3D打印食品的技術(shù),、原材料,、優(yōu)劣勢以及面臨的挑戰(zhàn),！

導(dǎo)讀：3D打印食品是通過自動化增材工藝制備的餐食,。曾經(jīng)這種通過增材制造工藝制作食物的過程只存在人們的想想中，而如今,，在2023年,，市場上已有多家3D打印餐廳和不同的食品打印機。相信很快,，每個家庭的廚房都將配備自己的食品3D打印機,！下面南極熊將探討3D打印食品行業(yè)的流程、食品,、可能性和當(dāng)前挑戰(zhàn),。

哪些食物可以 3D 打印,？


△自動化披薩制作可以看作最原始的3D打印過程

實際上,，目前3D打印食品仍處于起步階段，在被專業(yè)人士和消費者廣泛采用之前還有很長的路要走,。然而，這并不能阻止開發(fā)人員對食品打印機的研發(fā)和對有趣的可食用食品的設(shè)計,。

雖然3D打印的工藝有多種,，但應(yīng)用在3D打印食物中的工藝有限,。材料擠出是3D打印食品最常見的工藝，擠出式與熔融沉積建模 (FDM) 打印類似,，需要糊狀的材料,，比如醬泥、慕斯和巧克力等許多具有粘性的食品,�,？雌饋恚�在食品打印原材料的選擇上會有些局限性,，但大家可以把思路打開,，還可以用面團、土豆泥,、奶酪,、糖霜甚至生肉等。

3D打印食品是如何工作的,？


△流行的 3D 食品機器與 FDM 3D 打印機的工作原理類似

大多數(shù)情況下,，3D打印食物的工作原理與使用普通FDM 3D 打印機打印細絲非常相似，粘性材料沉積在表面上以創(chuàng)建最終物體,。雖然有研究者已經(jīng)對其他增材制造工藝進行了研究,，例如粘合劑噴射和粉末食品的SLS，但這些工藝是否適用于食品打印仍然存在爭議,。與此同時,，專業(yè)和消費者類 FDM 食品打印機的市場也在不斷增長。大多數(shù)這些機器的過程大致相同：原材料被送入一個類似注射器的容器中,，隨著噴嘴的移動而擠出,，一次形成一個二維層。

食物3D打印機可以烹飪食物嗎,？
食品 3D 打印機主要適用于構(gòu)建復(fù)雜的形狀和設(shè)計,，而不是實際烹飪原料。一般來說,，這些食物要么可以食用,，要么需要在3D打印過程完成后在烤箱（或烤架）中二次加工。

食品3D打印在哪里使用,？


△3D 打印食物通常用于高級餐廳,，例如主廚 Charles Tejedor 制作的生牛肉片雞蛋

如今，食品3D打印機主要用于高級餐廳或者高檔面包店,。這項技術(shù)目前的擴展性依然有限,，它還需要更多的時間和發(fā)展才能成熟。不過，這并不能阻止先驅(qū)者和創(chuàng)新者使用它,。這些食品創(chuàng)新者往往在高檔的米其林星級餐廳里,。比如主廚 Josiah Citrin在加利福尼亞州圣莫尼卡的 Citrin 和 Mélisse 餐廳，雖然他不完全專注于 3D 打印美食,，但他們確實使用這項技術(shù)做了一些美味的菜肴,。

在高級餐廳之外也有越來越多的 3D 打印食品。比如面包師可以打印可食用的婚禮蛋糕裝飾,，3D打印比薩已經(jīng)逐步成熟,。最近，3D打印植物肉也逐漸進入了大眾的視野中,。盡管如此,，現(xiàn)在技術(shù)發(fā)達的地區(qū)也很難找到3D打印食品，最好的機會是參加3D打印活動或烹飪大會,，因為這項新技術(shù)尚未取得很大的商業(yè)成功,。

3D打印優(yōu)點缺點


△3D 打印食品可能會引起爭議，但食用它是完全安全的

最簡單的說,，3D 打印食品只不過是典型的可食用成分,，其加工方式可以通過噴嘴將其擠出到表面上。與傳統(tǒng)制造的主要區(qū)別在于最終食品的呈現(xiàn)外觀,，3D 打印允許創(chuàng)建復(fù)雜,、錯綜復(fù)雜的形狀和幾何圖形，這些形狀和幾何圖形無法手動復(fù)制且需要大量時間,。

優(yōu)勢
3D打印食品是完全安全的,，只要它們是在清潔環(huán)境（與任何其他廚房一樣）中用適當(dāng)?shù)臋C器準(zhǔn)備的，它們就不會對人體有害,。3D 打印食品除了制作精美的餐點外,，還有其他優(yōu)點：

●個性化膳食：在控制每餐營養(yǎng)素、維生素和卡路里的多樣性和數(shù)量方面,，3D 打印食品可以實現(xiàn)精確度,。這在限制飲食更為普遍的醫(yī)院中可能極為重要，并提供了方便患者定制的潛力,。

●非常規(guī)食物消費：當(dāng)您以半液態(tài)處理有營養(yǎng)的植物和富含蛋白質(zhì)的昆蟲時,，這些食物可以以更具吸引力的方式呈現(xiàn)，從而刺激消費,。在未來,，甚至合成食品也可能是 3D 打印的。

●易于重現(xiàn)：共享食譜就像通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)字文件一樣簡單,。所需要的只是相同的原材料,、打印設(shè)置和兼容的打印設(shè)備,。

劣勢
上面已經(jīng)談到了3D打印食品帶來的優(yōu)勢，下面我們將討論一下他的缺點,。
●時間久：雖然食品制作時間可能因打印機和食物而異,，但食物的3D打印整體來說仍然非常耗時,。打印一個非常簡單的六層設(shè)計可能需要7分鐘,，而更精細的3D模型每個需要45分鐘以上，這樣的速度實在太慢了,，這也阻礙了3D打印食物的工業(yè)化發(fā)展,。

●成本高：設(shè)備和消耗品的成本也存在巨大的挑戰(zhàn)，更不用說花在培訓(xùn)上的時間了,。

●預(yù)處理操作較困難：這些機器中使用的食品需要預(yù)烹飪或預(yù)處理才能達到擠出所需的稠度,。因此，這些機器的預(yù)期再現(xiàn)性和可靠性在很大程度上取決于這些材料的準(zhǔn)備,，如果前期準(zhǔn)備工作做的不好,，那么也就制造不出可口的食品了。

可以使用什么成分進行3D打�,�,？


△理論上，任何可以變成糊狀或半液態(tài)的東西都可以進行 3D 打�,。▉碓矗篜rocusini）

理論上任何處于糊狀或半液體狀態(tài),，或者具有稠度的材料，都可以 3D 打印,。這包括各種各樣的咸味食物,，如蔬菜泥、面糊,、面團,、奶酪、糖果,、果凍,、糖霜、糖飾,、巧克力和水果泥,。

大多數(shù)以食品為導(dǎo)向的打印機，例如 Felix,，都有不銹鋼膠囊,，用戶只需要將材料填充進去即可，這種打印機還提供有關(guān)食品使用一致性的指南,，廚房小白也可以輕松上手,，制作美味的食物。Procusini 等其他打印機可​​能還提供專為可打印性而設(shè)計的預(yù)制膠囊包，但是目前只能用它來制作巧克力,。其他的食物能否用其打印,，還需要大量的實驗研究。

設(shè)計自由度極高


△無需模具,！

大多數(shù) 3D 打印食品公司都有配方存儲庫,，消費者可以輕松下載和復(fù)制經(jīng)過驗證的設(shè)計。例如,，byFlow 的資源庫復(fù)雜的藝術(shù)模型,，Mycusini 有自己的平臺，可以讓用戶自定義或瀏覽模板庫,，但用戶需要購買打印機才能訪問,。

許多其他食品3D打印機都配備了支持“食品”設(shè)計的專有軟件。這些通常是實用且用戶友好的程序,，不過,，在大多數(shù)情況下，復(fù)雜度并不高,。對于那些想要將食品打印提升到一個新水平的人來說,，傳統(tǒng)的 3D 建模（如Tinkercad）是更好的選擇。

未來發(fā)展趨勢


△3D 打印食品的種類只會繼續(xù)增加

Natural Machines公司認(rèn)為3D 打印食品的未來將朝著更快,、更精確的方向進行發(fā)展,。已經(jīng)有很多食品科技初創(chuàng)公司在尋找3D打印技術(shù)來增強基于植物的動物質(zhì)地，例如與 Revo Foods 合作的Redefine Meat,、Nova Meat和Mycorena ,。人們還熱衷于使用培養(yǎng)細胞（在實驗室中培養(yǎng)，而不是動物培養(yǎng)）3D打印肉類和海鮮,，以此作為減少與該行業(yè)相關(guān)的碳足跡的一種手段,。

3D 打印食品在太空探索中也有著光明的前景，因為 NASA 和其他私營公司已經(jīng)在計劃前往火星的任務(wù),。這些任務(wù)需要一到三年的時間才能完成,，因此該機構(gòu)目前正在研究如何改善他們在宇宙飛船上的生活，包括如何美味可口的 3D 打印食物,。目前提出的想法是在太空中自動化制作餐點,，3D打印可以增加菜肴的外觀和多樣性。

3D打印食品的新研究

●Nourished 的營養(yǎng)素3D打印



2023年1月露得清 (Neutrogena) 使用的是由 Nourished 開發(fā)的3D打印技術(shù),，該公司在3D打印領(lǐng)域擁有超過四年的經(jīng)驗,。產(chǎn)品圍繞專有的營養(yǎng)素生產(chǎn)技術(shù)展開，允許客戶使用 28 種成分中的7種制成定制的補充劑,，包括各種維生素,、水果提取物和益生菌,。

根據(jù) Nourished 的說法，其目前的產(chǎn)品系列是“素食,、環(huán)保和美味”,，內(nèi)部研發(fā)團隊將繼續(xù)利用反饋和科學(xué)研究來確定改進其產(chǎn)品和開發(fā)新產(chǎn)品的方法。 除了推出專為滿足特定客戶需求而設(shè)計的組合,，從更年期軟糖到為宿醉患者開發(fā)的軟糖,，該公司還與知名合作伙伴合作，將產(chǎn)品推向市場,。例如,，與牙科跨國公司高露潔一起，Nourished 現(xiàn)在提供五種 Nutristacks,，每一種都含有幫助消費者保護牙釉質(zhì)免受牙菌斑侵害的成分。

●3D打印的真菌蛋白



2022年10月,，瑞典霉菌蛋白先驅(qū)Mycorena和奧地利3D食品打印先驅(qū)Revo Foods開始了一項研究合作,，探索Mycorena之前開發(fā)和調(diào)整的霉菌蛋白的適用性，更好地適用于3D食品打印,，該研究特別關(guān)針對于海鮮和全切產(chǎn)品的素食替代品,。

通過將霉菌蛋白的類肉特性與3D食品打印的不受限制的塑形可能性相結(jié)合，可以創(chuàng)造出一個全新的現(xiàn)實的類肉產(chǎn)品領(lǐng)域,。其目的是大大縮小動物產(chǎn)品與植物性或素食替代品之間的差距,，從而使肉類替代品在市場上得到更廣泛的采用。與Mycorena目前的霉菌蛋白成分Promyc一樣,，可打印的霉菌蛋白將具有柔軟的纖維質(zhì)地,、淺色和中性味道，使其成為肉類類似物,，特別是海鮮替代品的絕佳選擇,。

●3D打印含糖的點心



2022年8月30日，洛杉磯食品3D打印專家Sugar Lab,，利用先進的工藝與藝術(shù)進行巧妙結(jié)合,，制作世界上最獨特的糖果之一。該公司享有"數(shù)字面包房"的美譽,，通過它們特有的專利技術(shù),，實現(xiàn)了用任何其它手段都無法生產(chǎn)的創(chuàng)意概念。例如,， "草莓巧克力",，將豐富的巧克力甘納許包裹在草莓糖殼中；泡菜湯被做成小章魚,、炸雞腿和納帕卷心菜,；青檸片在滴入龍舌蘭雞尾酒后會溶化成閃光彈,；以及為配合最新一季的《怪奇物語》而推出的系列可食用RPG骰子。