食品3D打印技術引領烹飪方式與健康飲食新革命

李柳婧

（哈爾濱商業大學，哈爾濱150000）

食品3D打印技術引領烹飪方式與健康飲食新革命

李柳婧

（哈爾濱商業大學，哈爾濱150000）

近年來食品3D打印技術在不斷的發展前進，未來的食品3D打印機可能會進入每個家庭，成為廚房的新寵。本文闡述了食品3D打印技術的原理、現狀和優勢，分析了其對傳統食品加工方式的影響，并對食品3D打印即將帶來的烹飪方式變革作出合理展望。

3D；打印技術；烹飪方式；變革

3D打印技術出現于20世紀90年代，最先用于工業設計和模具制造等領域，被應用于制造模型，然后逐步用于一些零部件和產品的直接制造。隨著該技術的不斷開發，目前已經被應用于航空航天、醫療產業和牙齒模型、建筑施工、工業設計、文物保護、汽車制造、教學模型、土木工程和珠寶設計等領域［1-3］。其越來越廣泛的應用前景使3D打印技術獲得了更迅速的發展，食品3D打印機應運而生，由于其具有適用性廣泛、靈活創作空間大的特殊功能，必將成為廚房新寵。

1　食品3D打印技術的原理、現狀和優勢

1.1食品3D打印技術的原理

食品3D打印機采用了一種電子藍圖系統，是一種把3D打印技術與食品制造結合起來的機器，基礎原理類似于FDM（熔融擠出成型）打印技術，但是更具特色，其打印原料不是工業金屬材料，而是可食用性原料，比如面糊、巧克力汁、奶酪等等。一旦人們根據電腦中圖片樣式設計好食物的形態和與之匹配的食物原料，電子藍圖系統就會顯示出食品3D打印的操作步驟，即可完成食物的“搭建”工程。因為它是按照預先設定好的形狀及圖案通過分層加工的方式，逐層將原料進行堆疊生成3D產品實體或在模具中噴壓成型的，它的工作方式和辦公用的噴墨打印機類似，因而得名“食品3D打印機”。

食品3D打印機所制作出的食物規格、形狀和原材料用量均由電腦控制，人們只要發揮想象力，預先設計好想要打印出的食品的樣子就可以，也不必擔心原料的浪費和制作的難度。食品3D打印機的原料來源也是很豐富的，不論是新鮮的、冰凍的還是熟的、生的各類食材都能駕馭，只要將這些食物原料絞碎、混合成漿或者泥狀倒入食品3D打印機的原料盒即可。

1.2食品3D打印技術的現狀

發展迅猛的快速成型技術催生出了3D打印技術這項新興技術，它的出現替代了傳統制造業的煩瑣工序，以高質量、高精度、低成本和方便、快速、靈活等特點被社會人士和國內外研究人員廣泛關注。自第一臺3D打印機問世以來，3D打印技術以不曾止歇的發展速度持續至今。在將近30年的發展過程中，3D打印技術經歷了一系列巨大的變化，這個過程中3D打印技術從萌芽的階段過渡到了快速發展的階段，主要體現在機器設備由大到小的改良、核心技術的發展、打印成本的降低、應用領域不斷拓寬等方面［4］。并且，3D打印技術以新材料、新技術的主要優勢，被認為是推動第三次工業革命的重要因素之一。當前的食品3D打印機主要有：由西班牙創業公司Natural Machines研制出的名為“Foodini”的食品打印機，它是世界首款食品3D打印機，是一款融“食物、技術、設計和藝術”于一身的家用款消費級食品打印機。它通過多個噴嘴的不同組合，用以制作出各種各樣的食物，例如糕點、披薩、漢堡包和意大利面條等等食品。由3DSystems在CES2014展出的兩款食品3D打印機，分別為ChefJet與ChefJet Pro，ChefJet系列打印機的打印原材料主要使用霜糖［5］。

1.3食品3D打印技術的優勢

一些研究者認為食品3D打印有兩個大的優點：首先是適用性廣泛。食品3D打印機的操作十分簡單，使用起來方便易懂，即便是無烹飪技術背景的用戶也能快速熟悉食品3D打印機的使用方法，并且制作速度快。其次是食品3D打印的靈活創作空間很大。它不但可以靈活搭配食材，還能隨意設計成品形態，對于那些充滿創意、思想非凡的廚師們以及其他使用者，是非常好的創意具象化施展平臺［6］。

實際上，食品3D打印技術的優勢不僅如此。

食品3D打印技術還為緩解未來可能出現的糧食不足的問題提供了一種解決方法。根據聯合國人口基金會和美國人口調查局［7］的數據預測，未來幾十年全世界的人口將持續增長，這意味著未來將引發嚴重的糧食供應不足的問題。如果科學家有可能從我們不怎么食用的物質里獲取人們所需的營養成分，進而利用使用食品3D打印技術制作成營養健康的食物，就可以產生獲取食物的新來源和糧食生產的新方法［8］。

食品3D打印技術還可以減輕環境污染。往往傳統的食品制造行業會帶來很大的資源浪費和環境污染，而食品3D打印技術不但能高效地利用原始材料，還能減少生產過程中產生的二氧化碳和垃圾，給自然生態環境創造積極影響。比如，食品3D打印技術是按需取料，其主要使用的打印材料包括多種維生素和碳水化合物、蛋白質和脂類、礦物質和氨基酸等等，甚至還可以使用藻類和昆蟲等富含蛋白質的動植物作為原材料。有些原材料的使用擴大了食品制作原材料的利用范圍，因此食品3D打印技術非但不會造成浪費還增加了食用材料。并且，對于需要進口的本地沒有的產品，人們無須進口昂貴的成品而進口基礎原材料即可，因為食品3D打印技術可以快速制作出成品，它使得人們節省了空間成本和運輸成本。

2　食品3D打印技術的新發展

2.1食品3D打印將帶來烹飪方式的變革

2013年即將結束之時也是Foodini食品3D打印機即將上市之時。西班牙的Natural Machines的聯合創始人庫克斯瑪曾表示，食品3D打印機必將顛覆傳統烹飪方式，就像當年微波爐問世時掀起一番廚房革命一樣。食品打印機在日后不久有可能成為必備家電，因為按照現今家用食品3D打印機的研發速度，它必將具有多樣性和普及率。目前已有的3D食品打印機已經可以打印出餅干、糖果、冰激凌、巧克力等食品，未來隨著研究的突破，更多樣的食材將能被用于3D打印。假如再配備機器人廚師技術，未來家庭可能不再需要人類自己動手做菜。

另外，3D數字烹飪技術與傳統烹飪技術最大的不同，就是它可以和其他技術相結合，獲得新的產品制造方式。比如可以把食品3D打印技術和3D掃描技術相結合，制造出更具特色的新產品［9］。舉例來說，一對新婚夫婦想要送給大家具有個人色彩的糖果或者糕點，那么就可以掃描新郎新娘的圖像輸入食品3D打印機，然后就能打印出帶有新郎新娘圖像的糖果、糕點或者巧克力贈送親友。而對于需要烤制西點的用戶來說，食品3D打印技術可以提供更加優秀和便捷的制作方法。國際零食業巨頭Kraft Foods目前研發制造出了用3D打印的奧利奧餅干［10］。Cadbury Schweppes公司為了加速巧克力棒的設計工作而引進3D打印技術，HERSHEYS公司與3D Systems公司合作研發制造出巧克力3D打印機，荷蘭技術公司TNO與Barilla公司合作研發制造了3D打印意大利面，這些都是未來食品3D打印進入家庭的表現趨勢。

2.2食品3D打印能提供更健康的食品

對于常年受到咀嚼困難困擾的老年人和一些有吞咽困難癥狀的病人來說，食品3D打印技術不但可以人性化地改變食物形狀以及改良食品品質，還能合理調整烹飪食材的營養配比。最近德國研究制造出一種名為“Smooth food”的食品。通過3D打印技術，它先將食品液化使之成為凝膠狀，然后以凝膠為原材料打印成一般普通食品的形狀。這些食物具備普通食物的外表和凝膠的口感，不但保持了食品本身的美好味道，又具有視覺上的吸引力，并且凝膠狀態的食物非常容易吞咽，甚至不需要牙齒幫忙，這就完美地解決了老年人咀嚼困難的問題，而通過各個老年人的身體狀況，調整食物配比就能預防營養不均，是十分適合老年人的［11］。

食品3D打印技術的發展也許會顛覆人們固有的飲食習慣。使用食品3D打印機能精準控制所需要的每種食品原料的用量，如果與將來的個人健康信息設備連接，就可以根據個人的身體狀況與需要，即時制作出最健康的食物。例如患有糖尿病的病人可以上傳自己的血糖數據，然后按照這份數據使用相應的計算機程序，計算出下一餐需要的營養均衡食譜，最后把食譜發送到廚房里的食品3D打印機進行制作，實現合理飲食，從而樹立起一種科學的、新式的飲食觀念，減少因為飲食結構不合理引發的疾病和肥胖、“三高”等疾病。另外，3D打印的食品還能在調配營養成分的同時加入藥用成分，因此可以用于食療。

根據中國營養學會的研究數據顯示，每個成年人一天從膳食中所攝取的蛋白質大約為65g，而兒童在處于生長發育階段時，每天需要從各種食物中獲取不同種類的營養物質，其中需要攝取的蛋白質大約為80～85g。因為構成腦細胞發育的基本原料是蛋白質，這直接影響著兒童的智力和身體發育，所以我們就要在兒童的餐食中有所偏重地增加蛋白質的含量。在這種情況下，如果你擁有一臺食品3D打印機，就可以根據兒童所需各類營養的比例對食品原料進行配比，然后打印出兒童需要的科學餐食。這同樣適用于對餐食中的營養需求不同的老人、病人、青少年和孕婦等。

［1］Schubert C，Van L，Mark C，et al.Innovations in 3D printing:a 3Doverview from optics to organs［J］.British J.Ophthalmol，2014，98（2）:159-161.

［2］王雪瑩.3D打印技術與產業的發展及前景分析［J］.中國高新技術企業，2012，（26）：3-5.

［3］王忠宏，李揚帆，張曼因.中國3D打印產業的現狀及發展思路［J］.經濟縱橫，2013，（1）：90-93.

［5］Warnke P H，Seitz H，Warnke F，et al.Ceramic scaffolds produced by computer assisted3 Dprinting and sintering:Characterization and biocom patibility investigations［J］.Jouranl of Biomedical Materials Research Part B:Applied Biomaterials，2010，93（1）:212-217.

［4］李不言，楊麗.3D打印技術［J］.印刷質量與標準化，2013，（5）：8-11.

［6］Periard D，Schaal N，Schaal M，et al.Printing Food［C］.Proceedings of the 18th Solid Free form Fabrication Sympo-sium，Austin TX，2007：564-574.

［7］翟振武，張現苓，靳永愛.立即全面放開二胎政策的人口學后果分析［J］.人口研究，2014，38（2）：3-16.

［8］楊恩泉.3D打印技術對航空制造業發展的影響［J］.航空科技技術，2013，（1）：13-17.

［9］吳昊.中國3D打印產業的現狀及發展思路［J］.科技風，2013.（24）:277.

［10］王忠宏，李揚帆.3D打印產業的實際態勢、困境擺脫與可能走向［J］.產業經濟，2013，（8）：29-36.

［11］家庭醫藥編輯部.德國研制出3D打印“順滑食品”［J］.家庭醫藥（快樂養生），2014，（6）:6.

［12］吳世嘉，張輝，賈敬敦.3D打印技術在我國食品加工中的發展前景和建議［J］.中國農業科技導報，2015，（01）:36.

［13］李光玲.食品3D打印的發展及挑戰［J］.食品與機械，2015，（01）:55-58.

［14］李小麗，馬劍雄，李萍，等.3D打印技術及應用趨勢［J］.自動化儀表，2014，（01）:74-75.

［15］王淋靚，許偉，艾靜汶，等.3D打印食品的新發展［J］.輕工科技，2015，（07）: 41.

［16］陳妮.3D打印技術在食品行業的研究應用和發展前景［J］.農產品加工（學刊），2014，（16）:62.

［17］朱福珍，潘慶勇，張興福.3D打印技術對墾區食品制造業的機遇、挑戰與對策［J］.農場經濟管理，2013，（03）:85-86.

［18］一平.給駕車遠行者帶來福音的3D打印食品［J］.交通與運輸，2013，（06）: 53-54.

［19］龍航.國外先進3D打印技術案例參考［J］.杭州科技，2013，（05）:96-99.

［20］朱福珍，潘慶勇，張興福.3D打印技術對墾區食品制造業的機遇、挑戰與對策［J］.農場經濟管理，2013，（03）:109.

［21］杜升明，肖春生.淺談3D打印產業發展思路與對策［J］.才智，2013，（04）:95.

Food 3D print technique leads to the new revolution of cooking way and healthy diet

LI Liu-jing
（Harbin University of Commerce，Harbin 150000，China）

In recent years，food 3D print technique has progressed a lot，and it may enter into each family and become the new favorite.This paper describes the principles，advantages and current situation of 3D food print technology，analyzes its impact on the traditional way of food processing，and makes a reasonable prospect on changes of cooking way.

3D；Print technique；Cooking way；Reform

2016-05-10

TS 201

B

1674-8646（2016）14-0001-03