३डी-प्रिंटेड अन्न: एका विशिष्ट क्षेत्रातील तंत्रज्ञानापासून ते भविष्यातील संभाव्यतेपर्यंत

३डी प्रिंटर्स आता दोन डझनहून अधिक प्रकारच्या अन्नाचे रूपांतर खाण्यायोग्य आकारात करू शकतात. जरी हे तंत्रज्ञान अजूनही महागडे आणि दैनंदिन वापरासाठी अव्यवहार्य असले, तरी तज्ञांना यात रुग्णालये, वृद्धाश्रम आणि वैयक्तिकृत आहार (पर्सनलाइज्ड न्यूट्रिशन) या क्षेत्रांत मोठी क्षमता दिसून येते.

३डी प्रिंटर्सची क्षमता आता केवळ प्लास्टिकचे भाग तयार करण्यापुरती मर्यादित राहिलेली नाही. त्यांचा वापर आता अन्न तयार करण्यासाठीही (प्रिंट करण्यासाठी) वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे: यात प्लास्टिकच्या फिलामेंटऐवजी, यंत्रे चॉकलेट, चीज किंवा वनस्पती-आधारित मांस-पर्याय यांसारखे मऊ घटक एका नोजलमधून बाहेर काढून एकावर एक असे थर (लेयर्स) रचतात. यासाठी हवा असलेला आकार आधी संगणकावर डिझाइन करावा लागतो.

या क्षेत्रात अनेक उत्पादक कंपन्या आधीच कार्यरत आहेत, ज्यामध्ये युक्रेनियन-बल्गेरियन कंपनी ‘Chocola3D’, स्पॅनिश कंपनी ‘Natural Machines’ आणि जर्मन कंपनी ‘Print2Taste’ यांचा समावेश आहे. आतापर्यंत या तंत्रज्ञानाचा वापर प्रामुख्याने पेस्ट्री शॉप्स (patisseries) ते रुग्णालये अशा विशिष्ट क्षेत्रांतच केला गेला आहे; दैनंदिन जीवनात याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होणे अजून बाकी आहे.

हे प्रिंटर २६ हून अधिक प्रकारच्या साहित्यावर प्रक्रिया करू शकतात

उत्पादकाच्या माहितीनुसार, ‘Chocola3D’ च्या तंत्रज्ञानाचा विकास २०१४ पासून सुरू होता आणि त्यानंतर काही वर्षांनी कंपनीची स्थापना झाली. कंपनीचे म्हणणे आहे की, सध्या युक्रेन, बल्गेरिया, जर्मनी आणि एस्टोनियामधील ग्राहक या उपकरणाचा वापर करत आहेत. वापरकर्ते पुन्हा भरता येण्याजोग्या सिरिंजमध्ये चॉकलेट, चीज, मांस, भाज्या किंवा मटारचे प्रथिन (pea protein) यांसारख्या पेस्ट भरतात. एकूणच, ही प्रणाली २६ हून अधिक वेगवेगळ्या प्रकारच्या साहित्यासोबत काम करू शकते असे सांगितले जाते.

बंदिस्त कॅप्सूल प्रणाली (closed capsule systems) वापरणाऱ्या उपकरणांच्या विपरीत, ‘Chocola3D’ वापरकर्त्यांना विशिष्ट रिफिल्स वापरण्यास भाग पाडत नाही. मात्र, वापरकर्त्यांना प्रिंटिंगसाठी योग्य सेटिंग्ज स्वतःच ठरवाव्या लागतात. उत्पादकानुसार, फूड प्रिंटर्सची किंमत काही शे ते काही हजार युरोपर्यंत असू शकते.

अन्नाचा आकार डिजिटल पद्धतीने डिझाइन केला जातो

होहेनहाइम विद्यापीठातील अन्न तंत्रज्ञ मारिओ जेकल (Mario Jekle) हे कोणत्याही विशिष्ट उत्पादकावर अवलंबून न राहता या तंत्रज्ञानावर संशोधन करत आहेत. ‘युरोन्यूज’ला (Euronews) दिलेल्या मुलाखतीत त्यांनी स्पष्ट केले की, यातील प्रत्येक टप्पा कोणत्याही स्वयंपाकघरातील प्रक्रियेसारखाच परिचित आहे: “उदाहरणार्थ, आपण आधी एक मऊ पेस्ट तयार करतो. त्यानंतर या पेस्टला आकार दिला जातो; अगदी तसेच जसे आपण घरी पेस्ट्री बनवताना ‘पाइपिंग बॅग’चा वापर करून करतो. त्यानंतर, घरी ओव्हन किंवा पॅनमध्ये ज्याप्रमाणे पदार्थ गरम केले जातात, त्याचप्रमाणे यालाही गरम केले जाते.” त्यांच्या मते, सर्वात महत्त्वाची नवीन गोष्ट म्हणजे ‘डिजिटल तयारी’: “सर्व गोष्टींचे एकत्रीकरण आणि त्याहूनही महत्त्वाचे म्हणजे डिजिटल डिझाइन.” अंतिम उत्पादनाचा आकार सर्वप्रथम डिजिटल पद्धतीने तयार करावा लागतो.

मिठाई बनवणारे कारागीर लग्नाच्या केकसाठी ‘मार्झिपान’च्या (बदामाच्या पेस्टपासून बनवलेल्या) आकृत्या तयार करण्यासाठी या तंत्रज्ञानाचा वापर आधीच करत आहेत. जेकल यांच्या मते, या तंत्रज्ञानाची खरी क्षमता प्रामुख्याने ग्राहकांच्या मागणीनुसार बनवल्या जाणाऱ्या उत्पादनांमध्ये (कस्टमाइज्ड उत्पादने) किंवा २०० पर्यंतच्या मर्यादित संख्येतील उत्पादनांमध्ये आहे. छपाईनंतरचे आव्हान अधिक मोठे असते: साहित्य द्रव स्वरूपात जमा केले जाते, परंतु नंतर ते इतके घट्ट झाले पाहिजे की ते सुरी आणि काट्याने (नाइफ आणि फोर्क) खाता येईल. ओव्हनमध्ये किंवा गरम प्रिंटिंग चेंबरमध्ये गरम करून हे साध्य करता येते.

घरी ‘प्लांट-बेस्ड’ (वनस्पती-आधारित) स्टेक प्रिंट करण्यासाठी केवळ १५ मिनिटे लागू शकतात.

दैनंदिन जीवनात ‘फूड प्रिंटर’चा वापर कसा असू शकेल, याचे वर्णनही जेकल करतात. ज्याला ‘प्लांट-बेस्ड’ स्टेकचा पर्याय प्रिंट करायचा आहे, तो केवळ प्रिंटरला डिझाइन पाठवेल आणि ही प्रक्रिया पाच ते १५ मिनिटांत पूर्ण होईल. यासाठी लागणारे डिजिटल टेम्प्लेट्स “डेटाबेस, ॲप किंवा कार्ट्रिजच्या तपशीलांमधून” मिळू शकतात.

जेकल यांच्या मते, याचा मुख्य फायदा म्हणजे ‘मॉड्युलर बिल्डिंग-ब्लॉक’ प्रणालीद्वारे घटकांवर अचूक नियंत्रण ठेवता येणे. उदाहरणार्थ, प्रिंट केलेल्या मांस-पर्यायामध्ये “पारंपरिक मांसापेक्षा (ज्यात मुळातच आहारातील तंतूमय पदार्थ किंवा फायबर नसतात) लक्षणीयरीत्या जास्त फायबर” असू शकते.

त्यांच्या अंदाजानुसार, घराघरांत याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होण्यासाठी अजून किमान पाच ते दहा वर्षे लागतील आणि सध्या ‘रिफिल पॅक्स’साठी कोणतीही पुरवठा साखळी उपलब्ध नाही. जेकल यांना असेही वाटते की, शक्य तितक्या कमी प्रक्रिया (प्रोसेसिंग) कराव्या लागणाऱ्या कच्च्या मालाचा वापर करणे महत्त्वाचे आहे. त्यांची टीम, उदाहरणार्थ, अन्न आणि कृषी उद्योगांमधील उप-उत्पादनांवर (बाय-प्रॉडक्ट्स) काम करते – जी पारंपरिक उत्पादनादरम्यान उरलेली सामग्री असते – आणि ३डी प्रिंटिंगचा वापर करून त्यांचे नवीन खाद्यपदार्थांमध्ये रूपांतर करते.

कच्च्या मालावर आधी जितकी कमी प्रक्रिया करावी लागते, तितकीच कमी ऊर्जा लागते – हा पर्यावरण आणि ग्राहकांचे बजेट या दोघांसाठीही फायदेशीर बदल असल्याचे जेकल सांगतात.

वैद्यकीय आणि आरोग्यसेवेतील उपयोग
ज्या क्षेत्रांमध्ये कमी प्रमाणात अचूक डोस (मात्रा) देण्याची गरज असते, तिथे हे तंत्रज्ञान सर्वाधिक प्रगत अवस्थेत आहे. जर्मन वृत्तपत्र ‘टॅगेसस्पीगल’ने दिलेल्या वृत्तानुसार, हॅम्बर्ग-एपेनडॉर्फ येथील युनिव्हर्सिटी मेडिकल सेंटरमधील एक टीम, कर्करोगग्रस्त मुलांना केमोथेरपीदरम्यान त्यांची औषधे घेणे सोपे जावे या हेतूने, हृदय आणि ताऱ्यांच्या आकाराच्या रास्पबेरी-फ्लेवरच्या चघळता येणाऱ्या गोळ्यांची चाचणी करत आहे. अनेक मुलांना पारंपरिक गोळ्यांची चव किंवा आकारामुळे त्रास होतो, असे वरिष्ठ डॉक्टर बीट विंकलर म्हणतात. हे रुग्णालय पार्किन्सन्स आजाराच्या रुग्णांसाठी वैयक्तिक मात्रेच्या औषधांच्या चाचण्याही घेत आहे.

ज्या ठिकाणी कमी प्रमाणात औषध अचूकपणे देण्याची गरज असते, त्या क्षेत्रांमध्ये हे तंत्रज्ञान सर्वात प्रगत आहे. जर्मन वृत्तपत्र ‘टॅगेसस्पीगल’ने दिलेल्या वृत्तानुसार, हॅम्बर्ग-एपेनडॉर्फ येथील युनिव्हर्सिटी मेडिकल सेंटरमधील एक टीम, कर्करोगग्रस्त मुलांना केमोथेरपीदरम्यान त्यांची औषधे घेणे सोपे जावे या हेतूने, हृदय आणि ताऱ्यांच्या आकाराच्या रास्पबेरी-फ्लेवरच्या चघळता येणाऱ्या गोळ्यांची चाचणी करत आहे. अनेक मुलांना पारंपरिक गोळ्यांची चव किंवा आकारामुळे त्रास होतो, असे वरिष्ठ डॉक्टर बीट विंकलर म्हणतात. हे रुग्णालय पार्किन्सन्स आजाराच्या रुग्णांसाठी वैयक्तिक मात्रेच्या औषधांच्या चाचण्याही घेत आहे.

ज्या वृद्ध लोकांना चघळायला किंवा गिळायला त्रास होतो, त्यांनाही ३डी-प्रिंटेड अन्नाची मदत होऊ शकते. फ्रेडरिक-अलेक्झांडर युनिव्हर्सिटी एरलांगेन-न्युरेमबर्ग येथील पोषण शास्त्रज्ञ डोरोथी व्होल्करट यांनी ३डी प्रिंटिंगद्वारे प्युरी केलेल्या अन्नाला त्याचे परिचित आकार परत देता येतात का, याचा शोध घेतला – उदाहरणार्थ, सॉसेजच्या आकाराचा पदार्थ तयार करणे, जो प्युरी केलेला असूनही मूळ पदार्थासारखाच दिसेल. याला सकारात्मक प्रतिसाद मिळाला आणि सहभागींनी पूर्वीपेक्षा जास्त ऊर्जा आणि प्रथिने देखील घेतली, कारण अन्नामध्ये अतिरिक्त प्रथिने आणि चरबी समाविष्ट केली जाऊ शकते.

३डी प्रिंटरद्वारे तयार केलेले मांस: अनेक ग्राहकांमध्ये अजूनही साशंकता

२०२५ मध्ये ‘बिटकॉम’ (Bitkom) द्वारे १६ वर्षे आणि त्याहून अधिक वयाच्या १,००४ लोकांवर करण्यात आलेल्या एका सर्वेक्षणातून, जर्मनीतील लोक ‘प्रिंटेड फूड’च्या (प्रिंट केलेल्या अन्नाच्या) कल्पनेबाबत किती सकारात्मक आहेत, हे दिसून येते.

सध्या जर्मनीतील २४ टक्के लोक ३डी प्रिंटरचा वापर करून तयार केलेले ‘कल्चर केलेले मांस’ (cultivated meat) खाण्याचा विचार करू शकतात; सहा वर्षांपूर्वी हे प्रमाण १३ टक्के होते. कल्चर केलेले मांस हे बायो-रिएक्टरमध्ये प्राण्यांच्या पेशींपासून वाढवले ​​जाते आणि प्रिंटरचा वापर करून त्याला मांसासारखा पोत (structure) दिला जातो.

तरुणांमध्ये याबद्दलची स्वीकारार्हता सर्वाधिक आहे: १६ ते ४९ वयोगटातील सुमारे एक तृतीयांश लोक ते खाण्याचा विचार करतील, तर ५० ते ६४ वयोगटातील १८ टक्के आणि ६५ वयोगटातील व त्याहून अधिक वयाच्या १४ टक्के लोकांचा याला सकारात्मक प्रतिसाद आहे.

‘बिटकॉम’च्या मार्गारेटा मायर स्पष्ट करतात: “या प्रक्रियेमुळे उत्पादनांना पारंपरिक मांसासारखेच रूप आणि पोत देणे शक्य होते, आणि त्याच वेळी त्यांचा पर्यावरणावरील परिणाम (ecological footprint) लक्षणीयरीत्या कमी असतो.”

किंमत हा अजूनही एक अडथळा आहे: केवळ ७ टक्के लोक पारंपरिक मांसापेक्षा ३डी-प्रिंटेड मांसासाठी अधिक किंमत मोजण्यास तयार आहेत आणि १७ टक्के लोक याला एक ‘लक्झरी’ (विलासी) उत्पादन मानतात. मायर यामागे खरेदीचा उच्च खर्च आणि विशिष्ट घटकांचा वापर ही कारणे सांगतात: “त्यामुळेच ही उत्पादने अद्याप सर्वसामान्यांच्या बाजारपेठेसाठी (mass market) योग्य ठरलेली नाहीत आणि सध्या त्यांचा वापर प्रामुख्याने केटरिंग व अन्न उद्योगात केला जात आहे.”

तंत्रज्ञान किती प्रगत आहे ?
संशोधक मारिओ जेकले यावर भर देतात की 3D-मुद्रित अन्न हे पारंपारिक अन्न उत्पादनाची जागा घेण्याचा हेतू नाही: “आमच्याकडे भविष्यात अन्न उत्पादनाचा अर्धा भाग बदलण्याचा कोणताही दृष्टीकोन नाही. हा एक यूटोपिया आहे – आणि त्यात दिशाभूल आहे.”

ज्यांना स्वयंपाक करायला वेळ नाही अशा लोकांसाठी आणि विशिष्ट पौष्टिक गरजा असलेल्या गटांसाठी, जसे की रुग्णालयातील रुग्ण किंवा केअर होममधील रहिवासी यांच्यासाठी हे तंत्रज्ञान विशेषतः उपयुक्त असल्याचे ते पाहतात: “अर्थात, हे आम्हाला या लहान, स्पष्टपणे परिभाषित गटांसाठी अन्न तयार करण्याचा एक मार्ग देते, ज्यामध्ये त्यांना नेमके काय हवे आहे.”

जेकलच्या मते, आणखी एक फायदा म्हणजे अन्नाचा अपव्यय कमी करण्याची क्षमता आहे, कारण वैयक्तिक गरजेनुसार भाग अधिक अचूकपणे तयार केले जाऊ शकतात. 3D प्रिंटरचा वापर करून बनवलेला वनस्पती-आधारित सॅल्मन पर्याय एका मोठ्या सुपरमार्केट साखळीमध्ये आधीच उपलब्ध आहे.

तथापि, फूड प्रिंटर सामान्य घरगुती उपकरणे होण्यासाठी अजून काही वेळ लागेल. 3D-मुद्रित घरांप्रमाणे, तंत्रज्ञान विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी आधीपासूनच व्यवहार्य आहे, परंतु ते दैनंदिन जीवनाचा भाग होण्याआधी अजून बराच पल्ला गाठायचा आहे.