大廚也能定制，哥倫比亞工程師用機器人激光器烹飪3D打印雞肉

導讀：我們都知道，一頓飯做得香不香與廚師的烹飪水平有著很大關系。但你有沒有想過會有這么一天，僅憑一臺機器便可以做出媲美大廚的絕味美食，幫你實現定制“大廚”的愿望。當我們疑問于3D打印肉類未來前景如何的同時，卻已經有人展開了對3D打印肉制品自動化烹調工藝的研究。

2021年9月23日，南極熊獲悉，哥倫比亞大學工程與應用科學學院的工程師們嘗試開發(fā)了一種用軟件控制的機器人激光器烹飪3D打印雞肉的方法。關于這項研究的更多信息可以在《自然》雜志上發(fā)表的題為："Precision cooking for printed foods via multiwavelength lasers"的論文中找到。這項研究的共同作者是J. Blutinger, A. Tsai, E. Storvick, G. Seymour, E. Liu, N.Samarelli, S. Karthik, Y. Meijers, 和H. Lipson。

相關論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41538-021-00107-1

機械工程教授Hod Lipson領銜下的創(chuàng)意機器實驗室的 "數字食品 "團隊通過將生的3D打印雞肉組織暴露在藍光和紅外線下，以求探索各種烹飪方法的效果如何。隨后，他們將激光烹調的3D打印樣品與爐子烹調的肉類相比，評估其烹調深度、色澤發(fā)展、水分保持和味道差異。

Lipson實驗室的博士生、該項目的負責人Jonathan Blutinger說："我們注意到，雖然打印機可以生產出毫米級精度的食材，但卻沒有與之匹配的相同分辨率的加熱方法。烹飪過程對于許多食物的營養(yǎng)、風味和質地發(fā)展至關重要，我們想知道是否可以開發(fā)一種用激光來精確控制這些屬性的方法�！�

用激光烹飪3D打印食品

Lipson的實驗室自2007年以來便一直在進行3D打印食品的實驗，在這段時間里，該團隊已經進展到開發(fā)多成分打印。現在，工程師們正在尋求為3D打印食品的烹飪創(chuàng)造合適的方法，使其能在質地和味道方面與傳統(tǒng)烹飪的肉類達到一致。

研究團隊選擇用雞肉作為他們研究的食品模型，在將雞肉混合成泥后，他們逐層3D打印出3毫米厚1平方英寸的樣品。然后，他們將3D打印的雞肉樣品暴露在藍激光和紅外激光下，結果發(fā)現藍光更有利于烹飪雞肉的內部，而紅外光則最適合使肉的表面變焦黃。

△打印設備（生雞肉被食品打印機打印成方形圖案）。照片來自Jonathan Blutinger

他們在這個過程中使用了兩種類型的紅外激光器，一種是近紅外（NIR），另一種是中紅外（MIR），發(fā)現近紅外光能夠通過包裝使食物變色和加熱。

工程師們評估了烹飪過程的幾個參數，包括烹飪深度、色澤變化、水分保持和味道，并比較了激光烹飪的肉和爐子烹飪的肉之間的差異。該團隊觀察到，激光烹飪的雞肉結構比爐子烹飪的雞肉結構收縮率低了50%，同時保留了兩倍的水分含量。

據報道，激光烹調的3D打印樣品還顯示出與傳統(tǒng)烹調的肉類相似的味道，該研究的兩個盲品測試者更喜歡激光烹調的肉類，而不是傳統(tǒng)烹調的樣品。

△一個3D打印的雞肉樣品正在被藍色激光熟化。照片來自Jonathan Blutinger/哥倫比亞大學工程學院

△多波長激光烹飪。a、5瓦藍光激光照射雞肉的截面圖（藍色箭頭），圖形顯示藍光的傳輸；b、8瓦CO2紅外激光器照射雞肉的橫截面圖（紅色箭頭），圖中顯示樣品表面對紅外光的吸收。樣品表面對紅外光的吸收。由于激光功率的差異，5W藍光激光器在同一個路徑上進行了兩次傳遞(總曝光時間=100秒)，8W紅外激光器在樣品上曝光一次，循環(huán)時間為63秒，以確�？偰芰渴呛愣ǖ腸 在密封包裝內用9W近紅外激光器（黑色圓筒）對薄切雞肉進行激光烹飪；e、同一樣品的橫切面。比例尺：（a，b）1毫米和（d，e）1厘米。

相當于PS出的食物？

雖然Lipson和Blutinger對他們的激光烹飪技術的可能性持樂觀態(tài)度，但所使用的硬件和軟件組件技術水平還是相當低的。這對夫婦還注意到，他們缺乏一個可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)來支持該技術，在擴展新型技術加工能力的同時也讓他們產生了思考。

Lipson說："現如今我們所不具備的是所謂的'食品CAD'程序，這有點像食品的Photoshop。我們需要一個高水平的軟件，使不是程序員或軟件開發(fā)人員的人也能設計出他們想要的食物。然后，我們需要一個人們可以分享數字食譜的地方，就像我們分享音樂一樣。"

Blutinger補充說："食物是我們所有人每天都在接觸和個性化的東西，將配套軟件銜接我們的烹飪中，使膳食創(chuàng)造更加個性化，這似乎是理所應當的事情"。

最終，激光烹飪技術可以被整合到商業(yè)食品3D打印機中，在肉類組織被打印出來時提供原位烹飪，甚至可以被整合到更傳統(tǒng)的廚房設備中，以提供可調整的烹飪功能和更大的定制化審美需求。

正如該團隊的研究中所概述的那樣，未來的實驗可以圍繞研究加熱對連續(xù)的熟食打印層之間附著力的影響，滲透性和表面加熱的多波長烹飪，減少熟食和生食打印層之間交叉污染的方法，以及食品冷卻速率的影響。通過對這些東西的進一步探索，研究人員將能夠判斷該技術的商業(yè)化潛力。

雖然雞肉被選作這項特殊研究的對象，但這項技術也有可能被擴展到其他動物蛋白或食品組。研究小組的理由是，通過激光加熱更容易吸收水分的谷物基質，應該會加速烹飪過程中的混合物流失和變色。

3D打印食物的自動烹飪之路

盡管哥倫比亞大學工程師的研究在使用多波長激光器烹飪的方法上很新穎，但也并不是獨樹一幟的，在食品3D打印領域還有其他一些人也在嘗試烹飪方法。

以色列食品技術初創(chuàng)公司SavorEat是其中之一，其Robot Chef食品3D打印機部署了3D打印技術和先進的烹飪方法的組合，以生產植物基的肉類產品替代品。該打印機同時擠壓和烹調植物性蛋白質以形成替代肉類產品，并將于明年在選定的美國大學進行試點，為商業(yè)化做準備。