafíos. ¿Lo digeriremos? Siempre comemos más por los ojos que por la boca y, como hemos visto, la carne impresa se podría fabricar en formas y texturas familiares, por lo que nuestro paladar será un factor determinante. Future Food cree que los productos alimentarios artificiales o «bioficiales» serán necesariamente más baratos que la carne, la leche y los huevos convencio- nales derivados de los animales. También serán po- tencialmente más sanos que los productos animales, y tendrán varias ventajas adicionales directamente rela- cionadas con la posibilidad de hacer comidas a medida. Los restaurantes podrán extraer información sobre el historial médico, los hábitos alimentarios y de ejercicio de sus clientes, y generar comidas que se ajusten con precisión a sus necesidades desde el punto de vista de la salud, incluso antes de que los clientes hagan su pedido. «Dentro de cinco años se 14 Van Mensvoort,K.; Grievink, H-J.; The In Vitro Meat Cookbook, Next Nature Network / BIS Publishers, 2014. Davide Sher - Xavier Tutó La impresión de alimentos en 3D 116 13 Pearse, D. «Transforming Mealtimes with 3D-Printed Food» [en línia], Horizon. The EU Research & Innovation Magazine, 2014. [Consulta: 8 gener 2015] Disponible a: http://horizon-magazine.eu/article/transforming- mealtimes-3d-printed-food_en.html 117116

Un artículo sobre las futuras impresoras 3D.

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