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3D打印食物与数字烹饪的未来?
发布时间:2022-08-11 09:02 来源:观察未来科技

基于3D食品打印的快速发展,或许很快,人们就将在家用电器市场发现琳琅满目的食品打印机。

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图片来源@视觉中国

当前,一场新的饮食潮流正在向人们走来——这场潮流从3D食品打印机开始,正带领人们走向一个数字烹饪的未来。商用3D食品打印机目前还没有面向市场,但基于3D食品打印的快速发展,或许很快,人们就将在家用电器市场发现琳琅满目的食品打印机。

3D食品打印的发展,让无效率的食物更有效,同时也让食物离健康食物更进一步。并且,3D食品打印还能够使厨师创造出更新颖、营养并美味的食品,开拓新的烹饪市场,并在诸多场景得以应用和推广。

数字烹饪的未来

目前,3D食品打印机最典型的设计概念之一,是来自马塞洛·科埃略和杰米·英根伯领导的团队创造的“科纳科皮亚”。

科纳科皮亚的官网指出:“数字媒体技术曾推动社会各领域的发展变革。但烹饪界的改革仅仅局限于对上百年来一直使用的陈旧烹饪工具的细微改动。”因此,每款“科纳科皮亚”概念打印机都将带来一种烹饪方式的变革。

科埃略和英根伯同时在网站上提到:概念打印机可以提供一种新的烹饪方式,通过改变烹饪的方式,在原始食材中加入添加剂,最终将食物加工成美观的纹理和形状,但又保持美味。人们对“科纳科皮亚”食品打印机原型的热情,也证明了烹饪和饮食领域具有无限的改革潜力。

从过去到现在,传统烹饪器械,如切割刀具和烘烤模具,往往都因精准度低,不能加工出复杂多变的形状。但依据科埃略和英根伯的说法,数字烹饪技术却可以烹饪出传统烹饪技术无法企及的口味和形状。

如果食品打印机成功问世,每一台配备了触摸屏、内置记忆卡和网络连接设备的食品打印机,都可以令使用者记录和上传食材配方、食材质量、营养含量和食材口味等数据。于是,根据设计,消费者们只需将食材加入食品打印机传送带上的食盒即可做出精美、多层次的口味的食物。

当然,做出理想的食物的背后,离不开对系统的精妙的设计。即使打印最简单的面粉,也需要调动整个计算机控制系统。和生活中的大多数休闲活动一样,3D食品打印远比看上去复杂。要打印食品需满足以下几个条件:首先是正确使用机械力,其次是精心设计数字“食谱”,最后是调整合适的食材进料顺序。食材必须软,可以从打印头流出;食材也要硬,可以维持打印后的形状。另外,还要考虑各种食材的固有特性、不同耐热性和多样烹饪方式等影响因素。

以汉堡包为例,汉堡包的传统制作工艺并不复杂。在面包中间依次夹入烤肉、洋葱圈和西红柿片,再挤入番茄酱,一个美味的汉堡包就做成了。但对3D打印来说,这个简单的汉堡包制作过程就变得复杂了,面临着多材料食品工程的挑战。通过3D打印制作的美味新鲜的汉堡包一旦成功,将会成为烹饪工程的一大壮举。

当然,把生碎肉打印成肉饼形状并不难,在上面加一层番茄酱也轻而易举。甚至将生面团烘烤打印成面包至多费费功夫也能实现。食品打印的难点在于天然新鲜食材的打印,比如,打印新鲜可口的西红柿、洋葱和生菜等,因为这涉及到工业化的食品生产加工的范畴。

3D打印新鲜的热汉堡将是工程学的一次壮举,其难度等同于打印复杂器官。因此,现阶段,研究学者和美食家还只能设计和打印简单的软食物,比如,意大利面、寿司、牛排、披萨等各种食物。

西班牙的Novameat成功用植物性蛋白质3D打印了素食牛排;中国在中秋节时3D打印了月饼;日本的CANOBLE成功用 3D打印机做出了风味更丰富的奶油;美国的新创企业BeeHex则开发出了一款能根据个人喜好设定披萨的大小、形状、配料、卡路里等披萨打印机,使用者只要1分钟就能印出想要的披萨。

从无效率到有效率

人类的饮食是一个从无效率走向有效率的过程。在历史上,有关食物的故事也是浪费的故事。故事的每一个阶段,都充斥着食物浪费的各种细节。

就我们盘子里的食物的来源而言,理查德·曼宁(Richard Manning)在为《哈泼斯杂志》撰写的一篇文章中指出:“所有的动物都以植物为食,或者以植物为食的动物为食,这就是食物链。植物有一种特殊的能力,可以将阳光转化为以碳水化合物的形式存储起来的能量。碳水化合物是所有动物的基本燃料,光合作用是制造这种燃料的唯一途径。没有什么能代替植物产生的能量,就像没有什么能代替氧气一样。”

人类盘子中的食物的能量源于光合作用转化的部分太阳能,所以食物的旅程其实始于1亿5千万千米之外的太阳。尽管每秒钟都有数百万吨氢在发生聚变,但是实际上只有不到十亿分之一的能量抵达了地球。而到达地球表面的能量中最多只有不到1%用在了光合作用中。

而且,浪费并没有就此结束。食物在种出来之后,还必须运输到消费者的家中。这个过程对环境而言其实并不友好。在节日聚餐时,很有可能餐桌上的食物“走过”的路程比围坐在餐桌旁的全家人加起来还要长。美国人吃的一顿饭,平均要“走”2 000到4 000千米才能抵达人们的餐桌,其中的土豆可能来自艾奥瓦州,葡萄酒来自法国,牛肉来自阿根廷,整个画面的能量高度密集。

更大的食物浪费发生在每餐饮食的后端。尽管每8个美国人中就有1个人在为解决吃饭而努力,但是美国仍然有超过40%的食物不是被人们吃掉的。这些食物要么在地里白白腐烂掉了,要么被扔进了垃圾填埋场。根据美国国家资源保护委员会的数据,如果人类能节约其中15%的粮食,将能多养活2 500万人口。

好在如今,随着技术的发展,食物链的每一环节都在发生彻底的改变。其中,对于3D食物打印来说,3D打印可以直接根据食物的分子构成而进行食物打印——生产人造肉有可能变得比生产传统肉类更加划算。

养育一头牛往往需要几年的时间,但是在实验室里培育出一头牛所拥有的牛排只需要几周的时间。目前,正在开发的人造肉类型包括猪肉香肠、鸡肉、鹅肝酱和菲力牛排等,而未来,3D打印食物还将根据科学家培育的细胞来进行打印。3D打印人造肉的生产几乎完全是自动化的,而且不需要太多的土地和劳动力。

不仅如此,3D食物打印还可以根据人们的需要来添加和减少不同的营养元素。比如,人造肉则可以根据需要保留我们人体所需要的有利元素,剔除一些有害的和无效的食品元素,这对于提升人的寿命或将更有帮助。

比如,在低饱和脂肪酸方面,世界卫生组织、中国营养学会、美国心脏协会都建议饱和脂肪酸的供能比控制在百分之十以内。人们平时吃的猪牛羊肉饱和脂肪酸含量较高,而用不饱和脂肪酸来替代饱和脂肪酸,有利于改善血脂异常。

为太空旅行提供食物

当然,除了提高人们摄入食物的效率外,3D食物打印另一个重要的意义,就是创造了更多的可能,开拓了新的烹饪市场。

太空旅行成为近年来太空探索的热门,在资本的介入下,已经依稀可见明天。而想要实现太空旅行,宇航员首先得填饱肚子。在漫长的太空旅途中,不能生火做饭,光吃压缩饼干也太过乏味。比如,在火星探索中,用NASA发言人戴维·施泰茨的话来说,“现在的宇航食品体系应付火星探索等‘持久战’任务,不仅营养不够,而且味道令人难以接受”。

于是,NASA向一家3D打印机公司拨款12.5万美元,开启了旨在研发全能食物合成器的项目。根据设想,这种3D打印机将按照“数字菜谱”混合各种粉末,制造色、香、味俱全的食品。一旦成功,功能强大的3D打印机“厨师”将为宇航员们烹制出各种风味的营养美餐。

目前,机械工程师安詹·康特拉克特和他的公司负责“3D美食机”的研制。这种3D打印机首先会打印出一层生面团,这个生面团在打印的同时将会由打印机底部的一个加热板进行烤制。烤制好的面团随后会叠加番茄粒,然后混合上水和油做成比萨,最后一步是为比萨叠加蛋白质层。

康特拉克特认为,3D打印食物的一个主要优势是可以提供个性化的营养,“男性、女性、病人对饮食的需求都不同。如果你拥有一台3D食物打印机,那么你就可以根据你所需的营养对原料进行配置,然后打印出你所需要的食物。”

显然,考虑到未来太空旅行旅途的漫长,为宇航员提供的食物需要15年以上的保质期,该项目特别适合在漫长的太空旅行中打印食物。

正如康特拉克特所说:“我们会把碳水化合物、蛋白质、微量营养素制作成粉末,去掉它们的水分。这样,它们的保质期将延长一倍,达到30年。”NASA表示,3D打印机做饭的设想不仅是出于对美食的需求,而且能减小太空船的质量,还可以使用类似技术制造工具等其他物品。

不仅如此,未来“3D美食机”还有望缓解因人口暴增而带来的自然食物来源短缺问题。随着世界人口数量剧增,在全球人口达到120亿后,当传统食物来源非常稀缺时,人们可以在杂货店购买装满粉和油的料盒,然后利用打印机打印合成食物。

3D食物打印正在描绘一个截然不同的食物的未来,就像“科纳科皮亚”概念机一样。未来,食品打印机或数字烹饪开拓出烹饪的新领域,为工作繁忙者提供快捷的食物制作程序。食品打印机、数字食谱和相关的食品存储罐让厨师创造出更新颖、营养并美味的食品,并开拓新的烹饪市场。

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