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解構太空食品開發背後隱含的食品科技重點 [趨勢新知]
種類:其他公告  發布單位:技術處  發布日期:2023-05-31 17:00
作者:徐郁婷、陳怡文、陳麗婷/食品所

食品科技發展與人類的太空計畫有著密切的關連,不論1960年代冷凍乾燥技術的發展,或近年各國從事太空計畫紛紛帶入各自的沙拉、拉麵、壽司、泡菜、羅宋湯及咖啡機等餐食及設備,突顯及交流各自飲食文化。太空食品指為太空人在太空中食用而創造的食品,須具備營養均衡,在失重且充滿機械的太空船可安全且便利的儲備與食用。隨航太技術發展成熟,太空旅行的目的從探索未知領域擴大為休閒、旅行或居住等多元面向發展。各國紛紛加大對太空食品研發的投入,不論美國航空暨太空總署(NASA)或日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)等,對太空食品研發的角度,有別過去著重食品易保存儲藏及營養,轉向在有限太空艙空間達到100%糧食自給的永續糧食生產模組建構。同時讓食品等廠商加入共同開發,共同為未來長途太空旅行做準備,也讓食品科技的突破與商機的拓展,正向並行且推進。為理解國際太空食品發展思維及其背後隱含的食品研發解題重點,本文將透過美國航空暨太空總署(NASA)及加拿大太空總署(CSA)聯合進行的太空食品競賽(Deep Space Food Challenge),從中探討太空食品設計研發及創新的思維動態,供各界借鏡參考。

一、太空食品競賽背景及動態掃描

從原料取得、技術開發、加工製程、資源配置及食品安全等微型糧食生態圈發想,開發適合未來太空,同時也可解決地球極端環境變化及糧食短缺等問題,成為近年太空食品創新及未來市場開創的重要思惟。美國NASA與加拿大CSA 2021年開始針對太空食品的創新研發進行合作,2021年1月共同舉辦太空食品競賽,設立共同的評選標準,同時各別開展階段式的甄選,包括第一階段著重研發設計概念提案,第二階段著重創新概念的實體化呈現及效益價值。

二、太空食品研發思維及解題點

分析獲美國NASA或加拿大CSA個別或共同青睞的入選團隊,歸納其在太空食品創新開發的重點構面及技術亮點。相關創新發想,皆從破除限制出發,提供解決方案。

1.空間有限,糧食供應設計要精簡好用:從太空艙空間有限問題著手,食品新創透過食品加工製成及硬體設備等創新解題。如美國新創Space Bread研發太空麵包,將麵糰注入聚全氟乙丙烯(FEP)的袋內發酵及烘烤,FEP袋耐熱溫度範圍-200℃至200℃,可作為發酵及烘烤功能的載體,節省發酵箱及烤箱備置空間。

2.極端環境,循環模式須互惠共生:面對高輻射、極端溫差、微重力及資源有限等封閉環境限制,可永續生產的系統需克服溫度及重力等挑戰。如加拿大University of Guelph設計密閉式植物水耕生長室,附設環境溫控及LED照明系統,可即時監控空氣循環、溫度及二氧化碳含量。

3.能源有限,實現廢棄物資源化:外太空與地球的氣壓、溫度、地心引力等環境條件不同,但能源有限的侷限性一致。美國Air Company研發碳轉化技術,可蒐集太空人呼吸排出的二氧化碳製成酒精,提供酵母生長,生產單細胞蛋白質,製作蛋白質奶昔。

4.資源短缺,可快速增生的替代蛋白具高潛質:食品種類及儲備量多、複雜;競賽本身需供應4名太空人三年所需的儲備食品。資源及儲備條件有限下,替代蛋白以其為高經濟循環的原料受矚目。

5.特殊飲食,營養及健康能精準供應且多樣:太空人長期處高輻射及微重力環境,有健康、豐富營養及多元的飲食供應可能,是維持身心靈健康的重要關鍵。過去太空食品較受環境及技術所限制,食品以低水分或小包裝等為多,質地、口感及風味受侷限,長期高輻射保存環境,營養成分逐漸流失。

三、太空食品研發主題及技術重點

解構國際團隊投入太空食品開發的面向,基本可區分為開發太空可自給自足的生長原料,及在太空中進行食品加工的兩階段。太空中在可自給自足的原料開發類別,著重昆蟲、藻類/植物及真菌與酵母等微生物的開發;透過原料生長過程養分需求的差異,達到循環效果。食品加工部分多透過食材特性、精準器具設備等運用,提供太空過程飲食的健康營養及多變性。

四、未來生態發展向多元科技連結借力

1.食品科技角色突顯且多方貫通:運用科技創建更好、更適合未來環境的新飲食生活,是近年食品生態變革被期待的重點;全球創新食品生態圈的發展與進化,正全盤從食材開發、生產、配送到下游餐飲、家庭運用及跨業融合等各角度,創建具質感、綠色、智慧且具穩定供應韌性的美好新飲食生活,滿足消費者「好吃」、「吃好」且「持續吃得到」的三大飲食需求。

2.科技落實且效益放大,仰賴階段性商業化及商模給力:太空食品商機不會只存在於未來。全球宇宙太空新商機受矚目的發展環境,相關技術或產品階段性的商業化實現與落地應用,對資金、技術或食品設計體驗修正等都具有正面滾動的價值效益。

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更新日期:2020-04-28

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