Son yıllarda yaşam standartlarının yükselmesi ve tüketicilerin yeni gıdalara olan ilgisinin artmasıyla gıda teknolojisi farklı boyutlarda (3B, 4B, 5B, 6B ve 7B) gıdaların ve bileşenlerin baskısına yönelmiştir. 3B gıda baskının akıllı materyallerle geliştirilmesi ve yeni boyutlara taşınması üründe; tasarım özgürlüğü, kişiselleştirme avantajları, yüksek kalite ve sürdürülebilirlik ortaya koyarak büyük ilgi görmektedir. Bu yazıda gıda teknolojisinde 3B baskıdan 7B baskı sürecine kadar yaşanan gelişmeler, fırsatlar ve zorluklar ele alınmıştır.
- 3 Boyutlu (B) Baskı
3B gıda baskı cihazı, bilgisayar kontrollü bir yazıcıyla yenilebilir malzemeleri katmanlayarak 3B gıda ürünleri (çikolata, şekerleme ürünleri, makarna, pizza, sebze püresi gibi) baskılar. Bu gıdalar daha az mekanik dayanıklılığa sahip düz şekilli (kaavis/girinti olmayan) yapıdadırlar [1, 2]. Bu baskı, geleneksel gıda üretim yöntemlerine kıyasla özelleştirilmiş tatlara, daha estetik ve uzun raf ömrüne sahip gıda ürünlerini üretmede kullanılır. Ayrıca, belirli bir gıda tarifi için gereken boyut ve şekilde üretim sağlayarak gıda israfını azaltma potansiyelindedir [3].
- 4B Baskı
4B baskıyla üretilen gıdalar, 3B gıdaların akıllı bileşenlerle birleşiminden oluşur. Böylelikle 4B gıdaların şekli, besin değeri, tadı, dokusu ve rengi gibi özellikleri belirli uyaranlara (nem, ısı, manyetik alan, ışık, pH vb.) verilen tepkiyle değişebilir [4]. Zamanla üründe fiziksel veya kimyasal bir değişikliğe yol açar. 4B baskıda farklı olarak zaman faktörü vardır. Ayrıca 4B gıdanın lezzeti, besin değeri veya rengi zamandan ziyade kişi yediğinde algılanabilmektedir. Uyarana duyarlı bileşenlerle üretilen 4B gıdalara örnek olarak, antosiyanin (asidik ortamda kırmızı) ve kurkumin (asidik/nötr ortamda sarı) içerenlerin farklı pH aralıklarında renk değiştirmesi ve meyvenin ise oda sıcaklığında olgunlaşarak tadının artması verilebilir [4]. Ayrıca 4B unlu mamüllere örnek, hamur yüzeyinde geometrik şekil açılarak elde edilen ve suya duyarlı (dehidrasyon/hidrasyonla) şekil değiştiren kurabiye, makarna ve taco verilebilir. Böylelikle 4B gıda üretimi; besin profilini iyileştirir, kişiselleştirilmiş beslenmeye katkı sağlar, depolama ile taşıma ihtiyacını ve ihtiyaca yönelik işlev sağladığı için gıda atıklarını azaltır. Ancak bu uyarıcılar, gıdanın kalitesini ve stabilitesini korumayı zorlaştırır. Ayrıca yüksek maliyeti yaygınlaşmasını kısıtlayabilir. Bir taraftan da birçok malzemeyi birleştirmede ve gıda güvenliğini sağlamada endişeler bulunmaktadır [5, 6].
- 5B Baskı
5B baskı, 3B baskıya göre daha az malzeme kullanarak, daha dayanıklı ve içbükey/kavisli yapıdaki gıdaları üretebilen bir tekniktir [5]. Bu çok karmaşık yapıların basılması, yazıcının üç hareket eksenli (X, Y ve Z) baskı kafası ve iki dönme eksenli baskı yatağıyla sağlanır [2]. Ayrıca ürünün farklı bölgelerinde farklı dayanıklılık oluşturulur. Bu baskı, çok karmaşık şekilli şekerleme ve atıştırmalık ürünlerinde, kavisli kutular, bardak, kase ve gıda kalıpları gibi malzemelerin basımında kullanılabilir [2, 5]. Örnek olarak, 5B üretilen bir tatlıyı ısırdığınızda aynı anda pürüzsüz, kremsi ve çıtır tekstürü hissedebilirsiniz. 5B bir kek her ısırdığınızda ise farklı bir tekstürü (pürüzsüz ve kadifemsiden çıtırlığa geçiş) verebilir. Diyette de gıdanın tadını değiştirmeden fiziksel özelliklerini değiştirerek, kalorisini azaltarak veya haz duygusunu artırarak sağlıklı yönünü destekler [3, 5]. İlaveten, örneğin yaşlılar ve çocuklar için kolay yutulabilen özel tıbbi amaçlı veya biyoaktif bileşenleri (örneğin probiyotikler) içeren gıdaların üretimine olanak tanır [7]. Böylelikle zenginleştirilmiş besin içeren, daha geniş lezzet ve tekstür yelpazesine sahip gıdaların üretilmesine, daha az gıda israfına, düşük üretim maliyetine ve artan verimliliğe olanak tanır [3]. Dahası üretim hatlarında ve uzun/kısa mesafeli dağıtımda hasara maruz kalma ve daha hassas şekilde üretimle kontaminasyon, gıda hastalıkları ve alerjen riskini azaltmaya yardımcı olabilir [3, 5]. Ancak 5B baskıda, ürünlerin yapısı karmaşıktır ve ekipmanların pahalılığından dolayı masrafları yüksektir (3).
6B baskı, henüz gelişmekte olan ve gıda endüstrisine fayda sağlama potansiyelinde bir teknolojidir [3]. Bu baskı, 4B (uyarılara yanıt olarak zaman içinde özellik değiştirebilme) ve 5B (en karmaşık, daha dayanıklı ve daha az malzemeli ürünler) baskı tekniklerinin güçlü yönlerinin birleşimidir [5]. Ağızda karmaşık his veya lezzet gibi özellikler bırakan gıdaların basımında kullanılabilir [3]. Ayrıca sahip olduğu işleme esnekliği sayesinde kullanılan malzemeyi ve işleme sürelerini aynı anda azaltabilir. Dahası, gıda ürünlerinde her türlü dolguyu oluşturmada, daha düşük dolgu yoğunluğuna sahip akıllı gıdalar üretmede ve kişiye özel lezzetler sağlamada oldukça kullanışlı olabilir. İlaveten, daha hafif, biyolojik olarak aktif ve akıllı ambalajlar üretebilir. Ürünlerin taşıma zincirleri boyunca karakteristik şekillerini koruyabilir [3, 5].
- 7B Baskı
7B baskı teknolojisi gıda sektöründe henüz kullanılmamaktadır. Ancak bu baskı, gıdanın üretimini ve tüketimini kökten değiştirme potansiyeline sahip devrim niteliğinde bir teknolojidir. Ayrıca fütüristik bir bakış açısı sunar [3]. Önceki baskı teknolojileri, karmaşık şekillerdeki gıdaların üretiminde zaten kullanılırken [5], 7B baskı bunu bir üst seviyeye taşır. Böylece karmaşık ve yenilebilir tasarımlar ile tatların oluşumuna olanak tanımaktadır [3]. Ayrıca belirli uyaranlar altında biçim veya fonksiyon değiştiren gıdaların üretimini de kapsamaktadır. Sonuç olarak, geleneksel yöntemlerle mümkün olmayan karmaşık, detaylı ve incelikteki parçalar ve/veya ürünler üreterek daha hızlı prototipleme ve ürün geliştirmeye olanak tanır. Ayrıca kişisel ihtiyaç ve tercihlere göre tasarlanmış (kişiselleştirilmiş), daha besleyici ve sürdürülebilir gıdaları üretmek için de kullanılabilir [3].
Sonuç
Gıda ürünlerinin ileri tekniklerle baskısı, geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla kişiye özel, sağlıklı, daha homojen doku ve lezzette gıdalar sağlamaktadır. Ayrıca gelişmiş verimlilik, daha kısa üretim süresi ve sürdürülebilirlik gibi çeşitli avantajlar da sunar. Ancak, bu baskı teknolojilerinin bazı zorlukları arasında; yüksek düzeyde hassasiyet ve doğruluk, gıda güvenliği ve kalite kontrolüyle ilgili yeni düzenlemelerin gerekmesi yer alır. Sonuç olarak, mevcut çıktılar ve potansiyeller, bu teknolojilerin önümüzdeki yıllarda giderek yaygınlaşacağını ve konuyla ilgili çalışmalara yoğunlaşılması gerektiğini göstermektedir.
- Yang, F., Zhang, M., & Bhandari, B. (2017). Recent development in 3D food printing. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 57(14), 3145-3153.
- Nida, S., Moses, J. A., & Anandharamakrishnan, C. (2022). Emerging applications of 5D and 6D printing in the food industry. Journal of Agriculture and Food Research, 10, 100392.
- Srivastava, S., Pandey, V. K., Singh, R., & Dar, A. H. (2023). Recent insights on advancements and substantial transformations in food printing technology from 3 to 7D. Food Science and Biotechnology, 32(13), 1783-1804.
- Fahmy, A. R., Derossi, A., & Jekle, M. (2023). Four-dimensional (4D) printing of dynamic foods—definitions, considerations, and current scientific status. Foods, 12(18), 3410.
- Ghazal, A. F., Zhang, M., Mujumdar, A. S., & Ghamry, M. (2023). Progress in 4D/5D/6D printing of foods: Applications and R&D opportunities. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 63(25), 7399-7422.
- Wang, N., Li, R., Wang, X., & Yang, X. (2024). 4D food printing: Key factors and optimization strategies. Trends in Food Science & Technology, 145, 104380.
- Feng, M., Zhang, M., & Bhandari, B. (2025). Innovations in 3D printing of food for special medical purposes: potential applications of 4D/5D printing technology. Current Opinion in Biotechnology, 94, 103318.
