隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)越來越得到普及和成熟。3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，它是基于數(shù)字模型，以粉末金屬或塑料等為可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造食品物體的技術(shù)。這種3D打印機(jī)器構(gòu)成主要有控制電腦、輸送裝置、自動(dòng)化食材注射器等，使用時(shí)機(jī)器會(huì)根據(jù)電腦中預(yù)先設(shè)計(jì)好的食譜和選中的立體形狀將食材從注射器噴頭上均勻噴出，然后以分層加工、堆疊成型的方式制作出立體的食物產(chǎn)品。由于它這種有類似于普通打印機(jī)的技術(shù)原理而被廣泛稱為"打印機(jī)"。由于3D技術(shù)能將復(fù)雜的加工工藝進(jìn)行數(shù)字化操作，具有成本低、精度高、速度快等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是推動(dòng)工業(yè)4.0革命的重要技術(shù)支持，尤其是在食品工業(yè)中的應(yīng)用和開發(fā)領(lǐng)域。

　　食品3D打印方式

　　1.1擠出型

　　食品3D打印擠出型主要是通過數(shù)字化控制擠出過程，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的路徑一層一層進(jìn)行打印，即可獲得三維食品。該種打印方式操作方便、簡(jiǎn)單可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的三維設(shè)計(jì)和食品的營(yíng)養(yǎng)控制，但是對(duì)食品物料流動(dòng)特性要求較高。

　　1.2粉體凝結(jié)型

　　食品3D打印該種類是3D打印中常用的一種打印形式，預(yù)先設(shè)定好模型，然后對(duì)粉末進(jìn)行逐層凝結(jié)形成一個(gè)完整的3D打印模型。與擠出型打印形式相比，不僅打印速度快，而且能打印出形狀較為復(fù)雜的食品。

　　1.3噴墨打印

　　噴墨食品3D打印是在二維打印食品的基礎(chǔ)上的延伸和額外裝飾，其是采用局部打印的形式將流動(dòng)的裝飾品原料擠出噴嘴到原有食品上，這一點(diǎn)區(qū)別于擠出食品3D打印的整體逐層打印。噴墨打印中產(chǎn)品的裝飾原料多采用巧克力，腔體沉積和表面填充的原料多采用流動(dòng)性較好的奶油、意大利面醬等。

　　3D打印與三大營(yíng)養(yǎng)素

　　脂肪：3D打印技術(shù)可以通過調(diào)整脂肪含量來提高肉類食品品質(zhì)，比如肉類的保質(zhì)期、色澤和質(zhì)地等，這些主要是利用脂肪的結(jié)構(gòu)和組成可以影響到打印材料的配方和功能特性的原理。另外可以通過調(diào)節(jié)肉泥沉積過程中甘油三酯的組成，為不同人群（比如老人和兒童）制備高品質(zhì)肉類產(chǎn)品。

　　蛋白質(zhì)：通過食物中蛋白質(zhì)與多聚糖的夾層插入打印可以制備新產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合外部應(yīng)力（機(jī)械力、溫度）或者添加其他化合物（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿）也可以促進(jìn)3D技術(shù)。所以，我們可以通過蛋白質(zhì)的變形和聚集來設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的新產(chǎn)品。例如明膠是膠原蛋白纖維結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)裂解產(chǎn)生的一種衍生蛋白，明膠凝膠具有獨(dú)特的口感，能作為3D打印原料的組成成分。

　　碳水化合物：碳水化合物的組成與食品體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度具有極大的關(guān)系。碳水化合物對(duì)食品體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有不同影響，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的調(diào)節(jié)對(duì)打印材料在打印支撐其自身結(jié)構(gòu)有重要作用。在構(gòu)建3D打印平臺(tái)內(nèi)糖的粉末流動(dòng)性與粉末的潤(rùn)濕性是液體原料3D打印的關(guān)鍵參數(shù)。由微粒組成的碳水化合物體系在用于粉末粘結(jié)成型過程中，通過熱源能有效促進(jìn)食材層與層之間的相互作用。在牛奶巧克力、蔗糖和乳糖擠出打印時(shí)要保持充分結(jié)晶，通過3D打印技術(shù)可以可以通過從糖中釋放脂肪從而達(dá)到理想黏度，總脂肪含量降低，有利于巧克力的制備。

　　3D打印技術(shù)的應(yīng)用

　　國(guó)外的3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于開發(fā)心得食物來源、航天食品、均衡營(yíng)養(yǎng)飲食以及個(gè)性化食品等領(lǐng)域，眾所周知，食品的口味、營(yíng)養(yǎng)、方便性和外觀等一直是消費(fèi)者購買決策的重要影響因素，隨著中國(guó)居民慢病問題的突出以及一系列國(guó)民健康政策的出臺(tái)，越來越多的消費(fèi)者更加關(guān)注食品的營(yíng)養(yǎng)性。

　　3D技術(shù)能夠有效賦能大健康食品領(lǐng)域，可以高效而快速的將多種營(yíng)養(yǎng)素按照需求比例進(jìn)行混合復(fù)配，打印成具有良好感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)均衡、造型奇特和方便食用等特點(diǎn)的新型食品。還能滿足特殊的消費(fèi)群體，如老年人、兒童和運(yùn)動(dòng)員等，獨(dú)特的食品設(shè)計(jì)需求，提高了對(duì)新技術(shù)的需要，可以人性化的改變食物形狀，還可以自由搭配均衡營(yíng)養(yǎng)。而傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)無法滿足人們這樣的需求。3D打印技術(shù)目前在歐美國(guó)家已經(jīng)開始應(yīng)用，例如美國(guó)航天局開發(fā)了一款專為太空中宇航員打印披薩、營(yíng)養(yǎng)面糊及各種其他食品的3D食品打印機(jī)。德國(guó)公司Biozoon推出了一款專為老年人制作易于吞咽的食物3D打印機(jī)。而在中國(guó)已開發(fā)出煎餅3D打印機(jī)。雖然3D食品打印技術(shù)帶給我們很多意外驚喜，但是在開發(fā)的過程中仍然充滿更多的挑戰(zhàn)，目前能夠可被打印機(jī)利用的材料及能打印出來的產(chǎn)品還是非常有限，還不能做到廣泛應(yīng)用于家庭場(chǎng)景。未來將著重于研究如何將最終產(chǎn)品價(jià)值、食材性能之間有機(jī)結(jié)合起來。食品設(shè)計(jì)過程應(yīng)該系統(tǒng)化，從而激發(fā)用戶的創(chuàng)造力，加工過程應(yīng)該可以精確定量來實(shí)現(xiàn)構(gòu)造組成，并且通過模型建立實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、營(yíng)養(yǎng)控制的結(jié)合。未來的時(shí)代，人們將可以通過打印機(jī)與計(jì)算機(jī)的聯(lián)結(jié)制備新型食品，根據(jù)個(gè)性化需求打印化食品。