Lebensmitteldruck: Kuchen aus dem 3D-Drucker

Schicht für Schicht zum Kuchenglück: Eine Gruppe von Wissenschaftlern am Creative Machines Lab der Columbia University in New York will künftig auch komplexeres Back- und Konditoreigut mit Rechnerunterstützung und 3D-Drucker zaubern. So gelingen laut jüngsten Versuchen auch Apfelkuchen, Cupcakes oder – das bislang schwierigste Werkstück – ein Kuchen mit insgesamt sieben Zutaten.

Die Besonderheit der Technik, die Ingenieur Jonathan Blutinger und Kollegen in einem Paper für das Journal npj Science of Food näher beschreiben, ist die sehr genaue Software-Steuerung, die das Columbia-Team entwickelt hat. Im Mittelpunkt steht ein neuartiger 3D-Drucker, der in der Lage ist, Gerichte aus sieben verschiedenen Zutaten herzustellen. Einzige Voraussetzung ist, dass sich der Grundstoff in eine Flüssigkeit, Paste oder ein Pulver verwandeln lässt, das der 3D-Drucker ausgeben kann.

Sieben Zutaten für den Schichtkuchen aus dem 3D-Drucker

Beim Kuchen – wohlgemerkt als einzelnes Kuchenstück – waren dies unter anderem eine Keks-Paste aus amerikanischen Graham Crackern, Erdbeermarmelade, Erdnussbutter, Bananenpüree und Nutella. Eine Glasur kam noch obendrauf. Der Druck dauerte laut eines Berichts im Guardian eine halbe Stunde. Blutinger und Kollegen bezeichneten das Ergebnis als "Käsekuchen", obwohl traditionelle Zutaten wie Eier und Quark fehlten. "Das ist vielleicht kein herkömmlicher Käsekuchen, aber wir wollten mit so vielen Zutaten wie möglich drucken, um die Fähigkeiten unserer Technologie zu demonstrieren", erklärt Blutinger auf Anfrage. Ein Käsekuchen bezeichne ein Art von geschichtetem Kuchen und eine Süßspeise, die auch aus dem 3D-Drucker akzeptiert werde. "Wir könnten sicherlich auch Frischkäse oder Eier hinzufügen und das Drucken wäre immer noch sehr gut möglich", meint Blutinger. Auch mit Ricotta habe man bereits experimentiert.

Doch bis zum standfesten Kuchen brauchte es mehrere Versuche. Der Grund: Die Schichtdicken waren nicht optimal und lieferten nicht die nötige Steifigkeit, um in Form zu bleiben und als Kuchenstück nicht in sich zusammenzubrechen. Wichtig war nicht nur, in welcher Reihenfolge die Zutaten geschichtet wurden, sondern auch die korrekte Kalibrierung der Hardware. Um den mit jedem einzelnen Material verbundenen Extrusionsmultiplikator zu bestimmen, wurde ein Referenzdesign eines Quaders mit einer Fläche von jeweils einem Quadratzoll gedruckt.

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Backen per Laser

Beim letztendlichen Kuchenstück-Druck sorgte ein Laser im letzten Schritt für den "Backvorgang". Die die Füllung des Stücks umschließende Keks-Paste dient als "Teig", der durch den Laser erhitzt wird. "Das Backen erfolgt, nachdem die Paste aus der Düse herauskommt. Eine Schicht wird gedruckt, dann wird sie gebacken, und immer so weiter", erklärt Blutinger. Ohne auf einem hohen Präzisionslevel mit Lasern kochen beziehungsweise backen zu können, seien die Möglichkeiten des Druckens von Gerichten auf wenige Zutaten oder Lebensmittel begrenzt, die bei derselben Hitze gekocht werden müssen. "Das verringert die Bandbreite und Vielseitigkeit unseres Systems", meint Blutinger.

Das "Kochgerät" besteht aus einer blauen Diode, die bei 445 nm bei einer Stromaufnahme von 3 A eine maximale Ausgangsleistung von 13,8 Watt liefert. Für das Experiment wurde sie allerdings aus Sicherheitsgründen bei 1,1 bis 1,25 A gehalten, was einer Ausgangsleistung von etwa 5 bis 6 Watt entsprach. Die Spotgröße lag bei 0,25 Zoll.

In ihrem Paper beschreiben Blutinger & Co. eine Welt, in der man seine Nahrung wie aus einer Espressomaschine bekommt – inklusive des entsprechenden Geschäftsmodells mit Kapseln verschiedener Kochmaterialien. Laut Blutinger lassen sich auch Rindfleischgerichte, Hühnchen, Gemüse oder Käse drucken. Ziel ist ein Gerät, das man sich einfach in die Küche stellen kann.

(bsc)