论文荐读

4D打印技术在食品加工领域中应用的研究进展

作者：

李鑫1* 彭常安1 张爽1 许月明1 王鹏2 徐幸莲2

单位：

1. 芜湖职业技术学院 食品与生物工程学院

2. 南京农业大学 食品科技学院

基金项目：

安徽省高等学校自然科学研究项目（212022AH052210）

摘要&关键词

摘要：4D打印技术是在3D打印基础上的延伸，3D 印刷产品在4D变化的过程中可以产生所需的结构，实现形状、功能的动态改变。4D 打印技术作为新兴的数字化生产技术，在诸多领域具有广阔的发展前景。近年来，4D打印技术在食品加工领域也受到关注并取得一些研究成果，通过4D打印可以得到风味更好、营养价值更高、更具趣味性的新型食品。该文综述了4D打印技术在食品加工领域中的研究进展，包括打印材料、外界刺激、打印制品的变化等方面；最后针对食品的4D打印未来发展面临的机遇与挑战进行展望。

关键词：4D打印；食品加工；打印材料；外界刺激；动态变化

主要结论

4D食品打印技术体现了食品加工新材料、新工艺、新技术的发展方向，具有非常广阔的发展前景。在食品领域，3D 打印实现了产品外观的自由设计和对食物营养的精准控制，4D 食品打印则进一步带来了外形、风味、组织结构或营养价值可调节、可变化的“智慧食品”，充分体现了新材料、新工艺、新技术在食品加工领域的应用，极有可能使得人们的膳食方式发生翻天覆地的变化。

图1 3D打印与4D打印技术原理的对比

目前4D打印技术尚处于研究阶段，未来对4D食品打印技术的研究还应关注以下几点。首先，研发高精度的4D食品打印专用打印设备。目前，4D打印成型大多使用的是3D打印设备，3D打印机在完成4D打印过程中还有很大局限性，存在着打印精度不够、打印设备和材料特性不匹配、完成曲面等复杂几何构型时效果不理想等问题。因此，需要研发4D打印专用的打印机，引入新的数字化模型、算法及智能编程，提高4D 打印食品的精确性和稳定性。第二，开发食品智能材料，并深入研究食品材料的内部结构和外界刺激之间的关系，以更好的控制食物动态变化，增强4D 打印效果。最后，在智能食品材料基础上打印智能产品，还需要不断研发和设计出适应于智能材料的特殊智能结构。建立食品物料与模型结构、形变之间的数学模型，可以更好的指导 4D 打印食品的开发。

团队介绍

团队现有成员9人，是一支具有丰富食品加工生产实践经验、技术研究与服务能力强的科研团队。团队成员中具有博士学位3人，具有硕士学位5人，高级职称7人，中级职称2人。团队近几年主要致力于食品3D与4D打印技术的研究，以为满足我国居民膳食营养需求、食品行业新技术、新产品的研究与开发做出贡献。目前取得相关领域论文成果10余篇，申请专利2项。

第一作者

李鑫，女，硕士，2018年6月毕业于南京农业大学食品科技学院，主要从事肉制品加工方向研究。2018年7月至今就职于芜湖职业技术学院食品与生物工程学院。任职期间，主持省级教科研项目2项，指导学生参加省市级专利大赛获奖3项，指导学生参加创新创业大赛获奖2项，参加省教学能力大赛获得一等奖一项、二等奖一项，以第一作者发表论文10篇。

本文图片来源于文章原文及作者团队。