SUTD研究人員開發(fā)食品3D打印新工藝實現(xiàn)更多個性化選擇

導(dǎo)讀：食品3D打印是一項新興技術(shù)，它利用3D打印機(jī)來制作個性化、營養(yǎng)豐富和富有創(chuàng)意的食品。然而，它也有需要克服的障礙，

△設(shè)計的雙入口、單出口擠出機(jī)（左）和3D打印的可食用二維碼

2024年7月13日，南極熊獲悉，新加坡科技與設(shè)計大學(xué)（SUTD）的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種新型多成分食品3D打印技術(shù)。該技術(shù)創(chuàng)新性地設(shè)計了一款多材料3D打印機(jī)及其配套材料系統(tǒng)，能夠精確疊加多種食材，從而創(chuàng)建復(fù)雜的食品結(jié)構(gòu)。

研究人員提出的應(yīng)用范圍包括生產(chǎn)美觀的食物，以及為飲食失調(diào)和吞咽困難（即吞咽困難）患者定制食物。相比傳統(tǒng)方法，這種技術(shù)突破了單一成分的限制，允許在同一產(chǎn)品中使用不同種類的食材，如多種肉類、蔬菜和調(diào)味料，以滿足不同口感和營養(yǎng)需求。

△這項研究發(fā)表在《Future Foods》雜志上，題目為“使用多通道噴嘴進(jìn)行多材料直接墨水書寫3D打印食品”（傳送門）

什么是多材料食品3D打印

現(xiàn)有方法基于獨立控制的單墨水注射器。這種技術(shù)雖然效果不錯，但也有一定的局限性。例如，在這一過程中，很難對準(zhǔn)一種以上的油墨而不產(chǎn)生裂紋。這正是SUTC研究人員正在取得改進(jìn)的地方。

研究小組開發(fā)了一種Y形3D打印粘合噴嘴，用于更換油墨而不會產(chǎn)生裂紋?；旧?，擠出機(jī)由兩個入口和一個出口組成，以減少噴嘴之間的切換問題。在開發(fā)這種擠壓機(jī)的過程中，他們特別關(guān)注食品的流變特性。流變特性是指材料在受到力或應(yīng)力作用時的變形或流動方式。如果不考慮這些特性，就有可能出現(xiàn)一種食品的擠出速度快于另一種食品，或者它們在噴嘴中結(jié)合在一起的情況，研究人員將這種現(xiàn)象稱為 “流體倒流”。

△多材料DIW食品打印示意圖

為此，研究人員擴(kuò)展了打印機(jī)的Y形接口輸出口，以便能夠順利擠出需要更大擠壓力的食材。通過限制出料口的直徑，有效控制了擠出原料的壓力。這種改進(jìn)還增加了流動阻力，以防止墨水誤入錯誤的通道。在材料選擇方面，他們采用了不同的食品油墨，這些油墨具有特定的粘度，能夠最大程度地減少固液分離現(xiàn)象，這在食品3D打印過程中非常關(guān)鍵。

△噴嘴頭長度對過渡質(zhì)量的影響，以及偏移距離對過渡影響的表征

研究員Lee Cheng Pau博士進(jìn)解釋說：“我們的技術(shù)可用于3D打印由多種材料組成的食品，而不會影響打印結(jié)構(gòu)和外觀。它可用于制作符合個人飲食需求的膳食、美觀的菜肴，以及可食用的二維碼等互動食品體驗?！?br />
這一技術(shù)有望在健康食品定制、高端餐飲制作和個性化食品服務(wù)等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動食品行業(yè)向更靈活和創(chuàng)新的方向發(fā)展。展望未來，該團(tuán)隊將優(yōu)化設(shè)計和技術(shù)，以整合更多的食品投入，從而推動3D打印機(jī)的商業(yè)化。