SUTD研究人员开发食品3D打印新工艺实现更多个性化选择

导读：食品3D打印是一项新兴技术，它利用3D打印机来制作个性化、营养丰富和富有创意的食品。然而，它也有需要克服的障碍，

△设计的双入口、单出口挤出机（左）和3D打印的可食用二维码

2024年7月13日，南极熊获悉，新加坡科技与设计大学（SUTD）的研究团队开发了一种新型多成分食品3D打印技术。该技术创新性地设计了一款多材料3D打印机及其配套材料系统，能够精确叠加多种食材，从而创建复杂的食品结构。

研究人员提出的应用范围包括生产美观的食物，以及为饮食失调和吞咽困难（即吞咽困难）患者定制食物。相比传统方法，这种技术突破了单一成分的限制，允许在同一产品中使用不同种类的食材，如多种肉类、蔬菜和调味料，以满足不同口感和营养需求。

△这项研究发表在《Future Foods》杂志上，题目为“使用多通道喷嘴进行多材料直接墨水书写3D打印食品”（传送门）

什么是多材料食品3D打印

现有方法基于独立控制的单墨水注射器。这种技术虽然效果不错，但也有一定的局限性。例如，在这一过程中，很难对准一种以上的油墨而不产生裂纹。这正是SUTC研究人员正在取得改进的地方。

研究小组开发了一种Y形3D打印粘合喷嘴，用于更换油墨而不会产生裂纹。基本上，挤出机由两个入口和一个出口组成，以减少喷嘴之间的切换问题。在开发这种挤压机的过程中，他们特别关注食品的流变特性。流变特性是指材料在受到力或应力作用时的变形或流动方式。如果不考虑这些特性，就有可能出现一种食品的挤出速度快于另一种食品，或者它们在喷嘴中结合在一起的情况，研究人员将这种现象称为 “流体倒流”。

△多材料DIW食品打印示意图

为此，研究人员扩展了打印机的Y形接口输出口，以便能够顺利挤出需要更大挤压力的食材。通过限制出料口的直径，有效控制了挤出原料的压力。这种改进还增加了流动阻力，以防止墨水误入错误的通道。在材料选择方面，他们采用了不同的食品油墨，这些油墨具有特定的粘度，能够最大程度地减少固液分离现象，这在食品3D打印过程中非常关键。

△喷嘴头长度对过渡质量的影响，以及偏移距离对过渡影响的表征

研究员Lee Cheng Pau博士进解释说：“我们的技术可用于3D打印由多种材料组成的食品，而不会影响打印结构和外观。它可用于制作符合个人饮食需求的膳食、美观的菜肴，以及可食用的二维码等互动食品体验。”

这一技术有望在健康食品定制、高端餐饮制作和个性化食品服务等多个领域发挥重要作用，推动食品行业向更灵活和创新的方向发展。展望未来，该团队将优化设计和技术，以整合更多的食品投入，从而推动3D打印机的商业化。