10月8日
3D打印食物终结世界饥饿
贡献:机械工程杂志开云全站app登录官网入口下载
随着技术的发展，可打印食物在高端实验美食中找到了一席之地，但3D打印机有朝一日可能会成为解决世界饥饿问题的解决方案之一。
3D打印是一种理想的食品制造技术，因为它可以生产出具有复杂几何形状、复杂纹理、增强营养和真实口味的3D结构。
3d打印食物可能会对缓解世界各地的饥饿产生影响，使用丰富且容易获取的食物类型，如富含蛋白质和抗氧化剂的藻类。
根据BIS Research的一份市场情报报告，到2023年，全球3D食品打印市场预计将达到5.256亿美元，到2023年将以每年约46%的速度增长。这一增长归因于食品创新者日益意识到需要提升食品制造系统，以满足全球和消费者的需求。
如何3D打印食物?
哥伦比亚大学机械工程和数据科学教授霍德·利普森(Hod Lipson)表示，食品3D打印与使用开云全站app登录官网入口下载工程材料(金属或塑料)的3D打印在几个方面有所不同。
“首先，它本质上是多材料的——大多数食物都是由多种成分制成的，”他说。“其次，材料要复杂得多——例如，花生酱的流变性要比ABS塑料复杂得多。第三，这些材料在打印过程中会发生化学反应——这是烹饪的重要组成部分，但也增加了复杂性。最后，食品打印最终涉及一边打印一边烹饪，比如用激光。”
生物打印机可以3D打印成肉的活体细胞层。
用于3D打印食品的技术包括选择性烧结、选择性热风烧结和熔融(SHASAM)、液体粘合或粘结剂喷射以及热熔挤压。
最近，韩国工程师开发了一种3D打印平台，该平台使用熔融沉积工艺制造出具有微观结构的食品，可以复制真正食物的物理性质和纳米级纹理。梨花女子大学副教授、首席研究员Jin-Kyu Rhee说，然后可以对这些进行调整，“允许在个人层面上定制3d打印的食物”。
3D打印食品是由什么制成的?
3d打印食品的材料是普通的食品原料——水、油、面粉、黄油和鸡蛋。
“然而，这些材料的流变学和化学相互作用是非常非线性的，”Lipson说。“通过激光将材料沉积模式和烹饪模式相结合，可以产生非常新颖的纹理。”
这种“食品墨水”由一个由CAD数据导出的STL文件引导的喷嘴沉积。油墨必须具有适当的稠度和粘度，才能顺利地从喷嘴挤出，以及在沉积后保持其形状。多喷嘴打印机允许更复杂的设计:例如，多喷嘴打印头可以通过存放面团、酱汁和奶酪来自动制作披萨。
生物打印机可以3D打印成肉的活体细胞层。例如，Modern Meadow可以在不杀死动物的情况下，用生物3d打印肉类。该过程首先通过活组织检查从牛身上提取干细胞。这些细胞被刺激产生肌肉细胞，然后由3D生物打印机在一个特殊的表面上沉积多层。细胞融合在一起，形成肌肉组织或肉。
3d打印食物的一个关键考虑因素是一致性和质地。艾米·洛根博士是澳大利亚堪培拉联邦科学与工业研究组织的高级研究科学家，她正在研究如何改善3D打印食品的这些特性。她的团队研究了3D打印食物在外力下的反应，包括它们在咀嚼时如何在压力下变形或流动。
洛根说:“我们不想提供一堆黏糊糊的东西。”“相反，我们的结构化食品将以真正的食物为基础，并以诱人的质地、味道和气味准备。我们使用人工测试人员根据气味、味道或感觉来描述产品，以确保我们做对了。”
3D打印食品的下一步是什么?
3d打印食品的一个令人兴奋的可能性是它可以定制。油墨可以以极高的精度配制，以创造具有特定营养含量的食品，以满足个人需求。食物的质地也可以改变，这样食物就更容易下咽。
通用电气在其网站上报道称:“包括猪肉、鸡肉、土豆、意大利面和豌豆在内的各种食物，都是先煮熟，然后打成泥，然后再挤压和打印成可识别的形状。”“3D打印可以让食物呈现在视觉上很吸引人，因此很开胃。”
3d打印食物可能会对缓解世界各地的饥饿产生影响，使用丰富且容易获取的食物类型，如富含蛋白质和抗氧化剂的藻类。
3D打印食物的范围甚至超出了这个世界:美国宇航局正在为深太空开发一种3D食物打印机，可以用蛋白质粉、碳水化合物、宏量营养素和微量营养素制作食物。
利普森说:“有许多创新正在进行中，从食品打印的建模和模拟，到化学相互作用，一直到在打印时传递能量来烹饪食品的方法，比如激光。”“例如，我们的实验室正在研究食物的建模和模拟，以及激光烹饪。”
利普森强调，食品印刷不仅仅是用一种新技术来制造传统食品。利普森说:“这是关于探索以前不可能制作的新食物。”“我认为，由于我们非常原始的烹饪技术，人类一直被困在‘食物空间’的一个小角落里——我们仍然像几千年前的祖先一样在明火上做饭。食品印刷就是把烹饪和软件结合起来。我们知道，一旦软件进入一个领域，我们就不会回头。”
作者简介
马克·克劳福德是一位独立作家。
本文最初发表于ASME.org。点击这里查看原始版本:3D打印食物终结世界饥饿．
