SUTD研究人员优化多材料3D打印技术，提升食品打印的结构和外观

2024年9月2日，南极熊获悉，新加坡科技设计大学（SUTD）的一组研究人员开发了一种新方法，通过3D打印技术实现自由生产和定制食物。这种方法旨在根据个人饮食需求调整食物的营养成分、提升食物的美观度，并改变食物的质地。

△A) 使用两个喷嘴打印的线条需要切换喷嘴位置，并且由于错位，打印的线条不共线。这种特殊设计的喷嘴打印出来的线条没有断线。B) 制造的Y形喷嘴的图像。C) 使用Y形喷嘴3D打印的可食用二维码

首席研究员、新加坡科技设计大学副教授Michinao Hashimoto说道：“3D打印食物可以定制营养成分，制作美观的菜肴，并调整食物质地以满足个人的饮食需求。”

△该研究已发表在《未来食品》杂志上，题目为“使用多通道喷嘴的多材料直接墨水书写3D打印食品”（传送门）

技术研发背景

一些重新利用的食物来源，如豆渣、橘子皮和昆虫蛋白，常因其外观和来源而抑制食欲。通过调整打印参数，研究人员能够从这些不寻常的来源中提取可食用且营养丰富的成分，制作出视觉和味觉上均令人愉悦的餐食。此外，患有饮食失调或吞咽困难的人可以根据个人需要定制用餐体验，从而改善饮食习惯。

虽然其他研究人员已经成功使用巧克力、牛奶、明胶和植物墨水进行食品打印，但这些方法通常局限于单一成分。新加坡科技设计大学的研究首席研究员Lee Cheng Pau博士表示，现有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。

新型多材料3D打印技术实现自由生产和定制食物

Lee博士补充道：“我们的技术可以用于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。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。”

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。这种方法在打印过程中需要精确的机器设计和喷嘴对齐，同时不同材料重叠的界面可能不够连续，导致打印时间较长。Hashimoto副教授及其团队倾向于采用另一种方法，从微流体技术中汲取灵感。这种方法使用双入口和单出口，通过在打印阶段之前合并食物管道，简化了多个喷嘴之间的切换复杂性。

然而，流体具有不同的流变特性（例如流动性和粘度），因此常会出现回流到配料入口等复杂情况。例如，挤出粘度更高的牙膏可能会导致它逆流进供给水的通道，这会影响材料的混合和最终的打印效果。

△研究人员设计了一种打印机喷嘴，采用了一个Y型结构，使得可以同时从两个不同的食品油墨通道中挤出油墨

为克服这一挑战，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。这一改进降低了流动阻力，从而防止油墨进入打印机中的错误通道。

此外，还需考虑食品墨水转换的延迟。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施了偏移。这使得流变特性截然不同的墨水之间能够无缝地连续打印，并最大限度地减少回流。该团队希望进一步优化设计和技术，以适应更多的入口，并朝着商业可扩展性迈进。