3D打印在食品行业中的应用
[摘 要]目前我国3D打印正处于快速发展时期，其在食品行业的应用越来越受到关注，3D打印技术将会成为未来推动食品产业革新的重要力量。简要介绍3D打印的概念等基本知识，阐明3D打印与食品产业结合的巨大优势，以及推广不力的限制因素，并提出3D打印未来的发展方向与建议，呼吁全社会关注并积极推动发展3D打印。
[关键词]3D食品打印；优势；局限性；发展建议
中图分类号：G31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0203-01
3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。如今，这一技术在众多领域得到应用，人们用其来制造塑料、陶瓷、巧克力等产品。3D打印凭借其应用行业领域广、创造的经济效益显著、完全再现三维效果等众多优势，已发展成可预见未来的核心革命技术之一。
自英国埃克塞特大学研究人员2011年推出世界首台3D巧克力打印机后，3D巧克力打印技术迅速发展进步，3D打印出的巧克力等食品也受到越来越多人的喜爱。不同于普通打印机，3D食品打印机中装入的不是油墨，而是可食用的巧克力、肉馅等材料，在电脑操控下将原料一层层叠加，从而实现将电子蓝图变为实物的过程。3D食品打印可简便加工过程，最大限度满足当代人的个性需求，增添生活乐趣；但是3D食品打印至今未广泛普及，其面临的安全卫生达标、原材料上的限制等挑战和局限是制约发展的重要原因。大力改進技术并且加强推广，是今后3D打印发展的重要目标。
一、3D食品打印的优势
1、满足个性化需求
3D打印可以制造出手工或普通机器制作不出的多样化造型姿态，尽最大可能满足不同人群的需求。举个简单例子：现在日常生活中的工艺很难生产出薄壁容器形的巧克力，即使通过复杂工艺加工出来，其精度不高，价格也昂贵；但通过3D打印技术，将巧克力浆逐层粘合，即可方便制作出诸如茶壶、花盆等形状的巧克力。无需模板，因而一台3D打印机便可以制作出传统工艺中需要多种模板才能生产的产品。尤其在当下，该领域消费者以年轻人为主，这一庞大消费群体更加偏向于选择个性化产品，3D食品打印技术与这恰好形成良好的供求关系。将享受美食与自己动手选择、制作的过程结合，增加乐趣，充分满足当代人对新鲜事物的好奇。
2、开辟食品供应新途径
几年前，英国科学家经欧盟和世界粮食组织申请批准，将蟋蟀等昆虫做成面粉，通过3D打印技术将其加工成食品，这种食品被称作“昆虫焗”。之所以这种技术诞生，是因为随全球人口持续增长、种植畜牧资源紧张、环境恶化，粮食短缺将会是人们要面临的重要难题；而富含蛋白质和微量元素的昆虫、藻类则是非常适合3D打印的原材料，不仅方便而且还改善了昆虫食品的外观，更易为让人们接受。当然除了昆虫，在2017年3月，荷兰一家企业“现代农场”还研发出了3D打印的红肉。先从牛肌肉组织中提取出干细胞培养得到肌肉组织，再聚集成小型条状肌肉；这些肌肉再被层层堆叠、上色，通过3D打印技术与脂肪等按比例混合，打印出粉色的人工肉。但该项操作目前成本仍较高，且处于摸索阶段，未得到真正推广；不过，该技术未尝不未3D打印应用及解决未来世界难题提供了一条新思路。
3、助力航天食品研发
宇宙探索已成为越来越多国家所看重的领域，相应的配套产业中很重要的一部分便是宇航员的航天食品的研发。现在航天食品多为真空包装的压缩食品，保证营养供应，但口味呢？目前小型3D打印机可携带，其中可存放蛋白质、碳水化合物及微量元素等营养物质，能够让宇航员可随时打印新鲜食物，满足他们对营养和口感的需求，为航天工作顺利开展做好坚实保障。
二、3D食品打印的局限
1、原材料的限制
由于3D打印技术是通过将可粘合液状或粉末状材料逐层叠加来制造实物的，所以原材料首先必须符合这一要求，这极大缩减了可用材料的范围，另外原材料粘度还要适中。举个例子，在3D打印饼干时，如果面糊粘度过高则不易流出，导致度堵塞喷出口；而面糊过稀则饼干不易成形，有失使用3D打印的意义。如此看来，精确的原料配置是要着重对待的问题。但是同时又不能忽视口感，毕竟这会决定打印出的食品是否有市场。所以未来科学家克服局限，研制口感多样、营养丰富的液状和粉末状原材料的任务任重而道远。
2、打印时间较长，价格高
在3D打印亲身学习和操作的过程中，一个76mm×68mm×65mm的无盖长方体盒需要3h40min来打印，然而普通注塑工艺所需时间却极短，从这方面来看3D打印并不占优势。价格上，一台中端3D打印机大约需要10万美元，高端一些的就更贵了；另外，打印材料价格也不低，加之该技术并未大范围推广，所以3D打印产品价格持续居高不下。但随科技发展，我们有信心，未来更加成熟的3D打印产品价格会降下来的。
3、精度较低
由于是用喷嘴喷出的细丝叠加而成，3D打印产品表面多会有明显的纹路，可是普通注塑、铸铁工艺或传统巧克力制作工艺出产的产品表面光滑；相比之下，后者有更广阔的用途。不过这项缺陷随3D打印技术的日臻完善，应该会得到较好的解决的。
三、3D打印发展建议
1、加大科技投入，培养专业人才
增加扶持力度，拓展国外合作。作为一项高端科技，3D打印涉及多领域，多学科交叉，因而其非常需要各方面的专业人才。该领域我国起步较欧美等国稍晚，可聘请专家，借鉴欧美国家3D打印的发展历程、经验作以参考。
2、增加推广力度，宣传巨大优势
改变传统意识，拓展应用领域。向大众宣传3D打印技术，可通过高校开展相关课程、邀请国内外专家进行讲座、媒体网络宣传等途径，促进更多人转变观念，认可并喜爱3D打印食品。
四、结论
我国3D打印技术正处于发展的黄金时期，前景光明，市场潜力大，发展空间良好，能够带动和促进多领域产业技术革新。而我国在2013年两会后已将3D打印产业列入“863”计划，足见对其重视。未来政府、社会应继续加大3D打印方面的科技、资金投入，促进3d打印技术完善。同时也应认识到，传统的制造行业与3D打印产业应是互补的关系，而非完全取代；便捷高端的机械化生产与匠心独运的传统手工艺，都应占有一席之地。
3D食品打印操作简便，可用范围广，为将来世界难题提供了新的解决思路，其生产的食品又充分满足个性化、特殊化需求，不仅吸引年轻人，也针对吞咽有障碍的病人。随技术进步，3D食品打印技术日臻完善，激发出更大的潜力，获得更广阔的市场。
参考文献
[1]陈妮《3D打印技术在食品行业的研究应用和发展前景》.（福建农林大学 食品科学学院）.
[2]吴世嘉，张辉，贾敬敦《3D打印技术在我国食品加工中的发展前景和建议》.（1.江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室2.中国农村技术开发中心）.
[3]中国3D打印网《大集合！那些2017年出现的令人惊艳的3D打印美食》.
[4]慧聪印刷网 《来块蟋蟀饼干提提神？未来也许能吃3D打印昆虫食品》.