3D食品打印机与基于FDM技术的打印机类似,通过喷嘴挤出食物原料凝固成形。大多数食品材料都呈浆糊状,包括面糊、巧克力浆、糖浆等。
传统的烹饪工艺需要我们对原材料经过多道工序的加工,使用3D食品打印机制作食物可以大幅缩减从原材料到成品的环节,从而避免食物加工、运输、包装等环节的不利影响。液化的食品原材料能很好地保存,从而高效利用厨房空间。厨师还可借助食品3D打印机发挥创造力,研制个性菜品,满足挑剔食客的口味需求。我们也可以使用三维建模工具设计自己喜欢的糕点模型,随时创造个性化的食品样式。
康奈尔大学的研究小组研发出一台开源的3D食品打印机,其型号为Fab@Home。Fab@Home填充黏液状的原材料,然后注射器喷射成型。这台打印机已成功制作出曲奇饼干、奶油蛋糕等食品。Fab@Home打印机目前售价仅4000美元,5年内价格能降至约几百美元。
一家名为Biozoon的德国公司正在研究可供应日常主食的3D打印机。该打印机制作的食品不仅可以保持真实的形状和味道,还可以加入特定的营养素。它还可以制作出入口即化的食物,以解决老人的进食困难问题。打印机使用48个喷嘴,通过喷射技术,能够混合一些新鲜食材,例如芦笋、肉类、意大利面、土豆等。
Evil Mad Scientist Laboratories(邪恶科学家实验室)研发了基于砂糖为原材料的3D打印机,其工作原理是喷射加热过的砂糖。这台机器成本500美元左右,精度达到5~20 ppi(pixels per inchi,每英寸的像素数目)。
国内也开始3D打印食品的研究,包括杭州时印科技的食品3D打印机,能够打印饼干、土豆泥、绿豆沙、果酱等丰富食材。以及小飞侠公司推出的三弟画饼,能够用面粉糊打印出各种精美和特殊的煎饼形状。
目前为止,可以成功应用于3D打印的食品材料有六大类:糖果(巧克力、杏仁糖、口香糖、软糖、果冻);烘焙食品(饼干、蛋糕、甜点);零食产品(薯片、可口的小吃);水果和蔬菜产品(各种水果泥、水果汁、蔬菜水果果冻或凝胶);肉制品(不同的酱和肉类品);奶制品(奶酪或酸奶)。
优势&技术限制
优势食品3D打印技术能够做出传统工艺难以达到的造型效果。传统食品工艺造型依靠模具,而模具限制了食品的造型,例如镂空和不规则形状。3D打印的分层制造、一体成型则极大的拓展了造型丰富程度。
其次,食品3D打印在小批量定制上更具经济和效率优势。食品工厂的流水线生产通过标准化大批量生产降低成本,无法满足中小批量的定制需求。3D打印技术让中小批量的食品需求得以释放,根据每个人需求私人定制,这是传统工艺无法想象的事情。
另外,针对特殊人群市场,通过3D打印改变食品内部组织结构,使食物质地的松软,容易咀嚼吞咽、高效吸收。通过3D打印数字化制造,能够实现精确营养配比,均衡日常膳食。欧盟已经发起了一项专门针对老人或者吞咽困难者的3D打印食品项目,将使用食物3D打印技术来创建适合老人的营养膳食。美国宇航局(NASA)曾公布他们进行的一项研究--3D食品打印机,该研究项目的目的是为长途航行的宇航员制造食物。如果这样的产品最终问世,毫无疑问将成为人类又一个里程碑式的发明。
技术限制3D食品打印机能够打印的食材有限。目前虽然能够实现巧克力、饼干、糕点、糖果和酱类等食材的打印,但是这些食材与人们日常生活的食材相比,远远不够丰富。另外,由于3D打印机主要被用于工业用途,尚未完全普及到消费应用端,使得普通消费者望而却步,阻碍了食品3D打印机的推广和普及。