团队利用创新的 3D 食品打印机打印可食用的二维码

Josiah01 · 发表于 2024-7-6 14:16:38

就像电影中的场景一样，新加坡科技设计大学（SUTD）的一组研究人员开发出了自由生产和定制我们所吃食物的新方法。
他们的研究成果以“利用多通道喷嘴进行多材料直接墨水书写3D食品打印”为题发表在未来食品杂志上。
目前，使用食品成分进行三维（3D）打印是塑造具有独特结构、质地和营养成分的食品的首选方法。
“3D 打印食物可以定制营养成分，制作美观的饭菜，并改变食物质地以满足个人的饮食需求，”首席研究员、新加坡科技设计大学副教授 Michinao Hashimoto 解释说，他正在研究中结合设计和技术。
一些重新利用的食物来源，如豆渣、橘子皮和昆虫蛋白，往往会因其外观和来源而让人食欲大减。通过调整打印参数，研究人员可以从这些不寻常的来源中加入可食用且营养丰富的成分，并制作出一顿赏心悦目的餐食。
对于普通人来说，这为他们提供了一种个性化且可持续的日常食物获取方式。同时，患有饮食失调或吞咽困难（吞咽困难）的人可以定制自己的用餐体验并改善饮食习惯。
研究人员已经成功使用巧克力、牛奶、明胶和植物墨水打印出食物，但这些构造主要局限于单一成分。据本研究的首席研究员 Lee Cheng Pau 博士称，现有的方法难以实现材料之间的无缝过渡，导致打印件碎片化，并增加了机器打印过程的复杂性。
一种常见的方法是使用多个喷嘴来容纳和喷射不同的食物成分，就像有一盒彩色铅笔可供使用一样。这种方法在打印时需要仔细的机器设计和喷嘴对齐，具有不连续的界面，不同材料会重叠，并且打印时间较长。
桥本副教授及其团队倾向于采用不同的方法，他们从微流体技术中汲取灵感。这种方法采用双入口和单出口，通过在打印阶段之前合并食品管道，减轻了在多个喷嘴之间切换的复杂性。
然而，通过交叉连接将不同的食品墨水组合在一起并非易事。回流到配料入口的现象往往发生在具有不同流变特性（如流动性和粘度）的流体中。例如，挤出少量牙膏比倒出水需要更大的力气。如果将两者送入一个出口，挤出牙膏可能会将一些牙膏送入进水口。
为了克服这一挑战，研究人员必须精心设计食品打印机。第一步是加宽打印机中 Y 型接头的出口，以适应高屈服应力的食品成分油墨，这些油墨需要更大的力才能挤出。这一变化降低了流动阻力，防止油墨进入打印机中的错误通道。
此外，还需要考虑食物墨水转换的延迟。由于墨水切换的位置不再发生在打印喷嘴处，研究人员为打印算法实现了偏移。
凭借巧妙的设计，该团队能够展示流变特性截然不同的油墨之间的无缝连续打印，同时将回流降至最低。为了展示其系统的强大功能，他们使用不同的牛奶油墨打印了 SUTD 机构徽标和功能齐全的二维码。
基于他们的创新，该团队希望进一步优化设计和技术，以容纳更多的入口并朝着商业可扩展性的方向发展。
“我们的技术可用于 3D 打印由多种材料组成的食物，而不会损害打印的结构和外观，”李博士说。“它可以用于制作符合个人饮食需求的餐点、美观的菜肴以及可食用二维码等互动式美食体验。”

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