大廚也能定制，哥倫比亞工程師用機(jī)器人激光器烹飪3D打印雞肉

導(dǎo)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(guān)系。但你有沒有想過會(huì)有這么一天，僅憑一臺(tái)機(jī)器便可以做出媲美大廚的絕味美食，幫你實(shí)現(xiàn)定制“大廚”的愿望。當(dāng)我們疑問于3D打印肉類未來前景如何的同時(shí)，卻已經(jīng)有人展開了對(duì)3D打印肉制品自動(dòng)化烹調(diào)工藝的研究。

2021年9月23日，南極熊獲悉，哥倫比亞大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的工程師們嘗試開發(fā)了一種用軟件控制的機(jī)器人激光器烹飪3D打印雞肉的方法。關(guān)于這項(xiàng)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(xiàng)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(guān)論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41538-021-00107-1

機(jī)械工程教授Hod Lipson領(lǐng)銜下的創(chuàng)意機(jī)器實(shí)驗(yàn)室的 "數(shù)字食品 "團(tuán)隊(duì)通過將生的3D打印雞肉組織暴露在藍(lán)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(diào)的3D打印樣品與爐子烹調(diào)的肉類相比，評(píng)估其烹調(diào)深度、色澤發(fā)展、水分保持和味道差異。

Lipson實(shí)驗(yàn)室的博士生、該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Jonathan Blutinger說："我們注意到，雖然打印機(jī)可以生產(chǎn)出毫米級(jí)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(duì)于許多食物的營養(yǎng)、風(fēng)味和質(zhì)地發(fā)展至關(guān)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?！?/div>

用激光烹飪3D打印食品

Lipson的實(shí)驗(yàn)室自2007年以來便一直在進(jìn)行3D打印食品的實(shí)驗(yàn)，在這段時(shí)間里，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)展到開發(fā)多成分打印。現(xiàn)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(zhì)地和味道方面與傳統(tǒng)烹飪的肉類達(dá)到一致。

研究團(tuán)隊(duì)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(lán)激光和紅外激光下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)藍(lán)光更有利于烹飪雞肉的內(nèi)部，而紅外光則最適合使肉的表面變焦黃。

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

他們?cè)谶@個(gè)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(xiàn)近紅外光能夠通過包裝使食物變色和加熱。

工程師們?cè)u(píng)估了烹飪過程的幾個(gè)參數(shù)，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(tuán)隊(duì)觀察到，激光烹飪的雞肉結(jié)構(gòu)比爐子烹飪的雞肉結(jié)構(gòu)收縮率低了50%，同時(shí)保留了兩倍的水分含量。

據(jù)報(bào)道，激光烹調(diào)的3D打印樣品還顯示出與傳統(tǒng)烹調(diào)的肉類相似的味道，該研究的兩個(gè)盲品測(cè)試者更喜歡激光烹調(diào)的肉類，而不是傳統(tǒng)烹調(diào)的樣品。

△一個(gè)3D打印的雞肉樣品正在被藍(lán)色激光熟化。照片來自Jonathan Blutinger/哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院

△多波長激光烹飪。a、5瓦藍(lán)光激光照射雞肉的截面圖（藍(lán)色箭頭），圖形顯示藍(lán)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(duì)紅外光的吸收。樣品表面對(duì)紅外光的吸收。由于激光功率的差異，5W藍(lán)光激光器在同一個(gè)路徑上進(jìn)行了兩次傳遞(總曝光時(shí)間=100秒)，8W紅外激光器在樣品上曝光一次，循環(huán)時(shí)間為63秒，以確?？偰芰渴呛愣ǖ腸 在密封包裝內(nèi)用9W近紅外激光器（黑色圓筒）對(duì)薄切雞肉進(jìn)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(dāng)于PS出的食物？

雖然Lipson和Blutinger對(duì)他們的激光烹飪技術(shù)的可能性持樂觀態(tài)度，但所使用的硬件和軟件組件技術(shù)水平還是相當(dāng)?shù)偷?。這對(duì)夫婦還注意到，他們?nèi)狈σ粋€(gè)可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)來支持該技術(shù)，在擴(kuò)展新型技術(shù)加工能力的同時(shí)也讓他們產(chǎn)生了思考。

Lipson說："現(xiàn)如今我們所不具備的是所謂的'食品CAD'程序，這有點(diǎn)像食品的Photoshop。我們需要一個(gè)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(shè)計(jì)出他們想要的食物。然后，我們需要一個(gè)人們可以分享數(shù)字食譜的地方，就像我們分享音樂一樣。"

Blutinger補(bǔ)充說："食物是我們所有人每天都在接觸和個(gè)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(gè)性化，這似乎是理所應(yīng)當(dāng)?shù)氖虑?。

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

正如該團(tuán)隊(duì)的研究中所概述的那樣，未來的實(shí)驗(yàn)可以圍繞研究加熱對(duì)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(duì)這些東西的進(jìn)一步探索，研究人員將能夠判斷該技術(shù)的商業(yè)化潛力。

雖然雞肉被選作這項(xiàng)特殊研究的對(duì)象，但這項(xiàng)技術(shù)也有可能被擴(kuò)展到其他動(dòng)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(zhì)，應(yīng)該會(huì)加速烹飪過程中的混合物流失和變色。

3D打印食物的自動(dòng)烹飪之路

盡管哥倫比亞大學(xué)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(dú)樹一幟的，在食品3D打印領(lǐng)域還有其他一些人也在嘗試烹飪方法。

以色列食品技術(shù)初創(chuàng)公司SavorEat是其中之一，其Robot Chef食品3D打印機(jī)部署了3D打印技術(shù)和先進(jìn)的烹飪方法的組合，以生產(chǎn)植物基的肉類產(chǎn)品替代品。該打印機(jī)同時(shí)擠壓和烹調(diào)植物性蛋白質(zhì)以形成替代肉類產(chǎn)品，并將于明年在選定的美國大學(xué)進(jìn)行試點(diǎn)，為商業(yè)化做準(zhǔn)備。