3D-Drucken mit Marzipan: Lebensmitteltechnologie zwischen Kreativität und Praxis
Pfannkuchen, Gummibärchen oder Nudeln aus dem Drucker hören sich nach Zukunftsspinnerei an. Tatsächlich gibt es bereits erste 3D-Drucker, die Lebensmittel erzeugen. Nahrungsmittel aus dem Drucker - klingt erstmal verrückt, aber das ist es schon lange nicht mehr.
Wie funktioniert 3D-Food-Printing technisch?
Die fertige Masse wird dabei - ähnlich wie mit einem Spritzbeutel - aus einer Düse Schicht für Schicht in die gewünschte Form gebracht. Im Prinzip funktioniert der 3D Food-Printer wie ein Spritzbeutel - nur eben automatisch und sehr präzise. Benötigt wird beim 3D-Druck somit nur ein digitales 3D-Modell, das am Computer immer wieder neu angepasst werden kann. Während traditionelle Herstellungsverfahren oftmals an der Komplexität eines zu druckenden Objekts scheitern, machen 3D-Drucker hingegen keinen Unterschied zwischen einfachen und komplexen Formen und benötigen für den Druckprozess nur einen einzigen Arbeitsschritt.
Materialien und Konsistenz: Warum Marzipan so geeignet ist
Jedes Lebensmittel hat seine eigenen Herausforderungen. Zunächst muss das Lebensmittel die richtige Konsistenz haben. Am Beispiel Marzipan: es muss fein und weich genug sein, dass es durch die Düse passt und dann stabil genug, dass es 3D Figuren bilden kann. Die Masse muss sowohl weich genug sein, um durch die Düse gepresst zu werden, als auch stabil genug, um anschließend nicht zu zerfallen. Zudem muss das Endprodukt nach dem Druck leicht aushärten, um in Form zu bleiben. Ohne Gelier- und Verdickungsmittel wie Agar-Agar, Xanthan oder Zellulose gelingt dies in der Regel nicht.
Praxisbeispiele: Marzipan, Pasta, Gummibärchen und mehr
Der erste deutsche Fooddrucker stammt von dem in Freising ansässigen Unternehmen print2taste. Er verwandelt fertige Marzipanmasse in kunstvolle Vögel, Schriftzüge oder jede andere gewünschte Form. Das Freisinger Start-up Print2Taste GmbH hat sich auf diesen Trend spezialisiert und hat mit dem "Bocusini" eine Lebensmittel-3D-Druckersystem auf den Markt gebracht. Mit dem Procusini können diverse Lebensmittel in Form gebracht werden.
Im Café Grün-Ohr … in der hinteren Ecke steht ein 3-D-Drucker, der Fruchtgummi fertigt. Der Süßwarenhersteller Katjes führt dort vor, wie er sich die Zukunft vorstellt: In wenigen Minuten druckt Melissa Snover einem dort einen gelben Oktopus, der nach Zitrone schmeckt, oder ein grünes, an Äpfel erinnerndes Ampelmännchen. Auch an Pizzen, Burgern oder Schokolade aus dem 3D-Printer wird intensiv gearbeitet. Der italienische Nudelhersteller Barilla arbeitet daran, den Druck von Nudeln zu optimieren. Barilla stellte 2016 den ersten offiziellen Protoypen ihres Pasta-3D-Druckers auf der CIBUS 2016 vor.
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Auf der Backmesse iba 2015 in München haben 3D-geformte Kekse oder individuelle Figuren aus Marzipan für Aufsehen gesorgt. In der Konditorei Momm in Brunnthal bei München können Kunden neuerdings sich selbst als Marzipan-Büste formen lassen. Schloss Neuschwanstein aus Marzipan: Das Team des Freisinger Start-ups Print2Taste hat die Süßspeise mit dem 3D-Drucker "Bocusini" in Form gebracht.
Anwendungsfelder und Potenzial
Kreativen Köchen gelingt dies aber auch ganz ohne technische Spielerei. Sie können zudem auf eine frische Verarbeitung der Lebensmittel achten. Gerade für Events macht das durchaus Sinn, dass man kleinere Mengen „customised“ und personalisiert herstellen kann. Das Brautpaar und die Hochzeitsgesellschaft freut sich bestimmt über das essbare Namensschild. Konditoren und Caterer schätzen die Technik vor allem wegen der Präzision und der Vervielfältigungsmöglichkeit.
Die Entwickler von 3D-Druckern heben immer wieder das große Potenzial für Alters- und Pflegeheime hervor. Eine von den Druckern geformte Kost aus pürierten Zutaten soll für Menschen mit Kau- und Schluckbeschwerden Abwechslung und auf die Person zugeschnittene Nährstoffe auf den Teller bringen, so die Idee. In einem von der EU gefördertem Forschungsprojekt hat die Hochschule Weihenstephan in Kooperation mit dem niederländischen Unternehmen „Foodjet“ an einem Drucker gearbeitet, der personalisierte, auf den Einzelnen zugeschnittene Mahlzeiten druckt. Mit den so hergestellten Smoothfood-Mahlzeiten sollte der Ernährungsstatus und die Lebensqualität von Menschen mit Kau- und Schluckstörungen verbessert werden.
Wirtschaftliche und technologische Grenzen
Derzeit sind solche Lebensmitteldrucker eher eine Spielerei für Firmen oder ein Hingucker bei Messen. Für den Einsatz in Industrie und Handel sind die Drucker noch viel zu aufwendig und zu langsam. Auch der Einsatz in Gastronomie und Gemeinschaftsverpflegung steht in weiter Ferne. Die derzeitigen Food-Drucker sind zudem noch nicht in der Lage, ein komplettes Essen zu produzieren. Bislang liefern sie nur einzelne Komponenten.
Die Produktion einzelner, stark verarbeiteter Lebensmittel ist sowohl aus ökonomischer als auch ökologischer Sicht fragwürdig. Der Einsatz von 3D-Druckern in der Gemeinschaftsverpflegung hat zurzeit weder aus Kosten- und Zeitgründen noch wegen der unausgereiften Technik eine Chance. Die Frage nach den Kosten in der Gemeinschaftsverpflegung im Vergleich zur konventionellen Herstellung lässt den Drucker nicht gut dastehen. „Wenn wir Arbeitszeit, Druckerkosten und Energie berechnen, liegen wir derzeit bei 100 Prozent über dem normalen Herstellungspreis“, schätzt UGB-Gourmetkoch Herbert Thill.
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Der Zeitaufwand ist derzeit unrealistisch, zudem ist so ein Drucker schon Spielerei, stuft der Experte den Nutzen im Alltag ein. Da bei den Zutaten mit Zellulose gearbeitet wird, müsse das Produkt nach dem Druck erst noch tiefgefroren und anschließend erhitzt werden, damit es bekömmlich wird. Das Versprechen einer dreidimensionalen Form hält Thill für zu vollmundig. Derzeit sehe beispielsweise ein 3D gedruckter Hähnchenschlegel eher wie ein Tennisschläger aus.
Technische Herausforderungen und Qualitätsaspekte
Konsistenz und Stabilität des zu druckenden Lebensmittels stellen die Entwickler vor große Herausforderungen. Die Masse muss sowohl weich genug sein, um durch die Düse gepresst zu werden, als auch stabil genug, um anschließend nicht zu zerfallen. Zudem muss das Endprodukt nach dem Druck leicht aushärten, um in Form zu bleiben. Ohne Gelier- und Verdickungsmittel wie Agar-Agar, Xanthan oder Zellulose gelingt dies in der Regel nicht.
Ein weiterer Abstrich aus ernährungsphysiologischer Sicht ist der bei der Verarbeitung zu erwartende Vitaminverlust. Mit dem 3D-Lebensmitteldrucker kreierte Nahrungsmittel müssen auch im weiteren Verarbeitungsprozess ihre Form und ihr Aussehen behalten. Die Zusammensetzung von Nahrungsmitteln hinsichtlich der chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie Unterschiede bei Temperaturbeständigkeit und Haltbarkeit machen außerdem deutlich, dass nicht alle Nahrungsmittel für den 3D-Lebensmitteldruck geeignet sind.
Rechtliche und urheberrechtliche Fragen
Ein nicht zu unterschätzendes Risiko besteht in potenziellen Urheberrechtsverletzungen durch die Verbreitung digitaler 3D-Modelle über das Internet. Der Kinderriegel von Ferrero oder auch der Goldhase von Lindt - beide Produkte ließen sich auf einfache Art und Weise scannen oder modellieren und anschließend als optisch exakte Kopie drucken, um sie für die gewünschten Zwecke einzusetzen. Campbell et al. (2011) gehen davon aus, dass sich Designer, Ingenieure und Juristen in den kommenden Jahren vermehrt und intensiver mit dem Urheberrecht auseinandersetzen müssen.
Marktpotenzial, Ökonomie und Geschäftsmodelle
Wie zuvor bereits erwähnt, können 3D-Drucker jede beliebige Form drucken. Im Gegensatz dazu ist eine traditionelle Fertigung in bestimmten Fällen entweder zu aufwendig oder nicht möglich. Insbesondere bei kleinen Produktionsmengen und individuellen Produkten zeigt 3D-Druck hinsichtlich der Herstellungskosten einen entscheidenden Vorteil gegenüber traditionellen Herstellungsverfahren. Lipton et al. (2015) sehen vor allem in dieser „Small Scale Food Production“ einen Trend, der zur Weiterentwicklung des 3D-Lebensmitteldrucks beitragen kann.
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Campbell et al. (2011) erwarten einen Innovationsschub durch Designer, Ingenieure und Hobbyisten, die eigene und neue Ideen mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie einfacher und schneller verwirklichen können. Rayna & Striukova (2016) gehen in diesem Zusammenhang von vereinfachten Markteintrittschancen aus. Hohe Aufwendungen für Material, Maschinen und Räumlichkeiten bei zu Beginn geringen Produktionsmengen sind für Startups und Entrepreneure in der Startphase typische Probleme.
Erfahrungen von Print2Taste und Markteintritt
Melanie von Print2Taste: Unser 3D Food-Printing System Procusini bietet eine Lösung für personalisiertes und kreatives Gestalten von Lebensmitteln in Catering, Hotel und Gastronomie sowie Konditorei. GründerDaily: Mit dem Procusini können diverse Lebensmittel in Form gebracht werden. Zum Beispiel bieten wir speziell optimierte 3D Pasta an, die der Kunde dann nur noch mit Wasser und Öl frisch anrühren muss. Unser Produkt richtet sich an Profis in Catering, Hotel und Event-Gastronomie sowie Konditorei, die sich von ihrer Konkurrenz abheben können.
Melanie von Print2Taste: Im Mai 2015 haben wir etwas Geld, knapp 40.000 Euro, über eine Kickstarter-Kampagne gesammelt, wobei das für uns in erster Linie ein wichtiger Markttest war. Anfangs haben wir den Procusini direkt vertrieben. Inzwischen haben wir bereits ein Händlernetzwerk von 30 auditierten internationalen Partnern aufgebaut, sodass wir in zahlreichen Ländern, wie zum Beispiel in Deutschland und der Schweiz, keinen Direktvertrieb mehr machen.
Für wen macht 3D-Lebensmitteldruck heute Sinn?
- Events, Catering und Hochzeiten: personalisierte, kleine Auflagen wie Namensschilder, Tortenfiguren oder Gastgeschenke.
- Konditoreien und Bäckereien: filigrane Feinarbeiten, die handwerklich schwer oder zeitaufwendig wären.
- Forschung und Spezialanwendungen: Smoothfood-Konzepte für Menschen mit Kau- und Schluckstörungen.
In der Bäckerei- und Konditoreibranche ist der Trend zum 3D-Druck auf dem Vormarsch. Für filigrane Feinarbeiten in Bäckereien, Konditoreien und der Süßwarenproduktion ist ein Einsatz durchaus denkbar.
Tabelle: Stärken und Schwächen des 3D-Lebensmitteldrucks (kurz)
| Stärken | Schwächen |
|---|---|
| Hohe Designfreiheit, Personalisierung | Langsame Druckgeschwindigkeit |
| Keine Formen/Tools nötig, schnelle Modellanpassung | Hohe Kosten bei Massenproduktion |
| Geeignet für kleine Auflagen und Events | Technische Grenzen bei Materialeigenschaften |
| Potenzial für Special-Needs-Ernährung (Smoothfood) | Urheberrechtliche Risiken und Vitaminverlust |
Blick nach vorn
Der 3D-Lebensmitteldruck verbindet Lebensmitteltechnologie, Design und Digitalisierung. Ob Pasta, Schokolade oder Marzipan, praktisch alle Arten von Essen lassen sich zu kulinarischer Tinte verarbeiten und dann in maßgeschneiderte 3D-Form bringen. Fraglich ist allerdings, ob sich der 3D-Lebensmitteldruck in Zukunft grundsätzlich zu einer alternativen Technologie in der Massenproduktion weiterentwickeln kann und soll. Es ergibt sich darüber hinaus ein Trade-off zwischen Fertigungszeit und Druckqualität.
Melanie von Print2Taste: Ganz wichtig ist, dass jeder im Team wirklich für das brennt, was das Start-up macht. Diesen Spirit muss man am Leben erhalten und an neue Teammitglieder weitergeben. Campbell et al. (2011) erwarten einen Innovationsschub durch Designer, Ingenieure und Hobbyisten, die eigene und neue Ideen mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie einfacher und schneller verwirklichen können. Lipton et al. (2015) sehen vor allem in der Small Scale Food Production einen Trend, der zur Weiterentwicklung des 3D-Lebensmitteldrucks beitragen kann.
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