科技让美食触手可及-食品3D打印

　　随着科学技术的快速发展，3D打印技术越来越得到普及和成熟。3D打印技术是一种快速成型技术，它是基于数字模型，以粉末金属或塑料等为可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造食品物体的技术。这种3D打印机器构成主要有控制电脑、输送装置、自动化食材注射器等，使用时机器会根据电脑中预先设计好的食谱和选中的立体形状将食材从注射器喷头上均匀喷出，然后以分层加工、堆叠成型的方式制作出立体的食物产品。由于它这种有类似于普通打印机的技术原理而被广泛称为"打印机"。由于3D技术能将复杂的加工工艺进行数字化操作，具有成本低、精度高、速度快等优势，被认为是推动工业4.0革命的重要技术支持，尤其是在食品工业中的应用和开发领域。

　　食品3D打印方式

　　1.1挤出型

　　食品3D打印挤出型主要是通过数字化控制挤出过程，根据预先设定的路径一层一层进行打印，即可获得三维食品。该种打印方式操作方便、简单可以有效实现数字化的三维设计和食品的营养控制，但是对食品物料流动特性要求较高。

　　1.2粉体凝结型

　　食品3D打印该种类是3D打印中常用的一种打印形式，预先设定好模型，然后对粉末进行逐层凝结形成一个完整的3D打印模型。与挤出型打印形式相比，不仅打印速度快，而且能打印出形状较为复杂的食品。

　　1.3喷墨打印

　　喷墨食品3D打印是在二维打印食品的基础上的延伸和额外装饰，其是采用局部打印的形式将流动的装饰品原料挤出喷嘴到原有食品上，这一点区别于挤出食品3D打印的整体逐层打印。喷墨打印中产品的装饰原料多采用巧克力，腔体沉积和表面填充的原料多采用流动性较好的奶油、意大利面酱等。

　　3D打印与三大营养素

　　脂肪：3D打印技术可以通过调整脂肪含量来提高肉类食品品质，比如肉类的保质期、色泽和质地等，这些主要是利用脂肪的结构和组成可以影响到打印材料的配方和功能特性的原理。另外可以通过调节肉泥沉积过程中甘油三酯的组成，为不同人群（比如老人和儿童）制备高品质肉类产品。

　　蛋白质：通过食物中蛋白质与多聚糖的夹层插入打印可以制备新产品，同时结合外部应力（机械力、温度）或者添加其他化合物（强酸、强碱）也可以促进3D技术。所以，我们可以通过蛋白质的变形和聚集来设计不同结构的新产品。例如明胶是胶原蛋白纤维结构不可逆转裂解产生的一种衍生蛋白，明胶凝胶具有独特的口感，能作为3D打印原料的组成成分。

　　碳水化合物：碳水化合物的组成与食品体系的玻璃化转变温度具有极大的关系。碳水化合物对食品体系的玻璃化转变温度有不同影响，玻璃化转变温度的调节对打印材料在打印支撑其自身结构有重要作用。在构建3D打印平台内糖的粉末流动性与粉末的润湿性是液体原料3D打印的关键参数。由微粒组成的碳水化合物体系在用于粉末粘结成型过程中，通过热源能有效促进食材层与层之间的相互作用。在牛奶巧克力、蔗糖和乳糖挤出打印时要保持充分结晶，通过3D打印技术可以可以通过从糖中释放脂肪从而达到理想黏度，总脂肪含量降低，有利于巧克力的制备。

　　3D打印技术的应用

　　国外的3D打印技术主要应用于开发心得食物来源、航天食品、均衡营养饮食以及个性化食品等领域，众所周知，食品的口味、营养、方便性和外观等一直是消费者购买决策的重要影响因素，随着中国居民慢病问题的突出以及一系列国民健康政策的出台，越来越多的消费者更加关注食品的营养性。

　　3D技术能够有效赋能大健康食品领域，可以高效而快速的将多种营养素按照需求比例进行混合复配，打印成具有良好感官品质、营养均衡、造型奇特和方便食用等特点的新型食品。还能满足特殊的消费群体，如老年人、儿童和运动员等，独特的食品设计需求，提高了对新技术的需要，可以人性化的改变食物形状，还可以自由搭配均衡营养。而传统的食品生产无法满足人们这样的需求。3D打印技术目前在欧美国家已经开始应用，例如美国航天局开发了一款专为太空中宇航员打印披萨、营养面糊及各种其他食品的3D食品打印机。德国公司Biozoon推出了一款专为老年人制作易于吞咽的食物3D打印机。而在中国已开发出煎饼3D打印机。虽然3D食品打印技术带给我们很多意外惊喜，但是在开发的过程中仍然充满更多的挑战，目前能够可被打印机利用的材料及能打印出来的产品还是非常有限，还不能做到广泛应用于家庭场景。未来将着重于研究如何将最终产品价值、食材性能之间有机结合起来。食品设计过程应该系统化，从而激发用户的创造力，加工过程应该可以精确定量来实现构造组成，并且通过模型建立实现设计、制造、营养控制的结合。未来的时代，人们将可以通过打印机与计算机的联结制备新型食品，根据个性化需求打印化食品。