香港科技大学研发新型食品3D打印机：AI与红外加热技术实现同步烹饪

香港科技大学研发新型食品3D打印机：AI与红外加热技术实现同步烹饪

食品3D打印技术近年来取得了显著进展，而香港科技大学（HKUST）研究团队的最新突破更是为这一领域注入了新的活力。他们开发了一种创新的3D打印食物方法，通过结合人工智能和基于石墨烯的红外加热技术，实现了在打印过程中同步烹饪，不仅提高了效率和精度，还显著提升了食品安全性。

2025年3月14日，来自香港科技大学（HKUST）的研究人员提出了一种 3D 打印食物的新方法，这种方法省去了通常的额外步骤，可以在制作过程中进行烹饪。该方法以题为“Advanced 3D Food Printing withSimultaneous Cooking and Generative AI Design”的论文发表在《先进材料》杂志上。

打印和在线烹饪设备一步步制作 3D 食品的过程。图片来自香港科技大学。

红外加热实现精确烹饪并提高食品安全

香港科技大学食品打印技术的核心是激光诱导石墨烯 (LIG) 红外加热器，它在打印时对每一层进行即时和受控的加热。据研究人员介绍，打印系统可保持表面温度为 278.6°F (137°C)，同时确保侧面温度保持在 221°F (105°C) 或以上。除了精度高之外，打印机的运行功率仅为 14 瓦，远低于传统烤箱和空气炸锅通常所需的 1,000-2,000 瓦。为了评估性能，研究人员测试了一种以淀粉为基础的饼干面团，并使用扫描电子显微镜(SEM) 和 X 射线成像分析结果。

研究结果显示，红外线烹饪的样品保持了一致的内部结构，而烤箱烘烤的样品则会出现膨胀和不均匀的孔隙率。热量分布也得到控制，渗透范围限制在离表面 1-2 毫米以内，从而防止底层过度烹饪。食品安全是研究的另一个重点领域。与使用传统方法烹饪的样品相比，红外处理过的样品细菌生长明显减少。

48 小时后，红外烹饪的食物在212°F (100°C) 的温度下有 0 到 6 个细菌菌落，而烤箱烘烤和空气煎炸的样品则有超过 200 个细菌菌落。研究人员将此归因于在打印每一层时立即暴露在高温下会消灭细菌。除了实验室测试之外，研究人员认为这项技术还可以在商业厨房中实际应用，因为能源效率和精确度在商业厨房中变得越来越重要。

想要提供定制食品而无需复杂流程的餐馆和面包店可能会受益于自动化功能。在医疗保健环境中，严格的份量控制和配料准确性至关重要，打印系统可以为特殊饮食提供可靠的解决方案。3D 打印方法仍处于研究阶段，它为食品的自动化制备提供了一种独特的方法。打印系统采用精确的构造和受控的加热，一步到位，可以为商业和专业食品生产提供更实用的替代方案。

LIG加热膜示意图和扫描电子显微镜图像。图片来自香港科技大学。

食品3D打印机的新发展

香港科技大学的 3D 打印机采用略有不同的方法，加入了现有食品 3D 打印系统的行列。去年，奥地利食品科技公司Revo Foods推出了 Food Fabricator X2，这是一款高通量食品 3D 打印机，专为大规模生产全切肉替代品和其他定制食品而设计。公司声称这是 3D 打印食品的首个工业化生产方法，采用多喷嘴系统，可实现连续制造，同时允许将多种成分组合成精确的结构。凭借高精度挤出技术，X2 3D 打印机可以大规模生产具有定制质地、形状和成分的食品。

早在 2022 年，食品 3D 打印公司Digital Patisserie就推出了 Patiss3，这是一款专为糕点制作而设计的 3D 打印机，目标客户是厨师、餐厅和工业饼干制造商。基于挤压的系统可以打印出毫米级精度的刚性糕点结构。

它使用两种粉末材料，一种结构性无味粉末用于保持形状，另一种可可基粉末用于平衡口味，同时允许用户整合自己的蛋糕面糊以获得定制的质地和口味。这款系统无需使用硅胶和钢制模具，可将盈利能力提高高达 26%。