3D食物打印成新趋势,需要突破哪些关键限制?

你能想象这样的未来吗?想吃什么不用上超市,只需要一台食物打印机就搞定?目前最普遍常见的食物打印机,应该就属松饼打印机了,通过松饼面糊加热变色的特性,甚至能利用打印的过程创造出不同的画面,除了平面的打印之外,3D立体的结构呈现,也是一个发展的新趋势,但又有哪些事情是需要克服的呢?

三维打印技术结合计算机辅助,让食物打印技术开始发展

所谓的增材制造(Additive manufacturing,简称AM),是一项新兴技术,也被称之为三维打印技术(three-dimensional printing,简称3DP),在诸多领域中逐渐受到关注,其中更包含农业与食品科学领域。在食品科学领域上,将增材技术结合计算机辅助设计(CAD)的数据,再利用3维(3D)机械处理的呈现方式,这项技术应用于食品制造,3D食物打印机就诞生了!

《食品科学与技术趋势》于日前刊出的最新趋势中指出,3D食物打印的发展重点不仅是食材油墨配方需不断优化,打印系统与打印机具零件的开发更为重要。

食材油墨学问大,太稠太稀都不可行

缺乏流动性是3D食物打印在食材油墨制备上,面临最大的开发困难,若是食物油墨不能顺畅在打印机内的管线输出,就可能会有机器零件卡住的问题,也或者会造成打印途中中断,也就会影响到打印结构,导致不成形等状况发生。食材油墨的形态与适用性决定了后续打印机,在操作上的成功与否,这类油墨的稳定性取决于聚合性材料的适用性,如聚乳酸(PLA)等。

巧克力便是一种很适合的食物油墨材料,具有好控制、可塑性高等优点。

要适用于食物打印的聚合物,必需要具有在冷热循环的状态下,都能容易切断且材质不易受到改变的特性。更重要的是,在考虑这类添加物应用于食品时,会有安全限量与使用允许量的限制等,目前通过使用的聚合物仅需要少量,就可以使油墨达到良好的适用性。

不过,并不是每一样食材都可以转换成为食材油墨,如蔬菜由于水分含量高,碳水化合物、脂肪、蛋白质的含量低,其凝胶化、结块等特性,不适用于食材油墨的制造。

通常,食材可印刷特性取决于其稠度、黏度、固化性等,这些因素是机械性能无法辅助改变的特性,也因此这类的食材能否顺利成为3D食物打印的一员,还有待食材特性的调整技术进步,也或者改变现有的打印机性能。

计算精准是3D食物打印的发展重点

3D食物打印并不是打印出来就可以吃,还需要经过加热等烹调步骤,也因此打印机是否附加烹调功能也就更为重要,3D食物打印最具吸引力的地方是,不需要利用任何模具就可以达到复杂的结构,若是过程中有坍塌或变形,也就失去了这项优势。

但这同时也说明了,机器是否能够稳定且精准的印刷出默认的食材面貌,成为至关重要的成功点。曾有研究利用饼干面团进行测试,由于机具的限制,饼干油墨的油脂含量需要减少,但油脂减少却也使饼干面团在加热的过程中形状变形。

用脑控制打印机?未来全用想象就可行

3D打印技术最早被应用于材料科学、工程学、医学与农业、食品科学等。由于技术不断更新,设计与生产相结合的打印产品,横跨各类聚合物,包含陶瓷、粉状油墨、细胞培养或是以生物聚合为基底的油墨、混凝土、金属与食品等。

也由于这类技术的开发,消费者未来也可以在自家打印食物,甚至有研究学者提出应该要加强食材打印机与人之间的关系,将健康等数据导入,进而对人类摄取饮食有所帮助。举例来说,如果今天想要打印一块巧克力,根据导入的健康数据,包含心律、运动强度等,这块巧克力可以根据数据的分析,自行调整厚薄大小,为用户量身定制、完成健康平衡需求机制。

未来甚至有科学家研究,希望利用人类大脑思考所发射的信号,结合计算机数据的演进分析,利用“想象的”,打印机自动就会在可塑造范围内,根据想象的形状、大小口味等,打印出你脑海中所想的食物。

了解3D食材打印,不仅是打印机的开发需要不断进步,食材适用性的开发也有待研究团队的努力,后续的产品质地、结构、外观与颜色这类变化,也都需要在研发过程中考量进去,全面性的评估才能让3D食材打印达到最好的发挥空间。

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