Η επόμενη μεγάλη καινοτομία στο οικιακό μαγείρεμα θα μπορούσε να είναι μια συσκευή που εκτυπώνει τρισδιάστατα το κρέας και το μαγειρεύει με εξαιρετική ακρίβεια χρησιμοποιώντας λέιζερ.
Αυτό είναι το μακροπρόθεσμο όραμα του Εργαστηρίου Δημιουργικών Μηχανών του Πανεπιστημίου του Κολούμπια, μιας ομάδας μηχανικών που χρησιμοποιεί γνώσεις από τη βιολογία για την έρευνα και την ανάπτυξη αυτόνομων συστημάτων που «δημιουργούν και παράλληλα είναι δημιουργικά». Οι μηχανικοί εργάζονται εδώ και χρόνια για να ψηφιοποιήσουν και να αυτοματοποιήσουν τη διαδικασία μαγειρέματος.
Το 2005, η ομάδα άρχισε να αναπτύσσει τον πρώτο τρισδιάστατο εκτυπωτή ανοιχτού κώδικα που ήταν ικανός να παράγει τρόφιμα πολλαπλών στρωμάτων. Με την ονομασία Fab@Home, η συσκευή εκτύπωσε τρόφιμα που ήταν εύκολο να αναμειχθούν και να χωρέσουν μέσα από ένα εκτυπωτικό ακροφύσιο: τυρί, σοκολάτα και ζύμη για μπισκότα. Μεταγενέστερες εκδόσεις του εκτυπωτή επέτρεψαν την εκτύπωση τροφίμων σε πιο σύνθετα σχήματα – ένα βρώσιμο διαστημόπλοιο, ψυχεδελικές σπείρες ζαχαρωτών και παράξενα σχήματα ζυμαρικών – καθώς και την εκτύπωση μεγαλύτερων τροφίμων, όπως ένα χάμπουργκερ.
Τώρα, η ομάδα εστιάζει στη διαδικασία μαγειρέματος. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο npj Science of Food, οι μηχανικοί του Εργαστηρίου Δημιουργικών Μηχανών περιέγραψαν πειράματα που διεξήγαγαν για το μαγείρεμα τρισδιάστατα εκτυπωμένου κρέατος με λέιζερ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, σε σύγκριση με το κρέας που ψήθηκε στο φούρνο, το κρέας που μαγειρεύτηκε με λέιζερ συρρικνώθηκε λιγότερο, διατήρησε διπλάσια ποσότητα υγρασίας και μάλιστα αξιολογήθηκε από δύο γευσιγνώστες ότι είχε καλύτερη γεύση.
Μαγείρεμα με λέιζερ
Ένα σύστημα μαγειρέματος με λέιζερ ψήνει τα τρόφιμα με ακτινοβολία, όπως ο φούρνος μικροκυμάτων. Σε πειραματικά περιβάλλοντα, τα λέιζερ έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για το μαγείρεμα τροφίμων, αλλά ήταν δύσκολο για τους ερευνητές να ελέγξουν με ακρίβεια τα λέιζερ ώστε τα τρόφιμα να μαγειρευτούν ομοιόμορφα και στις βέλτιστες θερμοκρασίες.
Η πρόσφατη μελέτη είχε ως στόχο να λύσει το πρόβλημα της ακρίβειας μέσω λογισμικού. Αρχικά, οι ερευνητές ανακάτεψαν ωμό κοτόπουλο (με αφαιρεμένους τους τένοντες) σε έναν επεξεργαστή τροφίμων, το τοποθέτησαν σε σύριγγες και εκτύπωσαν λεπτά κομμάτια κοτόπουλου.
Στη συνέχεια, η ομάδα παρουσίασε τα σχήματα των κομματιών του κοτόπουλου σε κανονικό μέγεθος σε τρεις τύπους λέιζερ: ένα μπλε λέιζερ, ένα λέιζερ κοντινής υπέρυθρης ακτινοβολίας και ένα λέιζερ μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας. Αυτοί οι τρεις τύποι λέιζερ λειτουργούσαν σε διαφορετικά μήκη κύματος, αλλά όλες οι ακτίνες λέιζερ είχαν διάμετρο μόνο λίγα χιλιοστά, επιτρέποντας την ακριβή παροχή ακτινοβολίας. Για την τελειοποίηση του μαγειρέματος, η ομάδα χρησιμοποίησε λογισμικό για την εκπομπή ακτινοβολίας σε διαφορετικά μοτίβα.
«Χρησιμοποιούμε το μοτίβο μαγειρέματος που μπορεί εύκολα να ρυθμιστεί για να τελειοποιήσουμε τις συνθήκες ψησίματος του κρέατος», σημείωσαν οι ερευνητές σε ένα βίντεο που περιγράφει λεπτομερώς τα πειράματα. «Ρυθμίζοντας παραμέτρους όπως η διάμετρος του κύκλου, η πυκνότητα του κύκλου, το μήκος της διαδρομής, η τυχαιότητα και η ταχύτητα του λέιζερ, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε την κατανομή της ενέργειας που χτυπά την επιφάνεια του τροφίμου με μεγαλύτερη ανάλυση από τις συμβατικές μεθόδους ψησίματος».
Τα περισσότερα από αυτά τα μοτίβα ψησίματος δεν είναι εφικτά με άλλες μεθόδους μαγειρέματος. Για παράδειγμα, η ομάδα μπορεί να προγραμματίσει τα λέιζερ ώστε να μαγειρεύουν το κρέας σε μοτίβα σκακιέρας, δαντέλας ή ακόμη και καλλιτεχνικά μοτίβα λουλουδιών. Δεν είναι όλα τα μοτίβα για τη βελτιστοποίηση της κατανομής της θερμότητας- ορισμένα απλώς επιτρέπουν την «εικαστική έκφραση στο μαγειρεμένο φαγητό», αναφέρεται στη μελέτη.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι διαφορετικά λέιζερ είναι καταλληλότερα για διαφορετικές πτυχές της διαδικασίας μαγειρέματος. Τα μπλε λέιζερ λειτούργησαν καλύτερα για το μαγείρεμα του εσωτερικού του κοτόπουλου, ενώ τα υπέρυθρα λέιζερ ήταν πιο αποτελεσματικά ώστε να κάνουν την επιφάνεια του κοτόπουλου να «ροδίσει» – μια διαδικασία που μεταβάλλει τη γεύση του κρέατος μέσω μιας αντίδρασης που είναι γνωστή ως “Maillard”.
Επιπλέον, το λέιζερ κοντινής υπέρυθρης ακτινοβολίας κατάφερε να «ροδίσει» το κοτόπουλο μέσα από το σφραγισμένο πλαστικό, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι μελλοντικές συσκευές θα μπορούσαν να μαγειρέψουν το κρέας καθώς εξακολουθεί να είναι συσκευασμένο.
Όπως σημειώνει η μελέτη, «η δυνατότητα μαγειρέματος ερμητικά κλειστών τροφίμων θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά τη διάρκεια της ζωής τους, μειώνοντας τη μικροβιακή τους επιμόλυνση και αυτό θα μπορούσε να ήταν εμπορικά αξιοποιήσιμο ειδικά για συσκευασμένα γεύματα to-go στο παντοπωλείο».
Το μέλλον των συσκευών μαγειρέματος με λέιζερ
Η τεχνολογία για την εκτύπωση των τροφίμων και το μαγείρεμά τους με λέιζερ μπορεί να είναι διαθέσιμη στις μέρες μας, αλλά όχι μέσω μίας μόνο συσκευής. Ένα εμπόδιο στην ανάπτυξη μιας τέτοιας συσκευής για τους καταναλωτές, πέρα από το ότι δεν είναι οικονομικά προσιτή, είναι και η δυσκολία σχεδιασμού μιας συσκευής που να είναι τόσο απλή στη χρήση όσο οι κοινές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, όπως ο φούρνος μικροκυμάτων ή η φριτέζα.
Ένα άλλο εμπόδιο είναι η δυνατότητα προσαρμογής. Το Εργαστήριο Δημιουργικών Μηχανών οραματίζεται ένα μέλλον όπου οι άνθρωποι θα μπορούν όχι μόνο να εκτυπώνουν και να μαγειρεύουν φαγητό με λέιζερ με το πάτημα ενός μόνο κουμπιού, αλλά και να χρησιμοποιούν λογισμικό για να δημιουργούν και να μοιράζονται νέες συνταγές – που να υπερβαίνουν τις συμβατικές τεχνικές μαγειρέματος. Αυτό θα απαιτήσει σχεδιασμό με τη βοήθεια υπολογιστή – ένα είδος Photoshop για την οικιακή μαγειρική, με άλλα λόγια.
Μέχρι τότε, η μελέτη που αναφέραμε είναι πολύ κομβική ώστε να γίνουν τα πρώτα βήματα προς την ψηφιοποίηση της μαγειρικής.
Η μελέτη καταλήγει στο ότι «Το μαγείρεμα με λογισμικό είναι ένας σχετικά αχαρτογράφητος χώρος και το ψήσιμο με λέϊζερ διαθέτει ενδιαφέρουσες ευκαιρίες για την εξατομικευμένη παραγωγή γευμάτων και μπορεί να επεκταθεί και σε άλλες ζωικές πρωτεΐνες ή ομάδες τροφίμων».
Η επόμενη μεγάλη καινοτομία στο οικιακό μαγείρεμα θα μπορούσε να είναι μια συσκευή που εκτυπώνει τρισδιάστατα το κρέας και το μαγειρεύει με εξαιρετική ακρίβεια χρησιμοποιώντας λέιζερ.
Αυτό είναι το μακροπρόθεσμο όραμα του Εργαστηρίου Δημιουργικών Μηχανών του Πανεπιστημίου του Κολούμπια, μιας ομάδας μηχανικών που χρησιμοποιεί γνώσεις από τη βιολογία για την έρευνα και την ανάπτυξη αυτόνομων συστημάτων που «δημιουργούν και παράλληλα είναι δημιουργικά». Οι μηχανικοί εργάζονται εδώ και χρόνια για να ψηφιοποιήσουν και να αυτοματοποιήσουν τη διαδικασία μαγειρέματος.
Το 2005, η ομάδα άρχισε να αναπτύσσει τον πρώτο τρισδιάστατο εκτυπωτή ανοιχτού κώδικα που ήταν ικανός να παράγει τρόφιμα πολλαπλών στρωμάτων. Με την ονομασία Fab@Home, η συσκευή εκτύπωσε τρόφιμα που ήταν εύκολο να αναμειχθούν και να χωρέσουν μέσα από ένα εκτυπωτικό ακροφύσιο: τυρί, σοκολάτα και ζύμη για μπισκότα. Μεταγενέστερες εκδόσεις του εκτυπωτή επέτρεψαν την εκτύπωση τροφίμων σε πιο σύνθετα σχήματα – ένα βρώσιμο διαστημόπλοιο, ψυχεδελικές σπείρες ζαχαρωτών και παράξενα σχήματα ζυμαρικών – καθώς και την εκτύπωση μεγαλύτερων τροφίμων, όπως ένα χάμπουργκερ.
Τώρα, η ομάδα εστιάζει στη διαδικασία μαγειρέματος. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο npj Science of Food, οι μηχανικοί του Εργαστηρίου Δημιουργικών Μηχανών περιέγραψαν πειράματα που διεξήγαγαν για το μαγείρεμα τρισδιάστατα εκτυπωμένου κρέατος με λέιζερ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, σε σύγκριση με το κρέας που ψήθηκε στο φούρνο, το κρέας που μαγειρεύτηκε με λέιζερ συρρικνώθηκε λιγότερο, διατήρησε διπλάσια ποσότητα υγρασίας και μάλιστα αξιολογήθηκε από δύο γευσιγνώστες ότι είχε καλύτερη γεύση.
Μαγείρεμα με λέιζερ
Ένα σύστημα μαγειρέματος με λέιζερ ψήνει τα τρόφιμα με ακτινοβολία, όπως ο φούρνος μικροκυμάτων. Σε πειραματικά περιβάλλοντα, τα λέιζερ έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για το μαγείρεμα τροφίμων, αλλά ήταν δύσκολο για τους ερευνητές να ελέγξουν με ακρίβεια τα λέιζερ ώστε τα τρόφιμα να μαγειρευτούν ομοιόμορφα και στις βέλτιστες θερμοκρασίες.
Η πρόσφατη μελέτη είχε ως στόχο να λύσει το πρόβλημα της ακρίβειας μέσω λογισμικού. Αρχικά, οι ερευνητές ανακάτεψαν ωμό κοτόπουλο (με αφαιρεμένους τους τένοντες) σε έναν επεξεργαστή τροφίμων, το τοποθέτησαν σε σύριγγες και εκτύπωσαν λεπτά κομμάτια κοτόπουλου.
Στη συνέχεια, η ομάδα παρουσίασε τα σχήματα των κομματιών του κοτόπουλου σε κανονικό μέγεθος σε τρεις τύπους λέιζερ: ένα μπλε λέιζερ, ένα λέιζερ κοντινής υπέρυθρης ακτινοβολίας και ένα λέιζερ μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας. Αυτοί οι τρεις τύποι λέιζερ λειτουργούσαν σε διαφορετικά μήκη κύματος, αλλά όλες οι ακτίνες λέιζερ είχαν διάμετρο μόνο λίγα χιλιοστά, επιτρέποντας την ακριβή παροχή ακτινοβολίας. Για την τελειοποίηση του μαγειρέματος, η ομάδα χρησιμοποίησε λογισμικό για την εκπομπή ακτινοβολίας σε διαφορετικά μοτίβα.
«Χρησιμοποιούμε το μοτίβο μαγειρέματος που μπορεί εύκολα να ρυθμιστεί για να τελειοποιήσουμε τις συνθήκες ψησίματος του κρέατος», σημείωσαν οι ερευνητές σε ένα βίντεο που περιγράφει λεπτομερώς τα πειράματα. «Ρυθμίζοντας παραμέτρους όπως η διάμετρος του κύκλου, η πυκνότητα του κύκλου, το μήκος της διαδρομής, η τυχαιότητα και η ταχύτητα του λέιζερ, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε την κατανομή της ενέργειας που χτυπά την επιφάνεια του τροφίμου με μεγαλύτερη ανάλυση από τις συμβατικές μεθόδους ψησίματος».
Τα περισσότερα από αυτά τα μοτίβα ψησίματος δεν είναι εφικτά με άλλες μεθόδους μαγειρέματος. Για παράδειγμα, η ομάδα μπορεί να προγραμματίσει τα λέιζερ ώστε να μαγειρεύουν το κρέας σε μοτίβα σκακιέρας, δαντέλας ή ακόμη και καλλιτεχνικά μοτίβα λουλουδιών. Δεν είναι όλα τα μοτίβα για τη βελτιστοποίηση της κατανομής της θερμότητας- ορισμένα απλώς επιτρέπουν την «εικαστική έκφραση στο μαγειρεμένο φαγητό», αναφέρεται στη μελέτη.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι διαφορετικά λέιζερ είναι καταλληλότερα για διαφορετικές πτυχές της διαδικασίας μαγειρέματος. Τα μπλε λέιζερ λειτούργησαν καλύτερα για το μαγείρεμα του εσωτερικού του κοτόπουλου, ενώ τα υπέρυθρα λέιζερ ήταν πιο αποτελεσματικά ώστε να κάνουν την επιφάνεια του κοτόπουλου να «ροδίσει» – μια διαδικασία που μεταβάλλει τη γεύση του κρέατος μέσω μιας αντίδρασης που είναι γνωστή ως “Maillard”.
Επιπλέον, το λέιζερ κοντινής υπέρυθρης ακτινοβολίας κατάφερε να «ροδίσει» το κοτόπουλο μέσα από το σφραγισμένο πλαστικό, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι μελλοντικές συσκευές θα μπορούσαν να μαγειρέψουν το κρέας καθώς εξακολουθεί να είναι συσκευασμένο.
Όπως σημειώνει η μελέτη, «η δυνατότητα μαγειρέματος ερμητικά κλειστών τροφίμων θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά τη διάρκεια της ζωής τους, μειώνοντας τη μικροβιακή τους επιμόλυνση και αυτό θα μπορούσε να ήταν εμπορικά αξιοποιήσιμο ειδικά για συσκευασμένα γεύματα to-go στο παντοπωλείο».
Το μέλλον των συσκευών μαγειρέματος με λέιζερ
Η τεχνολογία για την εκτύπωση των τροφίμων και το μαγείρεμά τους με λέιζερ μπορεί να είναι διαθέσιμη στις μέρες μας, αλλά όχι μέσω μίας μόνο συσκευής. Ένα εμπόδιο στην ανάπτυξη μιας τέτοιας συσκευής για τους καταναλωτές, πέρα από το ότι δεν είναι οικονομικά προσιτή, είναι και η δυσκολία σχεδιασμού μιας συσκευής που να είναι τόσο απλή στη χρήση όσο οι κοινές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, όπως ο φούρνος μικροκυμάτων ή η φριτέζα.
Ένα άλλο εμπόδιο είναι η δυνατότητα προσαρμογής. Το Εργαστήριο Δημιουργικών Μηχανών οραματίζεται ένα μέλλον όπου οι άνθρωποι θα μπορούν όχι μόνο να εκτυπώνουν και να μαγειρεύουν φαγητό με λέιζερ με το πάτημα ενός μόνο κουμπιού, αλλά και να χρησιμοποιούν λογισμικό για να δημιουργούν και να μοιράζονται νέες συνταγές – που να υπερβαίνουν τις συμβατικές τεχνικές μαγειρέματος. Αυτό θα απαιτήσει σχεδιασμό με τη βοήθεια υπολογιστή – ένα είδος Photoshop για την οικιακή μαγειρική, με άλλα λόγια.
Μέχρι τότε, η μελέτη που αναφέραμε είναι πολύ κομβική ώστε να γίνουν τα πρώτα βήματα προς την ψηφιοποίηση της μαγειρικής.
Η μελέτη καταλήγει στο ότι «Το μαγείρεμα με λογισμικό είναι ένας σχετικά αχαρτογράφητος χώρος και το ψήσιμο με λέϊζερ διαθέτει ενδιαφέρουσες ευκαιρίες για την εξατομικευμένη παραγωγή γευμάτων και μπορεί να επεκταθεί και σε άλλες ζωικές πρωτεΐνες ή ομάδες τροφίμων».
