SUTDの研究者は、食品印刷の構造と外観を改善するために、マルチマテリアル3D印刷技術を最適化しました。

SUTDの研究者は、食品印刷の構造と外観を改善するために、マルチマテリアル3D印刷技術を最適化しました。
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-9-2 11:40 に最後に編集されました

2024年9月2日、Antarctic Bearは、シンガポール工科デザイン大学(SUTD)の研究者グループが、3Dプリント技術を通じて食品の自由な生産とカスタマイズを実現する新しい方法を開発したことを知りました。このアプローチは、食品の栄養成分を個々の食事のニーズに合わせて調整し、食品の美観を高め、食品の食感を変えることを目的としています。

△A) 2 つのノズルで線を印刷するには、ノズルの位置を切り替える必要があり、位置ずれにより印刷された線が同一直線上にはなりません。この特別に設計されたノズルは、改行のない線を印刷します。 B) 製作したY字型ノズルの画像。 C) Y字型ノズルを使用して3Dプリントされた食べられるQRコード 主任研究者でシンガポール工科デザイン大学の准教授である橋本道直氏は、「3Dプリントされた食品は、栄養成分をカスタマイズしたり、見た目に美しい料理を作ったり、個人の食事のニーズに合わせて食感を調整したりすることができます」と述べています。

△この研究は、「マルチチャネルノズルを使用したマルチマテリアル直接インク書き込み3Dプリント食品」というタイトルでFuture Food誌に掲載されました(ポータル)
技術研究開発の背景

おから、オレンジの皮、昆虫タンパク質などの再利用食品の中には、その見た目や由来が原因で食欲を抑制してしまうものも少なくありません。研究者たちは印刷パラメータを調整することで、これらの珍しい食材から食用で栄養価の高い成分を抽出し、見た目も味も満足できる食事を作り出すことに成功した。さらに、摂食障害や嚥下障害のある人は、食事体験を個々のニーズに合わせて調整することで、食習慣を改善することができます。

他の研究者はチョコレート、牛乳、ゼラチン、植物由来のインクを使用して食品を印刷することに成功していますが、これらのアプローチは一般的に単一の材料に限定されています。シンガポール工科デザイン大学の主任研究員リー・チェン・パウ博士は、既存の方法では材料間のシームレスな移行を実現するのが難しく、印刷が断片化され、機械印刷プロセスの複雑さが増すと述べた


新しいマルチマテリアル3Dプリント技術により、食品の自由な生産とカスタマイズが可能に

リー博士は次のように付け加えた。「当社の技術は、プリントされた構造や外観を損なうことなく、さまざまな材料で構成された食品を 3D プリントするために使用できます。個人の食事要件を満たす食事、見た目に美しい料理、食べられる QR コードなどのインタラクティブな食品体験を作成するために使用できます。」

一般的なアプローチの 1 つは、複数のノズルを使用してさまざまな食品成分を封じ込めて排出することです。この方法では、印刷プロセス中に精密な機械設計とノズルの位置合わせが必要であり、異なる材料が重なり合う界面が十分に連続していない可能性があるため、印刷時間が長くなります。橋本准教授と彼のチームは、マイクロ流体工学からインスピレーションを得て、別のアプローチを好みました。このアプローチでは、2 つの入口と 1 つの出口を使用し、印刷段階の前にフード パイプラインを統合することで、複数のノズル間の切り替えの複雑さを簡素化します。

しかし、流体はそれぞれ異なるレオロジー特性(流動性や粘度など)を持っているため、バッチ入口への逆流などの複雑な状況が頻繁に発生します。たとえば、粘度の高い歯磨き粉を絞り出すと、水を供給するチャネルに逆流する可能性があり、材料の混合と最終的な印刷結果に影響を及ぼします。

△研究者らは、2つの異なる食品インクチャネルから同時にインクを押し出すことができるY字型構造のプリンターノズルを設計しました。この課題を克服するための最初のステップは、プリンターのY字型ジョイントの出口を広げて、押し出すのに大きな力が必要な高降伏応力の食品成分インクに対応することでした。この改良により、流動抵抗が減少し、インクがプリンターの間違ったチャネルに入るのを防ぎます。

さらに、食品インクの変換の遅延も考慮する必要があります。インクスイッチの位置が印刷ノズルではなくなったため、研究者は印刷アルゴリズムにオフセットを実装しました。これにより、レオロジー特性が大きく異なるインクをシームレスに連続使用でき、逆流を最小限に抑えることができます。チームは、より多くの入口に対応し、商業的な拡張性を実現するために、設計とテクノロジーをさらに最適化したいと考えています。



マルチマテリアル、ノズル、食品

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