3D食物列印成新趨勢,突破哪些關鍵限制才能達到印刷可食的境界?

2021.01.12 by
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3D食物列印成新趨勢,突破哪些關鍵限制才能達到印刷可食的境界?
Redefine Meat
在食品界中,3D列印一直是不斷再進步的新興技術,但食材列印並沒有想像中的容易,除了機器的限制之外,食材油墨的適用性也是一大重點。

你能想像這樣的未來嗎?想吃什麼不用上超市,只需要一台食物列印機就搞定?目前最普遍常見的食物列印機,應該就屬鬆餅列印機了,透過鬆餅麵糊加熱變色的特性,甚至能利用列印的過程創造出不同的畫面,除了平面的列印之外,3D立體的結構呈現,也是一個發展的新趨勢,但又有哪些事情是需要克服的呢?

Dinara Kasko

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三維列印技術結合計算機輔助,讓食物列印技術開始發展

所謂的 增材製造 (Additive manufacturing,簡稱AM),是一項新興技術,也被稱之為 三維列印技術 (three-dimensional printing ,簡稱3DP),在諸多領域中逐漸受到關注,其中更包含農業與食品科學領域。在食品科學領域上,將增材技術結合計算機輔助設計(CAD)的數據,再利用3維(3D)機械處理的呈現方式,這項技術應用於食品製造,3D食物列印機就誕生了!

《食品科學與技術趨勢》於日前刊出的最新趨勢中指出,3D食物列印的發展重點不僅是食材油墨配方需不斷優化,列印系統與列印機具零件的開發更為重要。

食材油墨學問大,太稠太稀都不可行

缺乏流動性是3D食物列印在食材油墨製備上,面臨最大的開發困難,若是食物油墨不能順暢在列印機內的管線輸出,就可能會有機器零件卡住的問題,亦或者會造成列印途中中斷,也就會影響到列印結構,導致不成形等狀況發生。食材油墨的型態與適用性決定了後續列印機,在操作上的成功與否,這類油墨的穩定性取決於聚合性材料的適用性,如聚乳酸(PLA)等。

巧克力便是一種很適合的食物油墨材料,具有好控制、可塑性高等優點。

要適用於食物列印的聚合物,必須要具有在冷熱循環的狀態下,都能容易切斷且材質不易受到改變的特性。更重要的是,在考慮這類添加物應用於食品時,會有安全限量與使用允許量的限制等,目前通過使用的聚合物僅需要少量,就可以使油墨達到良好的適用性。

不過,並不是每一樣食材都可以轉換成為食材油墨,如蔬菜由於水分含量高,碳水化合物、脂肪、蛋白質的含量低,其凝膠化、結塊等特性,不適用於食材油墨的製造。

通常,食材可印刷特性取決於其稠度、黏度、固化性等,這些因素是機械性能無法輔助改變的特性,也因此這類的食材能否順利成為3D食物列印的一員,還有待食材特性的調整技術進步,亦或者改變現有的列印機性能。

計算精準是3D食物列印的發展重點

3D食物列印並不是列印出來就可以吃,還需要經過加熱等烹調步驟,也因此列印機是否附加烹調功能也就更為重要,3D食物列印最具吸引力的地方是,不需要利用任何模具就可以達到複雜的結構,若是過程中有坍塌或變形,也就失去了這項優勢。

但這同時也說明了,機器是否能夠穩定且精準的印刷出預設的食材樣貌,成為至關重要的成功點。曾有研究利用餅乾麵團進行測試,由於機具的限制,餅乾油墨的油脂含量需要減少,但油脂減少卻也使餅乾麵團在加熱的過程中形狀變形。

用腦控制列印機?未來全用想像就可行

3D列印技術最早被應用於材料科學、工程學、醫學與農業、食品科學等。由於技術不斷更新,設計與生產相結合的列印產品,橫跨各類聚合物,包含陶瓷、粉狀油墨、細胞培養或是以生物聚合為基底的油墨、混凝土、金屬與食品等。

也由於這類技術的開發,消費者未來也可以在自家列印食物,甚至有研究學者提出應該要加強食材列印機與人之間的關係,將健康等數據導入,進而對人類攝取飲食有所幫助。舉例來說,如果今天想要列印一塊巧克力,根據匯入的健康數據,包含心律、運動強度等,這塊巧克力可以根據數據的分析,自行調整厚薄大小,為使用者量身定制、達成健康平衡需求機制。

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未來甚至有科學家研究,希望利用人類大腦思考所發射的信號,結合計算機數據的演進分析,利用「想像的」,列印機自動就會在可塑造範圍內,根據想像的形狀、大小口味等,列印出你腦中所想的食物。

了解3D食材列印,不僅是列印機的開發需要不斷進步,食材適用性的開發也有待研究團隊的努力,後續的產品質地、結構、外觀與顏色這類變化,也都需要在研發過程中考量進去,全面性的評估才能讓3D食材列印達到最好的發揮空間。

責任編輯:文潔琳、蕭閔云
本文授權轉載自:食力

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