科学家与联合利华使用3D打印开发口感更好的巧克力

来源：格物者


来自阿姆斯特丹大学、乌得勒支大学、代尔夫特理工大学和联合利华的创新中心（ University of Amsterdam, Utrecht University, TU Delft and Unilever’s Innovation Centre ）的研究者们利用3D打印制作了口感极佳的巧克力，让我们来看看他们的研究吧。

在介绍他们的研究前，南极熊不得不介绍一个概念，这就是“超材料”，超材料往往可以显示出不寻常的卓越特性，这些特性源于科学家们精心设计的结构，而不是组成蹭分。超材料已经应用到大片的科学领域，包括电磁学和机械学。在这项研究中，科学家们设计了一类可食用的机械超材料，这种材料具有一定的断裂特性，可以控制咀嚼口感，这听起来是不是很神奇？

科学家们以巧克力为模型材料，首先创建和控制了断裂的各向异性和裂缝的数量，并证明这些特性能够在口感体验中被捕捉到。从而进一步利用

拓扑优化
合理地设计具有最大各向异性断裂强度的可食用超材料，并利用3D打印技术将他们制造出来。他们的工作为使用超材料控制断裂强度和加强人与超材料的联系开辟了新途径。该团队表示，在未来，它还可用于改善其他食物的“口感体验”。

△该团队发现有可能制造出可食用的“机械超材料”，其裂纹数量可调。图片来自软物质杂志。

探索“机械超材料”“口感体验”能够控制食物的味道、质地和整体感官体验，对于使它们具有吸引力至关重要。正因为追求“口感体验佳”，人们在日常生活中往往会主动吃日常，如汤、酸奶和饼干，而不太会更主动地吃更健康或无肉的食物的问题（这就是“口感不佳”）。 控制感觉体验是设计食品的一个重要课题，而且使用3D打印是直接制造食品质地的一个有前途的途径，但使用机械超材料来调节口感的做法此前还没有被研究过。

为了使食物更美味，越来越多的实验室、初创企业和研究小组开始尝试通过3D打印来制造它们。2021年，MeaTech 利用3D生物打印打印技术，制作了一块 3.67 盎司的牛排。近日，新加坡科技与设计大学(SUTD) 的团队开发了一种用富含蛋白质的豆渣进行3D打印的方法。

但此报道中的研究内容的独特性在于“机械超材料”。之前的研究发现，这些人造材料具有形状变化可控的特性，这使得它们具有成为可调断裂和强度质量的新型材料的潜力。

△科学家们的 3D 打印巧克力设计。图片来自软物质杂志。

通过拓扑优化获得更美味的食物科学家们利用机械超材料制作了螺旋形的结构，他们发现通过调整层数（裂缝数量），可以获得不同的断裂性能。并且将这些食物喂给10名味觉测试人员时，该团队还观察到，具有多层螺旋形的巧克力在被咀嚼时会对口感体验有积极作用。

△螺旋形结构

在确定了机械超材料能够影响用餐者的口感体验后，研究人员进一步使用拓扑算法创建“最大各向异性结构”，易获得”最佳口感“。他们利用了ETEC 3D Bioplotter 平台进行巧克力打印，所使用的材料是，证明优化形状可以“控制口感感官体验”，为使用可食用超材料设计口感和断裂特性的拓扑设计开辟了途径。

△3D打印的巧克力“迷宫蛋糕”。照片来自 byFlow。

3D打印食物● SUTD研究人员提出了一种3D 打印牛奶甜点的方法，并用它制造不同含量的巧克力、糖浆和椰子馅的甜点。

● 食品3D打印机制造商byFlow通过3D打印个性化巧克力展示了其专利打印头的能力。该技术在2021 年全球 50 家最佳餐厅颁奖典礼上展示，主要通过平衡打印头不同区域的温度与环境条件确保一致的食品打印结果。