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、自動化食材注射器等，使用時(shí)機(jī)器會根據(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，被認(rèn)為是推動工業(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)和食品的營養(yǎng)控制，但是對食品物料流動特性要求較高。

　　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，然后對粉末進(jìn)行逐層凝結(jié)形成一個完整的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性較好的奶油、意大利面醬等。

　　3D打印與三大營養(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打印平臺內(nèi)糖的粉末流動性與粉末的潤濕性是液體原料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、均衡營養(yǎng)飲食以及個性化食品等領(lǐng)域，眾所周知，食品的口味、營養(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，隨著中國居民慢病問題的突出以及一系列國民健康政策的出臺，越來越多的消費(fèi)者更加關(guān)注食品的營養(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)動員等，獨(dú)特的食品設(shè)計(jì)需求，提高了對新技術(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)目前在歐美國家已經(jīng)開始應(yīng)用，例如美國航天局開發(fā)了一款專為太空中宇航員打印披薩、營養(yǎng)面糊及各種其他食品的3D食品打印機(jī)。德國公司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)個性化需求打印化食品。