一、前言

3D打印技术是衍生于新时代背景下的新兴技术手段，又可以被称之为增材技术。3D打印技术能够将石膏、橡胶、金属以及塑料等材料进行加工处理，采用粉末烧结、光敏反应等技术工艺制作出不同的形状。3D打印技术所依赖的是数字化操作手段，相较于常规技术而言，具有精度高、速度快以及成本低等诸多优势。3D打印技术的深入应用可以促进我国工业领域的加速发展，并先后被应用到了生物、汽车、房屋建筑等多项领域中。截至目前为止，3D打印技术在我国的现代食品工业领域也初露头角，并取得了令人可喜的技术应用效果。

随着我国经济实力的不断增强，广大消费者的基本生活条件得以有效提高，在衣食住行各项需求得到充分满足的同时，对于食品品质也制定出了更高的要求标准。总结来看，消费者对于食品的关注点主要集中于营养、口味、外观以及制作方法上。而通过将3D打印技术应用于食品加工行业，则可以根据广大消费者的个性化需求，更为科学合理化的安排营养素成分，使得食品外观更为诱人、营养搭配更为均衡、食用口感更为美味，不断扩大市场份额。

二、打印食品的工艺过程

传统模式中的食品制作方法大多以烹饪器械为主，如烘烤模具、切割刀具等等。相比较来看，此类烹饪方式的准确度较低，对于人工技术水准的依赖度较高，很难加工出十分复杂且多变的形状。而在食品3D打印技术的支持下，技术员可按照数字食谱来加工出不同形状和口味的食品，以此来进一步开拓烹饪市场。总结来看，食品3D打印技术的应用应当同时满足以下几个条件：正确运用机械力、合理设计数字食谱、根据要求调整食材进料顺序等。除此之外，还应当同时兼顾到食材本身的耐热特性与适合的烹饪方式。

在做好基础的准备工作之后，食品的3D打印过程如下：将所需要应用到的食品混合物提前编写至设计文档内，这一操作步骤可以直接从数据库中搜索信息，也可以自行创建工程设计软件。随后，利用空气压缩机，将食材从打印头的位置挤出。在此处需强调的是，不同类型的食物配方，所选择的压强也各不一样。技术人员还要兼顾到加工场所内的气温变化，选择适合的打印头大小与直径。当完成上述操作后，刚刚打印出来的食品一般不可直接食用。以饼干为例，将饼干打印出来后，下面的加热平台需立即进行烘焙，同步完成后续的风俗和定型操作。所打印出来的食品形状以及外观的精准度会同打印机的分辨率有着直接性的关联。以当前的食品3D打印技术来看，对于食材类型的选择仍然存在着一定的局限性，诸如水果、蔬菜等天然类产品仍无法被打印，

三、3D打印技术在食品工业领域中的应用

（一）焙烤食品

早在2010年的12月份，美国康奈尔大学的科研人员则成功研制出了3D食物打印机，只需要按照食谱将巧克力奶酪以及蛋糕等食材，根据一定的比例放置到注射器内，机器即可按照CAD软件中的电子图纸内容，遵循既定的排列与叠层顺序，将立体化的烘焙食物成功打印出来。在运用3D食物打印机的过程中，技术人员还可以在电子图纸中，对食物的风味、质地以及口感等特点进行灵活调整。随着此项技术的不断发展，西班牙的Natural Machines公司于2014年推出了一款名为“Foodini”的3D食物打印机，这一打印机的实用性功能更为强大，所能制作出的烘焙食品种类也更加丰富，其中包括汉堡包、披萨饼、意大利面以及各类蛋糕等等。在Foodini打印机内同时设置了五个胶囊，用于存储不同类型的食材。使用者首先需要将食谱中的要求食材搅拌成泥状，并将其注入到胶囊内。在3D食物打印机的控制面板上进行操作，即可自动完成食品打印任务。在Foodini中设置了6个喷嘴，这也就意味着能够选择的食物组合类型更为丰富。用户可以根据自主需求来灵活制定食物的形状、高度以及体积等参数。不仅可以成功制作不同形状的饼干类食物，同时还能够制作出更为复杂的塔状食物，甚至还能将自己喜爱的卡通人物造型印制到食物表面。但要额外强调的是，Foodini并不具备烹煮食物的功能，用户完成食物打印之后，需要将打印完成的食物进行热煮后方可使用。截至目前为止，3D食物打印技术已经得到了更大幅度的推广和应用。在我国福建省的某食品有限公司，利用3D打印技术所推出的定制化饼干，一经上市便得到了广大受众的关注与好评，市场销路极佳。如奶油3D打印技术在近年来也得到了更多人的关注与认可，食品打印机的功能也愈发完善。

（二）肉制品

在最近几年来，我们经常可以在各路报道中看到人造肉的信息。此种运用3D打印技术所制造出的人造肉，其味道同普通肉糜味道相差无几，但却可以被制作成不同的形状。但由3D技术所打印出的人造肉，则更加适用于牙口不好的老年人以及存在咀嚼和吞咽困难的病人。人造肉主要利用的是芹菜、鸡肉或扇贝等原材料，在其中加入转谷氨酰胺酶，进行改性后可更好地适应缓慢油炸与烹制；还可以根据实际要求在其中加入可可粉，使得人造肉在后续的烘焙过程中，仍然能保持其复杂的内部结构。

在前文中所提及的人造肉，所应用到的原料为真实生肉。随着技术手段的快速发展，在2012年的7月，美国宾夕法尼亚大学正式利用3D打印技术制造出了人造生肉。这类生肉所应用到的原材料为糖、蛋白质、脂肪、肌肉等，利用水机溶胶作为粘结剂，由上述材料进行组合后所打印出的人造肉不仅极具弹性，而且在烹饪过程中，拥有着同生肉差一不二的口感与营养成分。

（三）水果和蔬菜

在前文中有所提及，水果、蔬菜等天然类产品目前仍然无法被成功打印。这主要是由于绝大多数的水果蔬菜都具有多汁的特点，很难成型，因此极少会运用水果和蔬菜作为3D打印的原材料。由DovetaiLED公司所推出的一款，以分子球化工艺为核心的水果打印机，自问世以来便备受关注。在正式打印之前，技术人员需要将果汁与海藻酸进行混合，将其加入到遇冷的氯化钙溶液内。随后，果汁混合液会被包裹上一层薄膜。但要明确的一点是，由水果打印机所打印出来的水果并非是真正意义上的新鲜水果，只能够达到同真实水果相类似的口感。

（四）特殊食品

除去前文中所提到的几点食物类型之外，3D打印技术还可以同步满足不同类型人群的个性化营养需求。其中包括具有慢性或特殊疾病的人群；年长或体弱的人群以及儿童人群等等。除此之外，3D打印技术所制作出的食品还可以应用到一些特殊环境中，例如航空航天以及军事领域等，在保证食品品质与生产需求的同时，将成本控制在合理范围内。

食品3D打印技术发展至今，已经实现了实物构型的多元化标准，为了能够确保食物本身的营养价值不受影响，在未来的发展中仍然要加大技术创新。尤其是在对特殊产品进行开发时，技术人员应当积极优化食品构型，并在原有的基础之上进一步平衡食物本身的营养成分，从外形层面上加大创新力度，增强消费者的购买欲望。另外，运用3D打印技术所制作出的特殊产品，还要适当降低不必要的原料比例，增加健康食材的占比，增强在行业内的核心竞争力。

四、展望

食品3D打印技术从出现之初，至今为止已经取得了较为理想的研发成果，并趋于成熟。随着此项技术手段应用经验的愈发丰富，各类新型的食品3D打印方式也层出不穷，可以满足不同层次、不同领域人群的食品打印需求，为我国食品加工行业的迅猛发展提供强大的力量支持。现如今，应用范围相对广泛的即为挤出型食品3D打印技术，但由于此类食品的原材料组合相对复杂，因此需要更加关注食品本身的打印速度以及模型后期的稳定性。此外，粉体凝结型食品打印3D技术具有速度层面上的优势，但因原材料的特性要求较高，因此尚未得到大范围普及。而喷墨打印技术则更加有利于食品工业化进程的迅猛发展，但因打印模型相对简单，因此应用场景不够丰富。

为了能够促进食品3D打印技术的迅猛发展，在未来的发展进程中，一方面要加强对打印原料特性的研究力度，增强3D食品本身的稳定性；另一方面则要积极开发出营养更为精准的智能化控制软件，使得3D食品的打印效率与整体质量得到同步提高。除此之外，还要通过多方渠道，扩大对食品3D打印技术的宣传范围，让更多的普通百姓可以了解这一新型技术， 并予以支持。

参考文献

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