食品3D打印技术引领烹饪方式与健康饮食新革命

李柳婧

（哈尔滨商业大学，哈尔滨150000）

食品3D打印技术引领烹饪方式与健康饮食新革命

李柳婧

（哈尔滨商业大学，哈尔滨150000）

近年来食品3D打印技术在不断的发展前进，未来的食品3D打印机可能会进入每个家庭，成为厨房的新宠。本文阐述了食品3D打印技术的原理、现状和优势，分析了其对传统食品加工方式的影响，并对食品3D打印即将带来的烹饪方式变革作出合理展望。

3D；打印技术；烹饪方式；变革

3D打印技术出现于20世纪90年代，最先用于工业设计和模具制造等领域，被应用于制造模型，然后逐步用于一些零部件和产品的直接制造。随着该技术的不断开发，目前已经被应用于航空航天、医疗产业和牙齿模型、建筑施工、工业设计、文物保护、汽车制造、教学模型、土木工程和珠宝设计等领域［1-3］。其越来越广泛的应用前景使3D打印技术获得了更迅速的发展，食品3D打印机应运而生，由于其具有适用性广泛、灵活创作空间大的特殊功能，必将成为厨房新宠。

1　食品3D打印技术的原理、现状和优势

1.1食品3D打印技术的原理

食品3D打印机采用了一种电子蓝图系统，是一种把3D打印技术与食品制造结合起来的机器，基础原理类似于FDM（熔融挤出成型）打印技术，但是更具特色，其打印原料不是工业金属材料，而是可食用性原料，比如面糊、巧克力汁、奶酪等等。一旦人们根据电脑中图片样式设计好食物的形态和与之匹配的食物原料，电子蓝图系统就会显示出食品3D打印的操作步骤，即可完成食物的“搭建”工程。因为它是按照预先设定好的形状及图案通过分层加工的方式，逐层将原料进行堆叠生成3D产品实体或在模具中喷压成型的，它的工作方式和办公用的喷墨打印机类似，因而得名“食品3D打印机”。

食品3D打印机所制作出的食物规格、形状和原材料用量均由电脑控制，人们只要发挥想象力，预先设计好想要打印出的食品的样子就可以，也不必担心原料的浪费和制作的难度。食品3D打印机的原料来源也是很丰富的，不论是新鲜的、冰冻的还是熟的、生的各类食材都能驾驭，只要将这些食物原料绞碎、混合成浆或者泥状倒入食品3D打印机的原料盒即可。

1.2食品3D打印技术的现状

发展迅猛的快速成型技术催生出了3D打印技术这项新兴技术，它的出现替代了传统制造业的烦琐工序，以高质量、高精度、低成本和方便、快速、灵活等特点被社会人士和国内外研究人员广泛关注。自第一台3D打印机问世以来，3D打印技术以不曾止歇的发展速度持续至今。在将近30年的发展过程中，3D打印技术经历了一系列巨大的变化，这个过程中3D打印技术从萌芽的阶段过渡到了快速发展的阶段，主要体现在机器设备由大到小的改良、核心技术的发展、打印成本的降低、应用领域不断拓宽等方面［4］。并且，3D打印技术以新材料、新技术的主要优势，被认为是推动第三次工业革命的重要因素之一。当前的食品3D打印机主要有：由西班牙创业公司Natural Machines研制出的名为“Foodini”的食品打印机，它是世界首款食品3D打印机，是一款融“食物、技术、设计和艺术”于一身的家用款消费级食品打印机。它通过多个喷嘴的不同组合，用以制作出各种各样的食物，例如糕点、披萨、汉堡包和意大利面条等等食品。由3DSystems在CES2014展出的两款食品3D打印机，分别为ChefJet与ChefJet Pro，ChefJet系列打印机的打印原材料主要使用霜糖［5］。

1.3食品3D打印技术的优势

一些研究者认为食品3D打印有两个大的优点：首先是适用性广泛。食品3D打印机的操作十分简单，使用起来方便易懂，即便是无烹饪技术背景的用户也能快速熟悉食品3D打印机的使用方法，并且制作速度快。其次是食品3D打印的灵活创作空间很大。它不但可以灵活搭配食材，还能随意设计成品形态，对于那些充满创意、思想非凡的厨师们以及其他使用者，是非常好的创意具象化施展平台［6］。

实际上，食品3D打印技术的优势不仅如此。

食品3D打印技术还为缓解未来可能出现的粮食不足的问题提供了一种解决方法。根据联合国人口基金会和美国人口调查局［7］的数据预测，未来几十年全世界的人口将持续增长，这意味着未来将引发严重的粮食供应不足的问题。如果科学家有可能从我们不怎么食用的物质里获取人们所需的营养成分，进而利用使用食品3D打印技术制作成营养健康的食物，就可以产生获取食物的新来源和粮食生产的新方法［8］。

食品3D打印技术还可以减轻环境污染。往往传统的食品制造行业会带来很大的资源浪费和环境污染，而食品3D打印技术不但能高效地利用原始材料，还能减少生产过程中产生的二氧化碳和垃圾，给自然生态环境创造积极影响。比如，食品3D打印技术是按需取料，其主要使用的打印材料包括多种维生素和碳水化合物、蛋白质和脂类、矿物质和氨基酸等等，甚至还可以使用藻类和昆虫等富含蛋白质的动植物作为原材料。有些原材料的使用扩大了食品制作原材料的利用范围，因此食品3D打印技术非但不会造成浪费还增加了食用材料。并且，对于需要进口的本地没有的产品，人们无须进口昂贵的成品而进口基础原材料即可，因为食品3D打印技术可以快速制作出成品，它使得人们节省了空间成本和运输成本。

2　食品3D打印技术的新发展

2.1食品3D打印将带来烹饪方式的变革

2013年即将结束之时也是Foodini食品3D打印机即将上市之时。西班牙的Natural Machines的联合创始人库克斯玛曾表示，食品3D打印机必将颠覆传统烹饪方式，就像当年微波炉问世时掀起一番厨房革命一样。食品打印机在日后不久有可能成为必备家电，因为按照现今家用食品3D打印机的研发速度，它必将具有多样性和普及率。目前已有的3D食品打印机已经可以打印出饼干、糖果、冰激凌、巧克力等食品，未来随着研究的突破，更多样的食材将能被用于3D打印。假如再配备机器人厨师技术，未来家庭可能不再需要人类自己动手做菜。

另外，3D数字烹饪技术与传统烹饪技术最大的不同，就是它可以和其他技术相结合，获得新的产品制造方式。比如可以把食品3D打印技术和3D扫描技术相结合，制造出更具特色的新产品［9］。举例来说，一对新婚夫妇想要送给大家具有个人色彩的糖果或者糕点，那么就可以扫描新郎新娘的图像输入食品3D打印机，然后就能打印出带有新郎新娘图像的糖果、糕点或者巧克力赠送亲友。而对于需要烤制西点的用户来说，食品3D打印技术可以提供更加优秀和便捷的制作方法。国际零食业巨头Kraft Foods目前研发制造出了用3D打印的奥利奥饼干［10］。Cadbury Schweppes公司为了加速巧克力棒的设计工作而引进3D打印技术，HERSHEYS公司与3D Systems公司合作研发制造出巧克力3D打印机，荷兰技术公司TNO与Barilla公司合作研发制造了3D打印意大利面，这些都是未来食品3D打印进入家庭的表现趋势。

2.2食品3D打印能提供更健康的食品

对于常年受到咀嚼困难困扰的老年人和一些有吞咽困难症状的病人来说，食品3D打印技术不但可以人性化地改变食物形状以及改良食品品质，还能合理调整烹饪食材的营养配比。最近德国研究制造出一种名为“Smooth food”的食品。通过3D打印技术，它先将食品液化使之成为凝胶状，然后以凝胶为原材料打印成一般普通食品的形状。这些食物具备普通食物的外表和凝胶的口感，不但保持了食品本身的美好味道，又具有视觉上的吸引力，并且凝胶状态的食物非常容易吞咽，甚至不需要牙齿帮忙，这就完美地解决了老年人咀嚼困难的问题，而通过各个老年人的身体状况，调整食物配比就能预防营养不均，是十分适合老年人的［11］。

食品3D打印技术的发展也许会颠覆人们固有的饮食习惯。使用食品3D打印机能精准控制所需要的每种食品原料的用量，如果与将来的个人健康信息设备连接，就可以根据个人的身体状况与需要，即时制作出最健康的食物。例如患有糖尿病的病人可以上传自己的血糖数据，然后按照这份数据使用相应的计算机程序，计算出下一餐需要的营养均衡食谱，最后把食谱发送到厨房里的食品3D打印机进行制作，实现合理饮食，从而树立起一种科学的、新式的饮食观念，减少因为饮食结构不合理引发的疾病和肥胖、“三高”等疾病。另外，3D打印的食品还能在调配营养成分的同时加入药用成分，因此可以用于食疗。

根据中国营养学会的研究数据显示，每个成年人一天从膳食中所摄取的蛋白质大约为65g，而儿童在处于生长发育阶段时，每天需要从各种食物中获取不同种类的营养物质，其中需要摄取的蛋白质大约为80～85g。因为构成脑细胞发育的基本原料是蛋白质，这直接影响着儿童的智力和身体发育，所以我们就要在儿童的餐食中有所偏重地增加蛋白质的含量。在这种情况下，如果你拥有一台食品3D打印机，就可以根据儿童所需各类营养的比例对食品原料进行配比，然后打印出儿童需要的科学餐食。这同样适用于对餐食中的营养需求不同的老人、病人、青少年和孕妇等。

［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］王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析［J］.中国高新技术企业，2012，（26）：3-5.

［3］王忠宏，李扬帆，张曼因.中国3D打印产业的现状及发展思路［J］.经济纵横，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，杨丽.3D打印技术［J］.印刷质量与标准化，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，张现苓，靳永爱.立即全面放开二胎政策的人口学后果分析［J］.人口研究，2014，38（2）：3-16.

［8］杨恩泉.3D打印技术对航空制造业发展的影响［J］.航空科技技术，2013，（1）：13-17.

［9］吴昊.中国3D打印产业的现状及发展思路［J］.科技风，2013.（24）:277.

［10］王忠宏，李扬帆.3D打印产业的实际态势、困境摆脱与可能走向［J］.产业经济，2013，（8）：29-36.

［11］家庭医药编辑部.德国研制出3D打印“顺滑食品”［J］.家庭医药（快乐养生），2014，（6）:6.

［12］吴世嘉，张辉，贾敬敦.3D打印技术在我国食品加工中的发展前景和建议［J］.中国农业科技导报，2015，（01）:36.

［13］李光玲.食品3D打印的发展及挑战［J］.食品与机械，2015，（01）:55-58.

［14］李小丽，马剑雄，李萍，等.3D打印技术及应用趋势［J］.自动化仪表，2014，（01）:74-75.

［15］王淋靓，许伟，艾静汶，等.3D打印食品的新发展［J］.轻工科技，2015，（07）: 41.

［16］陈妮.3D打印技术在食品行业的研究应用和发展前景［J］.农产品加工（学刊），2014，（16）:62.

［17］朱福珍，潘庆勇，张兴福.3D打印技术对垦区食品制造业的机遇、挑战与对策［J］.农场经济管理，2013，（03）:85-86.

［18］一平.给驾车远行者带来福音的3D打印食品［J］.交通与运输，2013，（06）: 53-54.

［19］龙航.国外先进3D打印技术案例参考［J］.杭州科技，2013，（05）:96-99.

［20］朱福珍，潘庆勇，张兴福.3D打印技术对垦区食品制造业的机遇、挑战与对策［J］.农场经济管理，2013，（03）:109.

［21］杜升明，肖春生.浅谈3D打印产业发展思路与对策［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