大厨也能定制，哥伦比亚工程师用机器人激光器烹饪3D打印鸡肉

导读：我们都知道，一顿饭做得香不香与厨师的烹饪水平有着很大关系。但你有没有想过会有这么一天，仅凭一台机器便可以做出媲美大厨的绝味美食，帮你实现定制“大厨”的愿望。当我们疑问于3D打印肉类未来前景如何的同时，却已经有人展开了对3D打印肉制品自动化烹调工艺的研究。

2021年9月23日，南极熊获悉，哥伦比亚大学工程与应用科学学院的工程师们尝试开发了一种用软件控制的机器人激光器烹饪3D打印鸡肉的方法。关于这项研究的更多信息可以在《自然》杂志上发表的题为："Precision cooking for printed foods via multiwavelength lasers"的论文中找到。这项研究的共同作者是J. Blutinger, A. Tsai, E. Storvick, G. Seymour, E. Liu, N.Samarelli, S. Karthik, Y. Meijers, 和H. Lipson。

相关论文链接：https://www.nature.com/articles/s41538-021-00107-1

机械工程教授Hod Lipson领衔下的创意机器实验室的 "数字食品 "团队通过将生的3D打印鸡肉组织暴露在蓝光和红外线下，以求探索各种烹饪方法的效果如何。随后，他们将激光烹调的3D打印样品与炉子烹调的肉类相比，评估其烹调深度、色泽发展、水分保持和味道差异。

Lipson实验室的博士生、该项目的负责人Jonathan Blutinger说："我们注意到，虽然打印机可以生产出毫米级精度的食材，但却没有与之匹配的相同分辨率的加热方法。烹饪过程对于许多食物的营养、风味和质地发展至关重要，我们想知道是否可以开发一种用激光来精确控制这些属性的方法。“

用激光烹饪3D打印食品

Lipson的实验室自2007年以来便一直在进行3D打印食品的实验，在这段时间里，该团队已经进展到开发多成分打印。现在，工程师们正在寻求为3D打印食品的烹饪创造合适的方法，使其能在质地和味道方面与传统烹饪的肉类达到一致。

研究团队选择用鸡肉作为他们研究的食品模型，在将鸡肉混合成泥后，他们逐层3D打印出3毫米厚1平方英寸的样品。然后，他们将3D打印的鸡肉样品暴露在蓝激光和红外激光下，结果发现蓝光更有利于烹饪鸡肉的内部，而红外光则最适合使肉的表面变焦黄。

△打印设备（生鸡肉被食品打印机打印成方形图案）。照片来自Jonathan Blutinger

他们在这个过程中使用了两种类型的红外激光器，一种是近红外（NIR），另一种是中红外（MIR），发现近红外光能够通过包装使食物变色和加热。

工程师们评估了烹饪过程的几个参数，包括烹饪深度、色泽变化、水分保持和味道，并比较了激光烹饪的肉和炉子烹饪的肉之间的差异。该团队观察到，激光烹饪的鸡肉结构比炉子烹饪的鸡肉结构收缩率低了50%，同时保留了两倍的水分含量。

据报道，激光烹调的3D打印样品还显示出与传统烹调的肉类相似的味道，该研究的两个盲品测试者更喜欢激光烹调的肉类，而不是传统烹调的样品。

△一个3D打印的鸡肉样品正在被蓝色激光熟化。照片来自Jonathan Blutinger/哥伦比亚大学工程学院

△多波长激光烹饪。a、5瓦蓝光激光照射鸡肉的截面图（蓝色箭头），图形显示蓝光的传输；b、8瓦CO2红外激光器照射鸡肉的横截面图（红色箭头），图中显示样品表面对红外光的吸收。样品表面对红外光的吸收。由于激光功率的差异，5W蓝光激光器在同一个路径上进行了两次传递(总曝光时间=100秒)，8W红外激光器在样品上曝光一次，循环时间为63秒，以确保总能量是恒定的c 在密封包装内用9W近红外激光器（黑色圆筒）对薄切鸡肉进行激光烹饪；e、同一样品的横切面。比例尺：（a，b）1毫米和（d，e）1厘米。

相当于PS出的食物？

虽然Lipson和Blutinger对他们的激光烹饪技术的可能性持乐观态度，但所使用的硬件和软件组件技术水平还是相当低的。这对夫妇还注意到，他们缺乏一个可持续的生态系统来支持该技术，在扩展新型技术加工能力的同时也让他们产生了思考。

Lipson说："现如今我们所不具备的是所谓的'食品CAD'程序，这有点像食品的Photoshop。我们需要一个高水平的软件，使不是程序员或软件开发人员的人也能设计出他们想要的食物。然后，我们需要一个人们可以分享数字食谱的地方，就像我们分享音乐一样。"

Blutinger补充说："食物是我们所有人每天都在接触和个性化的东西，将配套软件衔接我们的烹饪中，使膳食创造更加个性化，这似乎是理所应当的事情"。

最终，激光烹饪技术可以被整合到商业食品3D打印机中，在肉类组织被打印出来时提供原位烹饪，甚至可以被整合到更传统的厨房设备中，以提供可调整的烹饪功能和更大的定制化审美需求。

正如该团队的研究中所概述的那样，未来的实验可以围绕研究加热对连续的熟食打印层之间附着力的影响，渗透性和表面加热的多波长烹饪，减少熟食和生食打印层之间交叉污染的方法，以及食品冷却速率的影响。通过对这些东西的进一步探索，研究人员将能够判断该技术的商业化潜力。

虽然鸡肉被选作这项特殊研究的对象，但这项技术也有可能被扩展到其他动物蛋白或食品组。研究小组的理由是，通过激光加热更容易吸收水分的谷物基质，应该会加速烹饪过程中的混合物流失和变色。

3D打印食物的自动烹饪之路

尽管哥伦比亚大学工程师的研究在使用多波长激光器烹饪的方法上很新颖，但也并不是独树一帜的，在食品3D打印领域还有其他一些人也在尝试烹饪方法。

以色列食品技术初创公司SavorEat是其中之一，其Robot Chef食品3D打印机部署了3D打印技术和先进的烹饪方法的组合，以生产植物基的肉类产品替代品。该打印机同时挤压和烹调植物性蛋白质以形成替代肉类产品，并将于明年在选定的美国大学进行试点，为商业化做准备。