2023年7月20日 周四
第1840篇
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3D打印食品，是通过自动化增材工艺所制备的一种餐食，也就是通过食品3D打印技术所制造的食物。食品3D打印主要是基于数据模型，采用可食用原料（如巧克力、面团、奶酪、水凝胶、肉类等）逐层沉积的方法制造实体产品的技术。作为一种新兴的食品加工技术，食品3D打印技术集数字化、图形处理和食品加工等多种技术于一体，具有个性化、营养、安全、形状多样等优点；可以用于各种形状和口感的食品，如糖果、巧克力、面食、饮料等的应用于制作。
基本工作原理是，通过计算机辅助设计或逆向工程设计建立3D模型，然后转化成STL格式，并使用切片软件将STL文件进行切片处理，得到打印机识别的G-code代码，最后打印机逐层沉积打印。
制作过程包括，建模、切片和打印三个阶段。在建模阶段，需要设计食品的形状、结构和组分；切片阶段则将数字模型切分成若干层；最后，在打印阶段，根据设定的参数将原材料逐层堆积，以构建最终的食品或饮料。
打印设备主要包括，打印头、加热器、搅拌器等部件。打印头负责按照预定路径挤出原材料；加热器可控制原材料的温度，以保证其流动性；搅拌器则用于保持原材料的均匀性。
食品3D打印的材料，在选择上要保证打印材料的可食性，加工过程要符合食品安全标准；同时，由于食品原料自身组成复杂，因此，各成分的物理化学性质差异等问题使食品3D打印在材料选择上具有特殊性，应满足打印性、适用性和后加工性3个基本特性。
3D打印技术在食品饮料行业的应用
食品饮料公司的包装设计开发上，通常会涉及多个设计迭代，既昂贵又耗时；因此，很多食品和饮料品牌在包装开发上开始转向3D打印，以期通过更快，更经济的生产设计变体来加快包装开发过程。
3D打印技术，不需要模具或其他生产工具，只需一个设计文件即可发送到3D打印机并在数小时内完成生产。同时，3D打印可以创建具有最终产品特征并具有多种颜色和材料的原型，使得食品和饮料公司能够测试最终产品的外观和感觉，从而进一步加强设计审查。
沈阳农业大学食品学院的王明爽、李冬男、李斌等人针对果蔬不易打印的物料特点，综述了食品3D打印过程中果蔬原料的关键处理技术。果蔬原料的3D打印加工工序主要包括5 个步骤，选择水果和蔬菜种类；确定食品配方（即不同原辅料配比）；确定打印浆料的制备工艺流程；确定打印条件，设计三维虚拟模型；选择合适的工艺方法，延长打印产品的货架寿命。
基于果蔬原料的食品3D打印技术，不仅能够利用果蔬的营养学特性，而且能够针对个体的营养需求利用3D打印技术定制食品，在很大程度上解决了膳食营养中提出的未病先治、营养精准摄入的问题。基于果蔬原料的食品3D打印技术的发展特征及趋势包括个性化营养食品、新型成型方式、利用果蔬加工废弃物进行食品3D打印、食品彩色3D打印、人造果蔬5个方面。
对于老年群体，往往需求柔软的、营养的、创新的和富有质感的食物。在德国，一些养老院向咀嚼和吞咽困难的老年人提供 3D 打印的软食品；由豌豆、土豆泥和西蓝花制成的塔式 3D打印食品已经成功由玛氏公司引入市场。
对于儿童群体，更愿意消费具有创新形状的健康营养零食。通过 3D 打印的食品可以使儿童更易摄入含有动物蛋白质的食物，而且这些食物不需要被捣碎成泥，同时，也可以通过3D 打印技术开发相应的食品或食品补充剂，如矿物质、维生素等。
3D食品打印的优点包括，个性化膳食（在控制每餐营养素、维生素和卡路里等多样性和数量方面，3D打印食品可以实现精确度。这在限制饮食更为普遍的医院中可能极为重要，提供了方便患者定制的潜力）、非常规食物消费（以更具吸引力的方式呈现，从而丰富消费体验感，刺激消费者购买），以及减少人工成本（共享食谱在某种程度上来讲等同于通过互联网传输数字文件，所需要的只是相同的原材料、打印设置和兼容的打印设备，使得在小批量定制上更具经济效率优势）。
3D食品打印的缺点，则是成本较高（购买设备、设备的定期维护保养、人员培训等花销支出和相对应的时间成本较高），并且材料依赖性高（3D打印食品的预期再现性和可靠性很大程度上取决于原材料）。
当前，虽然食品饮料3D打印技术具有广泛的应用前景，但在实际应用过程中仍然面临着很多挑战。第一，由于原材料的选择和配比对食品口感、质地结构、营养价值、安全性等都具有重要影响，因此需要进行充分的研究和优化。第二，食品饮料3D打印设备的性能和精度需要进一步提高，才能够满足更多样话的应用场景需求。第三，3D打印食品的安全性和法规问题需要得到充分关注和解决，需要出现更完善的产品开发工艺流程。
尽管还存在很多方面的挑战，但是3D打印技术在食品饮料的应用吗，依然具有广阔的发展空间和应用前景。未来研究重点包括：
原材料研究方向：通过深入研究不同类型、不同种类的食品原材料，优化原材料的性能和配比，以提高3D打印食品的质量和可塑性。
设备优化方向：根据原材料的特性，研发具有更高精度、稳定性和安全性的食品饮料3D打印设备，以满足更多应用场景的需求。
个性化定制方向：利用食品饮料3D打印技术，根据消费者对营养、质地、口感、风味等各方面的诉求，为其提供个性化定制的食品和饮料，以满足不同消费者的不断变化的需求。
智能化生产方向：结合大数据、AI人工智能等技术，实现食品饮料3D打印的智能化生产和质量控制。
政策法规完善方向：通过建立、健全食品饮料3D打印相关的政策法规体系，确保3D打印食品的安全性和合规性。
食品饮料3D打印技术作为一种新兴的食品制造技术，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。相信通过不断的技术创新和研究，未来食品饮料3D打印技术将在食品行业将会发挥越来越重要的作用。
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