每日科普|3D打印的蛋糕是怎么來的？

科普中國2023-07-29作者：張宇

蛋糕是一種古老的西點(diǎn)，一般是由烤箱制作的，因入口細(xì)嫩、甘香軟糯，深受年輕人的喜歡。你能想到某一天，手中捧著的蛋糕可能是3D打印出來的嗎？

來源：視覺中國

什么是3D打印

所謂的3D打印，其實(shí)就是三維立體打印的技術(shù)。這種技術(shù)與傳統(tǒng)的打印技術(shù)相近，都需要使用打印機(jī)，而3D打印使用的則是三維立體打印機(jī)。與傳統(tǒng)打印不同，因有立體構(gòu)型的需要，事先要用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建三維模型，然后再把原料裝入機(jī)身，通過計(jì)算機(jī)的控制，用激光注射器將原料一層一層累積起來，最后將計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。在整個(gè)過程中，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算每個(gè)步驟的尺寸和位置，從而確保制造之物的精準(zhǔn)。目前，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于制造業(yè)、建筑業(yè)和航空航天等領(lǐng)域，食品加工領(lǐng)域也有所嘗試。

《npj·食品科學(xué)》雜志3月21日發(fā)表一篇文章，描述了3D蛋糕的制作過程。美國哥倫比亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)先是在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出蛋糕的模型，并精確計(jì)算出不同配料的用量。然后以全麥餅干、花生醬、巧克力醬、香蕉泥、草莓果醬、櫻桃淋醬和糖霜為原料，制作出了多種芝士蛋糕。

制作蛋糕會(huì)有食材限制嗎？

從原理來看，3D打印蛋糕的過程有些類似于建筑，建筑結(jié)構(gòu)形式需要運(yùn)用力學(xué)原理，基礎(chǔ)部分必須要穩(wěn)固——以全麥餅干作為蛋糕每一層的基礎(chǔ)成分，花生醬和巧克力醬作為支撐層，形成坑洼以容納香蕉和果醬等較軟的成分。

目前，情況來看3D打印技術(shù)雖好，但并不是所有食材都可以應(yīng)用到蛋糕加工上來。一般來說，用于3D打印的原料必須是糊狀或半液態(tài)。這也就意味著要先將各種材料絞碎、混合、濃縮成漿，然后裝入到注射器中，材料會(huì)被加熱成可成形的形狀。常用的食材包括蔬菜泥、面糊、餅干、奶酪和糖果，果凍、糖霜、巧克力和水果泥等。當(dāng)然，豆類蛋白、菌蛋白、植物基人造肉也可應(yīng)用在此技術(shù)上。而我們平時(shí)吃到的水果和堅(jiān)果蛋糕，需要在蛋糕制作過程中放置上整顆或切塊后的新鮮水果和堅(jiān)果，這卻是無法通過3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

而且，3D打印機(jī)并不能直接進(jìn)行食物的烹飪，如果使用的原料為生冷，則待食物打印成型后，還需要加熱烹飪過程。因此，不耐加熱的食材也不適于使用該方法。

3D打印出來的蛋糕好在哪

3D打印技術(shù)在食品加工方面還是有很突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的。一是，可以做到量身定做。因能夠精確使用食材的數(shù)量，故而在控制蛋糕中營養(yǎng)、維生素和卡路里的多樣性和數(shù)量方面，3D打印食物可以做到精準(zhǔn)的自由搭配、均衡營養(yǎng)。通過更改程序和原料，就可以打印出不同口感，質(zhì)地、口味和外形的蛋糕。

二是，實(shí)現(xiàn)了化繁為簡(jiǎn)，更易于重現(xiàn)。3D打印可以創(chuàng)建復(fù)雜的形狀，這些形狀要么無法手動(dòng)復(fù)制，要么需要大量時(shí)間。分享食譜就像通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)字文件一樣簡(jiǎn)單，所需要的只是相同的原材料、打印設(shè)置和兼容的打印設(shè)備。也就是可以批量制作出一模一樣的食物，而且不需要花費(fèi)額外的成本，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

三是，整個(gè)操作過程中多為打印機(jī)操作，故而降低了人工成本，同時(shí)也降低了食物源傳染病等傳播的風(fēng)險(xiǎn)。

相信未來，3D打印技術(shù)還將應(yīng)用于更多的食物加工過程中，保不準(zhǔn)哪天您就可以親自嘗一下味道是否有所不同。

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品

審核：吳懷宇（中科院自動(dòng)化所 研究員）

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

責(zé)任編輯：胡惠雯