想象一下，您享用一頓三道菜的盛宴，從開胃菜到甜點，每一道菜都完全由3D打印和激光烹飪而成。哥倫比亞大學(xué)的研究人員將這一設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，他們制作了一頓完整的餐點，包括一款類似法式咸派的餡餅、一款花椰菜披薩和一款青檸派，這三款菜肴的口感都足以媲美傳統(tǒng)烹飪方法。雖然3D食品打印技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，但如何實現(xiàn)逼真的口感仍然是這項技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。傳統(tǒng)烹飪方法缺乏與增材制造精度相匹配的空間分辨率，因此難以像材料沉積那樣精確地控制熱量。

彌合3D食品打印中的紋理差距

該項目由喬納森·布魯廷格在哥倫比亞大學(xué)攻讀機械工程博士學(xué)位期間主導(dǎo)，導(dǎo)師是霍德·利普森教授。據(jù)《哥倫比亞觀察家報》報道，這項研究歷時約六年，團隊旨在探究烘焙過程能否達到與數(shù)字化制造相同的精度控制水平。這項研究匯集了哥倫比亞大學(xué)科研生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多個學(xué)科的學(xué)生和工程師。

3D打印肉的例子（圖片來源：Steakholder Foods）

該項目的核心是將激光烹飪直接集成到3D打印過程中。與先打印食物再放入烤箱烘烤不同，該系統(tǒng)在制造過程中直接進行局部激光加熱。這種方法可以在保持打印結(jié)構(gòu)整體幾何形狀的同時，選擇性地烹飪打印結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域。

從食材到完全3D打印的餐食

演示中呈現(xiàn)的餐食使用了14種常見超市常見的食材。這些食材在打印前均使用標(biāo)準(zhǔn)廚房用具進行處理。研究人員通過調(diào)整打印過程中的激光曝光量，獲得了更接近傳統(tǒng)烹飪食物的質(zhì)感。

這項工作建立在哥倫比亞大學(xué)創(chuàng)意機器實驗室此前在食品打印領(lǐng)域開展的研究之上。在之前的項目中，該團隊展示了一款由七種食材組成的3D打印甜點，該甜點采用食用墨水和逐層沉積工藝制作而成。此前的研究重點在于如何將多種材料組裝成食物，并引發(fā)了關(guān)于未來烹飪設(shè)備中3D打印與軟件驅(qū)動烹飪方法相結(jié)合的潛力的更廣泛思考。這道三道菜的甜點標(biāo)志著質(zhì)地研究的一個轉(zhuǎn)折點，而質(zhì)地研究一直是3D食品打印領(lǐng)域最棘手的挑戰(zhàn)之一。

核心研究團隊由布魯廷格、埃文·勞埃德·奧莫和波爾·伯納特組成，另有約30至40名學(xué)生和工程師參與其中。據(jù)《哥倫比亞觀察家報》報道，他們的研究成果于9月發(fā)表在《食品工程雜志》上。此次發(fā)表標(biāo)志著該團隊在數(shù)字化控制烹飪研究領(lǐng)域取得了重大進展。

除了這些創(chuàng)新應(yīng)用之外，布魯廷格先生還強調(diào)了這項技術(shù)在更注重食品安全和信息透明化方面的潛力。“這類技術(shù)可以幫助人們更加關(guān)注自己的飲食，提高食物攝入的透明度，并更好地追蹤食物的來源，”他說道。據(jù)《哥倫比亞觀察家報》報道，未來的研究將著重評估激光烹飪食品與傳統(tǒng)烹飪方法制備的食品在營養(yǎng)價值上的差異。

盡管該方案仍處于研究原型階段，但這項工作凸顯了數(shù)字化控制烹飪?nèi)绾慰朔?/span>3D食品打印的根本局限性。這種方法為個性化營養(yǎng)、質(zhì)地改良食品和軟件驅(qū)動的食品生產(chǎn)開辟了新的前景。它也將爭論的焦點從能否3D打印完整的餐食轉(zhuǎn)移到如何在實際應(yīng)用中有效利用這些系統(tǒng)。

編譯整理：3dnatives