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3D食品走进千家万户,仍有诸多技术瓶颈需突破

2020-06-10 10:57:59
来源:科技日报 作者:过国忠 通讯员?舒媛媛 评论:0
导语:日前,在“江南大学-瓦赫宁根大学及研究中心未来食品云端系列论坛”第二期“食品3D打印”分论坛上,江南大学食品学院张慜教授说,“3D打印技术的特点是以三维设计模型为蓝本,通过计算机软件设计出产品的数字程序,可以根据消费者的需求进行个性化设计,并增强食品的营养及附加值。

  利用3D打印技术,就能定制化设计生产个性化营养食品?日前,在“江南大学-瓦赫宁根大学及研究中心未来食品云端系列论坛”第二期“食品3D打印”分论坛上,江南大学食品学院张慜教授说,“3D打印技术的特点是以三维设计模型为蓝本,通过计算机软件设计出产品的数字程序,可以根据消费者的需求进行个性化设计,并增强食品的营养及附加值。在食品领域将能实现美食与科技的完美结合,更能打破传统食品生产的模式,带动我国食品工业界的变革与发展。”

  目前已有大量食品3D打印应用案例

  专家介绍,3D打印技术是将计算机设计的三维数字模型分解成若干层平面切片,然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状可黏合材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整物体的技术。该技术正成为新产业革命的标志性技术。

  “食品3D打印,是一项新技术、也是一个新鲜事物。”张慜教说,“传统的烹饪器械,如切割刀具和烘烤模具,因精准度低而不能加工出复杂多变的形状。采用食品打印机和数字食谱,可以加工出传统烹饪技术无法实现的口味和形状,开拓新的烹饪市场。”

  相关专家告诉记者,早在2010年,美国康奈尔大学的科研人员就研制出3D食物打印机,只要把奶酪、巧克力和蛋糕糊等食材“墨水”预先放进一组注射器内,再下载食谱软件“FabApp”,机器便会依照CAD软件提供的电子图纸,将注射器内各种食材“墨水”按照行列、层叠顺序依次“打印”出立体食物。使用者可利用电子图纸控制食物的风味、质地和其他特性。

  值得一提的是,3D打印同时可根据不同年龄段定制个性化的营养配方,也可根据个人喜好打印口味各异的食物,还可根据需要自由设计形状和添加颜色。如,厨房用的3D打印机将会利用内置的智能数控系统,依据使用者每天不同的需求量,调整食谱中各种营养成分的比例,为其量身打印食物。

  记者了解到,近年来,我国高度重视食品3D打印研究,在世界上已占有非常重要地位。目前,基于3D打印技术最有希望生产的食品主要包括个性化设计食品、新型休闲糖果以及特需食品等。其中,浙江大学贺永教授科研团队,开展了食品3D打印技术的拓展应用研究,取得了一系列实验成果。

  “我们有着大量食品3D打印应用案例,如巧克力打印工艺,蛋糕定制,节日礼品及logo的特性化设计。”贺永说,团队正在拓展ATM式自助食品打印的多维度应用场景,并对未来厨房3D打印、分子料理的自动化加工进行了美好的畅想,将为消费者分享一场浪漫的“食品盛宴”。

  走向市场应用仍需攻克技术难题

  在瓦赫宁根大学及研究中心的MartijnNoort研究员眼里,食品的质地是可以根据设计而改变的,食品3D打印技术为创造具有个性化结构、质地和成分的新型食品提供了可行性。在不同尺度条件下,可以通过控制传统食品的结构和组成来设计食品的机械特性;其次可以创造食品新的结构和功能,比如创造食品非均质的结构,设计断裂特性和模拟感官特性等,最终实现具有特殊营养组成、质构、口感和结构的个性化营养食品的定制。

  “基于材料特性调控来开发适合3D打印的特定食品凝胶体系是目前食品3D打印研究的主流内容。在这方面,国内外究进展很快。”张慜指出,未来3D打印技术将体现精密化、智能化、通用化和便捷化等发展趋势,主要有利用食品3D打印与其它新型技术结合、4D打印技术、3D打印产品品质智能调控等。

  贺永透露,目前的细胞肉与具备良好口感的牛排还缺失了肌肉化组织结构体外构建环节,而生物3D打印可以控制载细胞生物墨水打印出组织结构,再进一步通过体外培养即可获得功能化组织。尽管实验室已成功实现了含血管结构的大尺寸组织制造,但要生产高仿真感的植物肉还是有一定难度。

  “食品3D打印技术尚处于萌芽阶段。大多数食品打印机出现在实验室,商用3D食品打印机还没有面向市场。”张慜说,如果未来植物肉原料蛋白结构改造能够得以突破,结合3D打印技术在食品结构设计上的优势,就能创造出具有与肌肉组织相同质地的微纤维以及与真实肉相同的脂肪组织和肌肉组织的分布,或能解决植物肉产品口感上的缺陷,突破替代肉规模化生产的瓶颈。

  专家认为,食品3D打印由于技术融合度很高,食品内部结构的设计优化和重组技术是食品3D打印发展的关键,要实现精密度高、高效稳定的3D打印,必须多学科协同解决应用难题,对食品材料的打印机理进一步深入研究。同时,要通过对打印原料特性的研究,研发安全可靠的打印原料助剂,改善原料的流动性以及凝胶特性,提高打印产品的稳定性,从而实现打印过程高效、产品精确成型、以及产品品质有效监控,让个性化、有营养的3D食品走进千家万户。(受访者供图)

(责任编辑:韩梦晨)

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