巻頭寄稿文 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

3D フードプリンター開発を通して初めて分かった 10 の気付き
やわらか 3D 共創コンソーシアム 会長
ソフト＆ウェットマター工学研究室 SWEL 代表
やわらかサイエンティスト
山形大学 工学部 教授

古川 英光
フードテックブームが到来し、私たちがソフトマンターに注目が集まるようになってきた。

ター研究の一環として進めていた、3D フードプリン

特にテレビの取材に対しては実際に 3D フードプリ

ターの研究開発に注目が集まっている。3D フードプ

ンターが動く様子だけでなく出力される食品の見たリンター開発を通して初めて分かったことを紹介しつ

目の美しさや食べたときのおいしさまでも映像としてつ、それをものづくり一般に適用するとしたらどうなる取りたいというニーズが発生した。
それまでは研究として 3D フードプリンターの性能かについて考えたい。

評価するためにどれだけ細い線が造れるかとか、ど１. イベント・ドリブン・イノベーション
3D フードプリンターの研究を始めたのは 2012 年からだが、最初の頃は全く注目されなかった。講演

れぐらい高く正確に積み上げられるか、ということを評価するために単純な直方体や円柱などの造形が多かった会などでは見た目の悪い病院食の改善ができるとい最初のテレビ取材ではブロックを積み上げてさくらうことをよく発表していた。そこで賛同が得られることんぼの形にしたり、おにぎりの形を作ったりしてみたはあっても本当にそれを大事なこととしてメディアにりしていた。

取り上げてもらえることはなかった。

朝日新聞ＧＬＯＢＥの 2022 年 4 月 17 日号に 3D

2018 年に「やわらか 3D 共創コンソーシアム」

フードプリンターで作ったお寿司をカラー写真で載（https://soft3d-c.jp/）を立ち上げた時に食品系のせたいという話が持ち込まれ、いよいよ複数の寿司企業の研究者の中には、3D フードプリンターの可能ネタを 3D フードプリンターで作る挑戦が始まった。

性を信じて、コンソーシアムで 3D フードプリンターの研究を進める食品部会へ参加してくださるありがたい

この時、初めて 5 貫の寿司ネタを 3D フードプリンターで作るということが起きた。

ケースが発生した。

その写真を見て今度はテレビ局が美味しい食べ

しかし、それも特に大きな動きになることもなく地道物造形している様子を撮影したいということになり、に研究開発を進めていっていたが 2020 年頃から見た目の美しいプリプリとした日々を作ることになっフードテックブームに火がついて突然 3D フードプリた。

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そしてさらにそれを実際に試食している場面をテせて食品をカスタマイズできるということがある。

レビに映したいとか、屋外のイベントでもたくさんの種私自身が甲殻類アレルギーでエビやカニを食べら類の寿司ネタを展示したいという話があり、我々の寿れないことから寿司ネタを 3D フードプリンターで作る司ネタを作る技術がどんどんと向上して行った。

ときにエビやカニを使わずにエビやカニのネタを作

工学部における 3D フードプリンティングの技術開れないかという話になった（図 1）。

発だけでは、造形制度の向上やさまざまな固さ柔らカニかまはすでに商品があるので、ここで対象とかさを作り出すということはできても、外見のおいしいなったのはエビである。エビを使わずにエビを作る方食べ物を作ったり美味しくしたりということはできな法の一つが水にゲル化剤を入れて固める方法だ。
どのようなエビを作るかを決めて、およその固さ柔かった。
3D フードプリンティングという基礎的な技術装置がらかさを本物に近づけようとするとゲル化剤の量や溶あることはもちろん大切だが、それで人が食べるおいかし方、固める時の温度などでちょうどよいものにすしい食べ物を本当に作ろうとしたときには工学部だけるにはたくさんの条件出しが必要になる。
それぞれの条件がお互いに関係していて例えばの考えだけではそもそも研究が進まない。
何かメディアに取材されるとか展示会に出るというとかそういったイベントがきっかけとなって 3D フード

ゲル化剤の量を変えると固めるときの温度条件を変えたりしなければならなくなる。

プリンターで食べられるものの研究開発が一気に進

このように実際やってみようとすると食材の分量やむという事例は非常に大事だという風に考えるように濃度を変えると 3D フードプリンターで造形しようとすなった。

るときの条件が変わってしまって非常に厄介であることが分かった。
最初、私が 3D フードプリンターで食品に革命を起こそうと思ったときに、ユーザーの好みや健康状態アレルギーや宗教上の問題などに合わせて個別にインクを調整して作り出そうという構想を持っていたが、実際にそれをやろうとするとちょっと成分を変えただ
けで造形条件が変わるので相当大変なことになる。
考え方によっては溶液によく溶けるものの方が溶液の物性を変えやすい。かえって溶けないで小さい

図 1 3D フードプリンターで作ったエビ寿司（お米の部分は本物）

２. 健康、アレルギー対策、ビーガン、ハラル

粒のまま分散している方が溶液の物性は添加量に応じて溶液粘度が単調増加するような予測できる振る舞いとなり、制御がしやすくなる。
水溶液に塩分や酸などを加えると急に固くなった

3D フードプリンターの特徴としてユーザーに合わ2/10

り沈殿が起きたりする。界面活性剤を添加した場合もそんな中で気づいたのが乾燥した粉末を材料に粘性や分散状態が大きく変わることがあるし、混ぜ方使うということである。インターネットの通信販売で調によってもその効果が大きく変わってしまう。

べると、今は野菜から穀物からタンパク質までさまざ私たちが開発を進めているレーザー方式の 3D

まな粉末状の食材を入手することができる。それらをフードプリンターの場合、溶液に溶けない成分を分作りたいものに合わせて調合して、水などの液体に散させたまま 3D 造形を進めることができて便利であ

溶かして食品のインクを作ると、とても簡単に便利にる。

準備ができることが分かった。

溶液に溶けない成分を分散させたままの液体はそミキサーで液状にする場合であっても、また粉末をのまま静置すると沈殿が発生するが、レーザー式の水に混ぜてインクを作る場合であっても、どちらにしバスタブは撹拌子で撹拌しながら造形ができるので、ても元の食品の形を残さずに細かくしてしまう作業がこの沈殿の問題を回避できる。

入る。

撹拌させながらの造形はレーザー光の照射されたということは元の食材の形に関係ないということな

ところが固まる時に、攪拌によって固まりやすくなっので、形が悪かったり傷が付いていたりして使われてたり固まりにくくなったりするような揺らぎが一層促進

いない未利用の野菜や果物を活用できることになる。

されることが起きるので、均一な造形がそもそも困難

最近は気候変動でその地方で採れなかった魚がになるが、実際に食品を作ってみると完全に均一な水揚げされることがあり、名前が知られてなかったりものができなくてもそれなりの食感が実現できる。

すると買い手がつかない低利用魚という扱いになる。

実際には不均一な内部構造の方が噛んだ時に砕これについても細かく粉末にすることでインクとしけやすく、またその砕け方も均一不均一によって変て使うことができるのであれば利用が進む可能性はわるのでさまざまな食感のバリエーションを作り出すある。

ことには、不均一なものができることにも価値がある。

いずれにしても 3D フードプリンターには未活用の食材を適用することに向いているところがあってこれ

３. フードロス削減に貢献
3D フードプリンターの開発を進めていく中で気づは作物を収穫したり、販売したりする時に起きていたフードロスを削減することに貢献することが分かった。

いたのは 3D フードプリンターのインクは造形する前は液体や粉末である必要があるということだ。

４. おいしい粉末が大事

生野菜や果物をそのまま使う時はミキサーで液体

もう一つ 3D フードプリンターの開発をしていて気にしたりして使うこともあるが、そのためにも新鮮なもが付いたことはおいしい食べ物を作るには美味しいのを用意する必要があり、また作ってからすぐに使う食材を使うことが大事だということだ。

必要があって、大学のラボで研究を進める上ではなかなか難しいところがある。

なぜか私も最初は少しおいしくない食材をうまく造形したり調理したりすることで、おいしくいただけるよ

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うな魔法のようなことが 3D フードプリンターで可能になるようなイメージを持っていた。

あるとき、3D フードプリンターの新しい方式として、液体にレーザーを当ててレーザーを当てたところだ

しかし実際に 3D フードプリンターで食品を作ってけが液体からから固体に変わり、それによって食品をみるとインクがおいしければできた造形物もおいしい作るレーザー方式の 3D フードプリンターのアイディという当たり前のことに気がついた。

アを思いついた（図 2）。

3D フードプリンターを本当に実用化するにはおいしい食材をそのままおいしく調理可能な状態で、3Dフードプリンターのインクとしておいしさを損なわないように提供する必要がある。

５. レーザー方式がブレイクスルーになる
私たちはこれまでにさまざまな方式の 3D フードプ

図 2 2023 年 8 月 4 日に起業した「レーザークック社」が売り出すレーザー式の 3D フードプリンリンターの検討を進めてきている。

ターLASERCOOK

2012 年に初めて取り組んだ時は注射器を使ういわゆるシリンジ方式の 3D フードプリンターを開発してレーザー方式のメリットの一つが、重くて大掛かりみたがシリンジから押し出すことのできる食材は非常なスクリューを使ったり、回転したりするというような機に柔軟な柔らかいインクにする必要があり、またシリ構が不要であり、装置の構成を非常に単純化できるンジから出た直後にある程度形が保たれる、といういことに気がついた。
機械的な部分を減らすほどコストも下げられるし動わゆる保形性があることが重要で、そういうインクを作ろうとすると許される粘度や適用できる材料の選択の作による不具合は起きにくくなる。
モーターやスクリューの部分だけでもスクリュー式幅がかなり限られてしまうことが分かった。
これを克服するために 2015 年に開発したのが食の装置の値段の大きなウエイトを占めてしまうがこれ品を押し出す部分にスクリューを内蔵して、粘度が高をレーザー式にすることでそれらが不要になりそのいインクでも押し出すことができる方式である。高い分の値段が安くなると同時に機械部分の動作不良に粘度のインクを押し出すためにはスクリューを回転さよる故障のリスクを大きく下げることができる。

せる能力の高い、強いモーターを使う必要がある。
またスクリューやそれを入れる容器は丈夫で洗浄可能なステンレスで作る必要があり、重たくなったり洗う必要があったりさらにそれを三次元で動かすた
めに装置自体も丈夫で力強いものにする必要があり、どうしても値段が高くなってしまう傾向があった。

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６. 料理は再生できるようになると、誰もが鑑

７. 3D フードプリンターは介護食や病院食で賞できる映像や音楽、動画のようなアート役立つになる2020 年頃から始まったフードテックブームで私た3D フードプリンターはインクをセットして造形方法

ちが取り組んできた 3D フードプリンターがメディアでや調理方法が収められたデジタルデータを使うことも取り上げられ露出が多くなったことで、介護食の抱で同じ料理を何回も同じように作ることを可能にする。

える問題に 3D フードプリンターを使ってみて欲しい

今でも加工食品であれば冷凍食品や缶詰などいというリクエストが直接来るようになった（図 3）。

つも同じ味を食べることはできるが、それは大量生産大量消費前提で 1 種類のものを大量に作る製造方法である。
しかし 3D フードプリンターを使って色々な食材からいろいろな料理を再現性を持って作ることができる
ようになると誰かが一度創り出した料理は何度でも同じように作り、味わうことが可能になる。
これはエジソンが発明した蓄音機で音楽の演奏を記録して再生できるようになったことと非常に似ている。その後、音の記録技術が大きく発展し、今や音楽

図 3 ブロッコリーの粉末から再生され、介護食への適用を目指す、3D フードプリンターで作ったばかりでなく映像もデジタルデータに記録しておけ介護食モデル（ブロッコリー）。試食会を宮城ば、いつでも再生できるので音楽や映画は大衆が楽セントラルキッチン様で 2023 年 6 月 22 日にしむことができる身近なアートになっている。

実施した時に撮影。

食べ物に関しては有名な料理人や有名なレストランに行かないとそのメニューはいただくことができな
いし、料理人が居なくなれば二度と同じ味を再現でよく話を聞いてみるとそこにあるのは介護食や病院食における保険の金額の問題で、限られた予算で、介護食を提供する必要があるのだ。

きなくなる場合もある。
3D フードプリンターが同じ料理を何度も再生できるようになると、誰もが鑑賞できる音楽や動画と同様に、料理も誰もが楽しむことができるアートの一つになるということに気が付いた。

様々な工夫や合理化によって限られた予算での介護食の提供はこれまで何とか行われて来ていたが、今問題になっているのは個人個人の状態に対応するための介護食や病院食を準備して欲しいというニーズが高まっているという問題である。
個人個人に合わせるということは個人個人に合わせて一つずつ調理をする必要があるということである。
今、給食センターでは実際に介護の現場や病院5/10

の現場からのニーズに応じてきめ細かな作り分けを

８. いろいろな道のプロとの共創が有効行っているのだが、そこは経営的には既に相当に厳3D フードプリンターの開発を進めていく中で様々しいことになっているのだ。きめ細かく対応すればすな出会いがありそれがコンテンツ開発にたくさんのブるほど利益率が下がり、場合によっては赤字になっレイクスルーをもたらしてきた。てしまっている。

2018 年に米国で開催されたイベント（SXSW; サウそのような中で、3D フードプリンターで個人個人にス・バイ・サウスウエスト）に 3D フードプリンターの出対応した食べ物を自動的に低価格で提供することが展をした時にはたくさんの投資家に注目してもらうたできないかという相談なのだ。

めにそれまで開発を進めていた「おでん」ではなく、これは単純に 3D フードプリンターで柔らかい食べ海外でも通用する「寿司」を選んだり、3D フードプリ物を作ると介護食になるから使いたいというようなこと

ンターの外見を良くするために見栄えのする銀ピカではなく、現場で起きている非常に厳しい経営的なロボットを使ったり、分かりやすいコンセプトを提示す問題に個別に自動的に食べ物を作ることができる、るプロモーション動画（「寿司テレポーテーション」とデジタル製造機器としての 3D フードプリンターを活いうタイトルで YouTube にて公開）を作ったりして、展用してみたいというニーズである。

示は大成功に終わった。

この相談に対応するには上述したように個別に対その時に大学の工学部の力だけでは、到底でき応してインクを準備したり、その造形方法を個別に最ない成果がいろいろな道のプロとの共創から生まれ適化たりして 3D フードプリンターを制御する必要がたことに気付き、「やわらか 3D 共創コンソーシアム」あったり、簡単ではない課題が数多くある。

を設立した。

しかし今後の要介護人口の増加（私もそこに含まこのような取り組みを展開したことで、食材を扱っれる！）や、同時に進む人手不足の問題は、私たちている企業様や食品の加工や保存に詳しい企業様、が早急に解決しなければならない不可避の課題でまたユーザーに提供するおいしいメニューを開発すあり、難しくても取り組んでいく必要があると思うようにることに精通している企業様などと、横断的な共創がなった。

生まれ、3D フードプリンターで、ユーザーに提供可能なおいしい食べ物を作ることができ始めている。
また最近では、京都で実食のイベント「2100 年 火星の懐石」の開催に成功したが、その時には京都の料理人の観衆によって 3D フードプリンターで作った食べ物が見違えるほどおいしく感動を与える食べ物に変わっていくことを経験した（図 4）。

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の安全保障についての懸念が顕在化し始めた。
ところで私が考える 3D フードプリンターの使い方は、既にあるおいしい料理や加工食品に対抗するようなものではない。
ベンチマークはカップ麺だ。カップ麺はそれが世界的に普及しても既存のラーメン屋は共存している
し、むしろラーメンの認知度は世界に広がりラーメン
図 4 2023 年 8 月 5,6 日、京都の町家で開催された屋の海外進出が進んでいる程だ。

「2100 年 火星の懐石」で提供された 10 品の中の一つ、最先端のテクノロジーが凝縮された「雲丹（うに）と長芋 山葵（わさび）ジュレ」。

3D フードプリンターが作る料理はラーメンに対するカップ麺のように、これまでにない新しい食品を創京都の料理人の酒井研野氏、フードテッククリ造できた時に、初めてその価値が大きく高まると考えエーターの榊良祐氏らとのコラボレーションにている。

よる一品。写真撮影は山神美琴氏。
3D フードプリンターのようなデジタル製造機器はそのポテンシャルによってさまざまなことができそうにそういう出口に対して、未利用や低利用の食材を活かして、先ずは国内から 3D フードプリンターのインクの自給を目指す構想だ。
非常に美味しい食品のインクを作るために、低温思えるが、何でもできるというのは何もできないことと同じである。

凍結粉砕という方法に着目している。レモンや梅を何でもできることを全て高いレベルで実現するに収穫して、すぐに冷凍しそれを液体窒素で凍結させはそれぞれにおいてトップのプレイヤーと連携する粉砕し低温のままアルコールでおいしさを抽出する必要があるのだ。

ことにより、非常においしい飲料が開発され販売されているという先行例がある。
この低温凍結粉砕技術のもう一つの優れた点が、

９. 未利用食材の活用に加えて、冷熱エネルギーの活用も検討

海外から輸入される液化天然ガスの-162℃の冷熱を

3D フードプリンターの開発が進み、いよいよこれを上手く活用して-196℃の液体窒素を二酸化炭素の事業化しようという構想に近づいたとき、3D フードプ

排出量を減らしながら製造し、それによって冷熱を無リンターのインクの材料はどこから調達するのかとい駄なく活用し、おいしい粉末を得ている点だ。
食品の安定供給を進める上でそもそも食品の調達うことが問題になってきた。
今、世界では 2040 年にたんぱく質が不足するといが難しくなっている大きな一つの要因が地球の温暖う食糧危機の問題を抱えている。また気候変動で食化による気候変動の影響であり、今後は食品の調達材の入手が困難になっていたり戦争などが起きることにおいては地球の温暖化を軽減する方法での食品によっても食材の価格が大きく変動したりして、食料調達がマストになってくる。

7/10このような流れの中で私たちは未利用食材の活用な国家プロジェクトをスタートしている（図 5）。と冷熱の有効活用の両方の同時活用を狙い、新た図 5 ムーンショット農林水産研究開発事業で進める、おいしい食品ゲル粉末の研究プロジェクト

１０. 未来にはスマート弁当箱が当たり前にある。

なる
3D フードプリンターはこれから本格的に市場投入モデルを開発し事業化を進める。

固定電話が携帯電話になり、さらにそれがスマートフォンになったように、3D フードプリンターは最初は家庭に固定されていたとしても、そのうちモビリティの3D フードプリンターは、最初は食品工場や給食セ中で移動しながら使われるようになり、その先には小ンターに導入され加工食品の製造や介護食や病院型化した 3D フードプリンターが弁当箱の中に内蔵さ食の製造に活かされると考えている。

れ、弁当の中で食べ物が作られるスマート弁当にな次のフェーズで、レストランやホテルなどの外食のると考えている。

厨房に導入される。その中で装置が鍛えられ技術が磨かれ、装置の性能が向上し小型化が進めば、やがてコンビニエンスストアに導入される未来を考えている。
そのような段階になったところで家庭への導入が進むだろうが、私が考えるのはさらにその先の未来で

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１１. まとめ

3D フードプリンター開発に限らず、一般のものづくり

本稿では 3D フードプリンターの開発を通じて初めや開発に展開して考えると次の表のようになる。て気がついたことについて紹介した。これらの事例を

表 1

10 の気付きのものづくりへの展開

気付き

3D フードプリンターの場合

一般のものづくりや開発の場合

イベント・ドリブ

外部のニーズによって、苦手とする食品外部のニーズを聞き、それに応えようとする

ン・イノベーション

開発が大いに進んだ

ことで、イノベーションが大いに加速する可能性

健康、アレル

理想の実現が、予想ほど簡単では無い場

理論的には可能でも、実際にしようとするとギー対策、ビー合があった。普通は溶かした方がよさそう

パラメーターが多すぎることになるときにガン、ハラル

なのに、溶かさないという逆転の発想で克は、逆転の発想も入れてパラメーターが減服。

る方法を探す。

フードロス削減に必要なインクを作ることがフードロス削減具体的に新しいものづくりを始めてみると、貢献に直結。

アップサイクルにつながる可能性。

おいしい粉末がなんでもおいしくできると思っていたがそ最終製品は素材のクオリティの影響を本質

大事んな簡単な話ではなかった。

的に強く受ける。良い素材からは良い製品レーザー方式が製造方式を大きく変えることで、コストダウ製造方法の革新は常に大事。できそうだとブレイクスルーン。

思ったら先ずはトライしてみる。

料理が再生でき

3D フードプリンターは自動化だけでなくデジタル製造により、個別対応のコストが下るとアートになる個別化や再現性に直結する。

げられたり、技術伝承にかかるコストが大幅

介護食や病院食

限られた保険料の中で個別化対応で赤限られた予算の中で工数が増えつつあるからのニーズが字が進む中、3D フードプリンターの個別時に、デジタル製造の自動化や個別対応あった対応の自動化に着目。

可能な性質が、解決策になりうる。

い ろ い ろ い な道

3D フードプリンターの性能アップだけで開発者はマーケティングやコンテンツ開発のプロとの共創は、認知度を高めたり、おいしい料理をが苦手。共創による win-win 関係の新規構が大事作ったりすることができなかった。分野融築と拡大が大事。

ができる。に下げられたりする可能性。

合には共創が大事。
冷熱エネルギー

食材の調達において低炭素への貢献の良い素材の調達を考えると、そこに低炭素の利活用にもな可能性が見出された。

化につながるヒントがある可能性。

スマート弁当が新しい技術の継続的イノベーションは止ものづくりに置いても常に未来を見据えて当たり前になるまらない。

常に次の開発を進める必要性。

る9/10何事もやってみなければ分からないと言うが、やはり 3D フードプリンターの場合でも、本当に開発を進めてみて当初考えていたこと予想していたこととは違うところに課題があったり、解決方法が見つかったりしてきた。その時、大事だったのは、新しいことに挑戦するときは分からないことばかりなので素直に教えを乞うことと、実現したいという信念を持ち続けることであった。まだ道半ばだが、3Ｄフードプリンターの社会実装の実現に向けて取り組みを続ける。

謝辞本 稿 で 紹 介 し た 研 究 の 一 部 は 、 JSPS 科 研 費
JP17H01224 、 JP18H05471 、 JP19H01122 、
JP21H04936、JP21K14040、JST COI JPMJCE1314、JST OPERA JPMJOP1844、JST OPERA JPMJOP1614、
ム ー ン シ ョ ッ ト 農 林 水 産 研 究 開 発 事 業 （ MS508,MS511)、内閣府が進める「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第 2 期／フィジカル空間デジタルデータ処理基盤」、「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第 3 期／バーチャルエコノミー拡大に向けた基盤技術・ルールの整備」、「NEDO 先導研究プログラム／新技術先導研究プログラム」のうち「マテリアル・バイオ革新技術先導研究プログラム」、「官民による若手研究者発掘支援事業」（管理法人：NEDO）等によって支援を受けたものである。

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