这张3D打印的鸡胸肉是用Frickin激光烹调的

经过漫长的一天，谁没有想到回家后只需按几个按钮就可以得到一顿热乎乎的、自制的3D打印餐，这是一位数字私人厨师提供的？这可能会使微波炉和传统的冷冻电视晚餐过时。哥伦比亚大学（Columbia University）的工程师们正试图将这一幻想变成现实，根据最近发表在《npj食品科学》（npj Science of Food）杂志上的一篇论文，他们现在已经找到了如何同时3D打印和烹饪鸡泥层的方法。当然，它与《星际迷航》的复制机不在同一水平上，后者可以按需合成完整的食物，但这只是一个开始。

合著者Hob Lipson在哥伦比亚大学经营创意机器实验室，在那里进行了这项研究。他的团队早在2007年就开始使用3D打印技术来打印食物Fab@Home个人制作系统，用于创建具有蛋糕糖霜、巧克力、加工奶酪和花生酱的多材料可食用3D对象。然而，能够同时打印和烹饪食物层的商业设备还不存在。有一些研究调查了如何使用激光烹饪食物，利普森的团队认为这可能是一个有希望的进一步探索的途径。

合著者乔纳森·布卢廷格说：“我们注意到，虽然打印机可以生产毫米精度的配料，但没有同样分辨率的加热方法。”。“烹饪对于许多食物的营养、风味和质地的形成至关重要，我们想知道是否可以开发一种激光方法来精确控制这些属性。”他们使用蓝色二极管激光器（5-10瓦）作为主要热源，还用近红外和中红外激光进行了对比实验，以及传统的烤面包机烤箱。

科学家们从当地一家便利店购买了生鸡胸，然后将其放入食品加工机中，以获得平滑、均匀的稠度。为了避免堵塞，他们移除了所有的肌腱并冷藏了样本，然后将它们重新包装到3D打印注射器筒中。烹饪设备使用高功率二极管激光器、一组反射镜检流计（通过偏转光束检测电流的装置）、定制3D打印的夹具、激光屏蔽和一个可移动托盘，在上面烹饪3D打印的鸡肉。

作者写道：“在最初的激光烹饪过程中，我们的激光二极管安装在3D打印夹具中，但随着实验的进行，我们过渡到一种设置，在这种设置中，激光垂直安装在挤压机构的头部。”。“这种设置使我们能够在同一台机器上打印和烹饪配料。”他们还试验了将打印好的鸡肉密封在塑料包装中后进行烹饪。

结果如何？激光烹调的鸡肉保留的水分是传统烹调鸡肉的两倍，并且在保持相似风味的同时收缩了一半。但是不同类型的激光产生不同的结果。事实证明，蓝色激光非常适合在鸡肉表面下进行内部烹饪，而红外激光在表面褐变和烧烤方面效果更好。对于塑料包装中的鸡肉，蓝色激光确实实现了轻微的褐变，但近红外激光更有效地通过包装使鸡肉褐变。研究小组甚至能够将包装好的鸡肉表面涂成棕色，使人联想起烤架上的痕迹。

作者写道：“毫米级精度允许印刷和烹调一个汉堡包，这种汉堡包的熟透程度从罕见到精致，有花边、棋盘、渐变或其他定制图案。”。“激光产生的热量还可以在密封的包装内烹调和烘烤食物……[这]可以通过减少微生物污染显著延长其保质期，例如，在食品杂货店对包装好的即食食品有着巨大的商业应用。”

为了确保3D打印的鸡肉仍然能吸引人的口味，研究小组向两名味觉测试人员提供了3D打印的激光烹制和传统烹制的鸡肉样品。这并不是一个显著的样本量，但两位味觉测试者都更喜欢激光烹调的鸡肉，而不是传统烹调的鸡肉，主要是因为激光烹调的鸡肉不那么干燥、有弹性，而且质地更令人愉悦。

一名测试人员甚至能够识别出哪种样品是激光烹制的鸡肉，并注意到激光加热时有轻微的金属味道。测试人员告诉研究人员：“有没有去牙医那里做过补牙？”。“他们用激光密封馅料，你会闻到那种味道——有点工业气味，一种普通鸡肉无法闻到的锋利感。”

这基本上是一个原则证明，只涉及鸡的使用，但作者相信该方法可以推广到其他模型食品系统，包括其他动物肉类和谷物。事实上，“激光加热更容易吸收水分的谷物基质也会加速蒸煮过程中的水分流失和褐变，”他们写道。

在未来的研究中，该团队希望研究利用多个激光波长同时实现内部和外部烹饪的方法。他们还想弄清楚如何减少熟食和生食印刷层之间的交叉污染，以及如何开发软件，使用户能够在未来定制自己的3D打印餐。

“我们仍然没有所谓的‘食品CAD’，类似于食品的Photoshop，”Lipson说。“我们需要一个高级软件，让非程序员或软件开发人员能够设计他们想要的食品。然后我们需要一个人们可以分享数字食谱的地方，就像我们分享音乐一样。”

这个故事最初出现在Ars Technica上。