2023年2月7日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊Trends in Food Science & Technology (IF:16.002)上在線發(fā)表了題為“The research progress of physical regulation techniques in 3D food printing”的綜述論文。

該文綜述了食品3D打印前、中、后處理過程中采用的各種物理方法。進(jìn)一步突出載能電磁場、超聲波、電加熱在食品3D打印全過程中的應(yīng)用。并闡述了它們的作用機(jī)理以及對不同性質(zhì)印刷基材的處理效果。

▲圖1. 印刷前電熱調(diào)控對印刷特性和性能的影響(a)蛋黃糊，(b)面團(tuán)

▲圖2. 預(yù)處理中微波和添加劑的協(xié)同作用對打印結(jié)果的影響(a)微波和Ca²⁺，(b)微波和食鹽

▲圖3. 印刷過程中電熱調(diào)節(jié)溫度對印刷結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的影響 (a)不同打印溫度下復(fù)合凝膠油墨的一維和三維打印結(jié)構(gòu)，(b)不同溫度下有添加劑的大豆分離蛋白漿料的成型效果和穩(wěn)定性

▲圖4. 3D打印過程中微波和TG酶對魚糜自膠凝性的協(xié)同作用

▲圖5. 打印后物理調(diào)控對印刷品變形程度的影響 (a) 微波干燥、紅外干燥和熱風(fēng)干燥引起變形的不同機(jī)制，(b) 不同含鹽量樣品的微波誘導(dǎo)變形

▲圖6. 4D打印中微波加熱實(shí)現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)變化 (a)3D打印和間接4D打印的變形效果比較，(b)熱風(fēng)和微波加熱引起的變形效果比較

▲圖7. 后處理物理調(diào)節(jié)自發(fā)變色方法及樣品 (a)使用微波刺激微膠囊印刷產(chǎn)品的自發(fā)變色，(b)微波-紅外線加熱刺激微膠囊變色，(c)微波加熱改變pH值改變產(chǎn)品成分的顏色

3D食品打印中的物理因素為載能電磁場（微波、射頻、紅外和電場）、電熱、成型模式、超聲波等。物理調(diào)控技術(shù)已被證明是可以根據(jù)基材性質(zhì)提高印刷性能的有效且環(huán)境友好的方法。在預(yù)處理和3D打印過程中處理時(shí)，物理調(diào)控技術(shù)主要用于改善基材特性。電熱調(diào)控有助于制備具有良好材料性能的油墨，并且適當(dāng)?shù)挠∷囟扔兄谟湍目蓴D出性和保形性。

成型方式及其參數(shù)設(shè)置高度依賴于基材的類型，并在很大程度上決定成型效果。載能電磁場能快速改善打印特性，使3D打印物體具有合適的可擠出性和良好的尺寸精度及穩(wěn)定性。此外，打印過程中處理將物理調(diào)控集成到食品打印機(jī)中以提高打印效率。在印刷后處理中，采用物理調(diào)控的方法對形狀、顏色、水分等進(jìn)行調(diào)控，以期獲得穩(wěn)定性更好、形狀細(xì)膩、色彩誘人的印刷產(chǎn)品。

根據(jù)基材的打印特點(diǎn)和目標(biāo)效果，合理的選擇和結(jié)合物理調(diào)控技術(shù)，可以大大提高3D食品打印效果。未來的研究可以集中在各種物理調(diào)控技術(shù)的結(jié)合和交互作用上。例如，載能電磁場和超聲預(yù)處理相結(jié)合，微波和紅外加熱相結(jié)合來誘導(dǎo)變形等方向可能是改善印刷產(chǎn)品質(zhì)量的潛在途徑。

注：本文由時(shí)印科技編譯，原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.02.004

2023年2月7日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員在農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊Trends in Food Science & Technology (IF:16.002)上在線發(fā)表了題為“The research progress of physical regulation techniques in 3D food printing”的綜述論文。

該文綜述了食品3D打印前、中、后處理過程中采用的各種物理方法。進(jìn)一步突出載能電磁場、超聲波、電加熱在食品3D打印全過程中的應(yīng)用。并闡述了它們的作用機(jī)理以及對不同性質(zhì)印刷基材的處理效果。

▲圖1. 印刷前電熱調(diào)控對印刷特性和性能的影響(a)蛋黃糊，(b)面團(tuán)

▲圖2. 預(yù)處理中微波和添加劑的協(xié)同作用對打印結(jié)果的影響(a)微波和Ca²⁺，(b)微波和食鹽

▲圖3. 印刷過程中電熱調(diào)節(jié)溫度對印刷結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的影響 (a)不同打印溫度下復(fù)合凝膠油墨的一維和三維打印結(jié)構(gòu)，(b)不同溫度下有添加劑的大豆分離蛋白漿料的成型效果和穩(wěn)定性

▲圖4. 3D打印過程中微波和TG酶對魚糜自膠凝性的協(xié)同作用

▲圖5. 打印后物理調(diào)控對印刷品變形程度的影響 (a) 微波干燥、紅外干燥和熱風(fēng)干燥引起變形的不同機(jī)制，(b) 不同含鹽量樣品的微波誘導(dǎo)變形

▲圖6. 4D打印中微波加熱實(shí)現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)變化 (a)3D打印和間接4D打印的變形效果比較，(b)熱風(fēng)和微波加熱引起的變形效果比較

▲圖7. 后處理物理調(diào)節(jié)自發(fā)變色方法及樣品 (a)使用微波刺激微膠囊印刷產(chǎn)品的自發(fā)變色，(b)微波-紅外線加熱刺激微膠囊變色，(c)微波加熱改變pH值改變產(chǎn)品成分的顏色

3D食品打印中的物理因素為載能電磁場（微波、射頻、紅外和電場）、電熱、成型模式、超聲波等。物理調(diào)控技術(shù)已被證明是可以根據(jù)基材性質(zhì)提高印刷性能的有效且環(huán)境友好的方法。在預(yù)處理和3D打印過程中處理時(shí)，物理調(diào)控技術(shù)主要用于改善基材特性。電熱調(diào)控有助于制備具有良好材料性能的油墨，并且適當(dāng)?shù)挠∷囟扔兄谟湍目蓴D出性和保形性。

成型方式及其參數(shù)設(shè)置高度依賴于基材的類型，并在很大程度上決定成型效果。載能電磁場能快速改善打印特性，使3D打印物體具有合適的可擠出性和良好的尺寸精度及穩(wěn)定性。此外，打印過程中處理將物理調(diào)控集成到食品打印機(jī)中以提高打印效率。在印刷后處理中，采用物理調(diào)控的方法對形狀、顏色、水分等進(jìn)行調(diào)控，以期獲得穩(wěn)定性更好、形狀細(xì)膩、色彩誘人的印刷產(chǎn)品。

根據(jù)基材的打印特點(diǎn)和目標(biāo)效果，合理的選擇和結(jié)合物理調(diào)控技術(shù)，可以大大提高3D食品打印效果。未來的研究可以集中在各種物理調(diào)控技術(shù)的結(jié)合和交互作用上。例如，載能電磁場和超聲預(yù)處理相結(jié)合，微波和紅外加熱相結(jié)合來誘導(dǎo)變形等方向可能是改善印刷產(chǎn)品質(zhì)量的潛在途徑。

注：本文由時(shí)印科技編譯，原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.02.004