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2019
08/15
09:26
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  • 硅谷Live / 实地探访 / 热点探秘 / 深度探讨


    各位小伙伴,早饭都吃过了吧?不知大家有没有想过在自己家的厨房,一边3D打印牛排,一边煎牛排的场景?小探最近就在Seedland发起的SEED AWARD北美赛区复选上碰到了一个老爷爷,他就在自己的实验室里打印牛排,回家做给儿子吃呢!


    小探表示,啊,也好想在家打牛排吃啊……这到底怎么回事呢?那我们就从这个老爷爷说起吧。


    (3D 打印肉品 ,图自网络)


    3D打印牛排的发明是个意外


    鲁宾斯基博士是加州大学伯克利分校的教授, 他于1980年开始教学, 主要研究方向包括生物医学工程和生物技术中的热量和质量传递,并拥有多项专利。


    鲁宾斯基博士很早就对3D打印技术产生了兴趣,但主要是在医学方面。早在2019年1月14日,美国加州大学圣迭亚戈分校就利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,成功帮助大鼠恢复了运动功能。

     鲁宾斯基教授,图自加州大学伯克利分校官网)


    鲁宾斯基博士想更进一步,打印出人体器官,以解决医学上的需求,比如说肾脏打印。要是能打印出活的肾脏的话, 大家就再也不用为肾衰竭需要找合适的肾来换而沮丧了。


    为了实现这个理想,鲁宾斯基博士花了多年心血潜心研究。他曾试图先打印出一个肾脏框架,再在框架里填满活跃的生物细胞,并给与适当的化学条件来促使这些活细胞生长。


    可是问题来了,整个打印框架的过程需要5个小时,在这个过程中,逐步填满的生物细胞由于氧化的原因,无法生存。还有一个问题是,3D打印技术还没有到打印血管或者神经的地步(直径太小)。


    然而意外的,鲁博士通过液氮冷冻技术一层一层打出了可以黏在一起的肉片。虽然这些肉细胞不能存活,打出来的肉片叠加起来却和我们的可食用的肉看上去没什么区别。


    然后,高潮来了。可能是液氮冷冻技术打印起来的肉,让鲁博士觉得和菜市场里卖的肉似曾相识,鲁博士脑洞一开,决意转!战!食品市场!


    这就是 RS3Dprint 项目的起源。


    (鲁博士实验室3D打印肉中,图片由RS3Dprint提供)


    那打印出来的肉长啥样子呢?下面这样:


    (最终3D打印出来的肉 ,图片由RS3Dprint提供)


    (煎出来的肉,图片由RS3Dprint提供)


    大家一定很奇怪,吃个肉,为什么还要多此一举呢?杀猪宰羊不就行了吗?小探现在就带大家来了解为什么这个3D打印肉片是一个伟大的发现。


    为什么3D打印肉片是个伟大的发现?


    对3D打印有点了解的童鞋都知道,打印出来的材料是一层一层叠加的。由于没有东西链接打出来的材料,材料很容易就散架了。意外的是,这种可以让打出来的肉随时散架的特性却要拯救不少人呢!


    1、满足特殊病人的需要


    据美国健康访谈调查表示,美国一年内估计有944万成人有食物吞咽问题。在这些患者中,大约28%的患者报告他们的吞咽问题是中度到严重。中风是最常报道的病因,其次是各种神经系统病和头颈癌。吞咽问题影响的平均天数为每年139天。


    该研究得出结论,每25个成年人,就有一个有吞噬问题。而这群患者中,只有一小部分人寻求外界帮助。


    这是什么概念呢?也就是说在美国3.2亿人口中,有上千万人患有吞咽困难,相当于每天超过3800万餐和每年130亿餐。

     

    除此之外,还有数百万人可以短期获益于3D打印餐。例如,每年有超过4000万的住院手术,因此,在许多情况下从手术中恢复的患者难以咀嚼或吞咽,并且可以从营养餐中获益。

     

    大家想想,这些患者只能靠喝粥或者引用液体食物来帮助食物吞噬。味道单一不说,很多我们从肉里获得的蛋白质这些病人都无法享受到。再加上没有咀嚼食物的过程,何谈享受美食的快感呢? 


    鲁博士的3D打印出来的肉可以和我们平时吃到的肉一样好吃,但是一到喉咙自己就化了,这样再难下咽的食物都可以被所有人享用。


    此外,3D打印过程还允许多种成分的组合。虽然牛肉和羊肉等各种肉类可以混合在一起并印刷,但 RS3Dprint 也成功地印制了牛肉/蔬菜和牛肉/水果组合。这种将肉和水果/蔬菜大量生产成小吃的组合将为世界开辟新的食品市场。

     

    也许会有童鞋质疑,要是打印的很慢,打得再好也不现实呀。


    大家知道,传统3D打印就像盖房子一样,砖块是一层一层的,在xyz轴上一个砖块一个砖块的盖,最后形成一个房子,因此速度很慢。


    目前,鲁博士设计了一个连续移动的底座来节省Z轴上的打印。在XY轴上,他构建了一个连接到25 cl注射器的单喷嘴打印机,该注射器可在连续移动的底座上打印。注射器系统具有容纳任何体积的八个注射器的能力,以此实现量变。目前,打印速度目前已达到1毫升每分钟。


     (打印机设计以及打印过程,图片由RS3Dprint提供)


    虽然3D打印的速度比生产热狗慢,但产量和产品种类的回报率呈指数级增长。在十头打印机上,当前流速为1毫升/分钟,RS3D每小时可打印60毫升,在可比较的零食价格上,这相当于42美元的美国产品。由于输入材料和加工量等于或低于每磅售价4美元的热狗,3D打印肉类零食的潜在收入要高得多。

     

    此外,鲁博士还发明了低温石墨印刷术和冷光刻法两项专利。低温石墨印刷术可使RS3Dprint印刷多层肉块。冷光刻法是堆叠多层生物材料同时将碎片冷冻在一起的过程。


    这两项专利具备两个优点:第一个是保护生物材料免受腐败,第二个是将所有纤维沿同一方向以形成连续的肉块。结合低温光刻技术和单层3D打印肉的大规模生产,RS3D可以为肉类生产商提供价值更高的肉类产品。


    (图片由RS3Dprint提供)


    2、解决食物浪费的社会问题


    据 RS3Dprint 研究报告表示,每年有三分之一的蔬菜瓜果或者肉类都因卖相不佳而在进入市场前就提前被淘汰了。不好看的蔬菜瓜果还可以用去打果汁以做副产品,但是不好看的肉类就没有那么幸运了,经常都是遭到浪费的结局。RS3Dprint解决了这一大浪费问题。其实很简单,3D打印原材料本来也是要准备成粉末状态,所以不管长成什么样的肉制品,磨成粉末了也都是一样的。


    3、可以给战士或宇航员提供更好的食物来源


    美国的军费开支约占政府总预算的54%。这相当于每年5985亿美元的支出。虽然这个预算涵盖了从火腿到手榴弹(后者价格较高)的所有内容,但军费开支在美国是一个真正的经济引擎。从食品到天然气,医药,从学校到核武器,作为美国经济中最大的自由支配消费者,这显然是3D打印食品的市场机会。


    3D食品印刷技术已成为一种创新解决方案,适用于政府垂直用于军事和空间研究的重要应用。事实上,在2012年,政府花费了150万美元开发了一种特殊的新型卷起牛肉干。这就是3D打印可以轻松实现的规模。MREs(用餐,Read-to-Eat)是战场部队持久的蛋白质。MRE提供灵活性和多样性来定制膳食以满足个别士兵的营养需求。


    美国国家航空航天局也非常看重3D打印创造营养和可持续食物的能力。航天局现在正在测试将这种粮食生产创新纳入深空任务的方法。他们向系统和材料研究公司提供了125,000美元,用于制造原型3D食品打印机,并将测试其在长途飞行中喂养宇航员的能力。


    (各类MREs,图片来自网络)


    百花齐放的3D打印市场


    其实,不要小看3D打印食物,该领域已有多项发展。全球有多家初创公司像BeeHex、Foodini和Jet-Eats都可以打印单品食品,如比萨饼,巧克力和面包等。


    Jet Eat 是以色列一家初创公司,通过开发3D打印技术以使用植物配方生产肉类替代品来破坏纯素食品市场。该公司成立于2018年初,其产品目标是到2020年进入市场。目前Jet Eat已经从天使投资者那里获得了资金。该公司最近赢得了欧洲食品加速器网络竞赛。


    BeeHex 是一家美国初创公司,成立于2016年1月,总部位于俄亥俄州哥伦布市。BeeHex从美国国家航空航天局(NASA)的125,000美元项目中脱颖而出,制作披萨又名“天空中的馅饼”。由于Donatos Pizza,该公司最近筹集了100万美元用于进一步开发其Chef 3D打印机。BeeHex的挤出机使用气动系统来沉积可食用材料层,使用填充了不同成分的墨盒,如面团和酱汁。他们的网站声称拥有大批量3D食品印刷技术的商业应用产品。


    Natural Machines 成立于2012年11月,正在开发Foodini,这是目前唯一一款3D食品打印机,声称它可以使用新鲜原料制作任何客户想要的东西。该公司表示,Foodini采用人工智能和计算机视觉来监控和优化每道菜肴。打印机还连接到互联网,内置触摸屏界面,用于3D打印食品。


    (3D 打印出来的各类套餐,图片来自网络)


    市场整体趋势向上走,竞争也越来越激烈,这导致每一家公司都努力创新和寻找最合适的市场。


    不过,小探还是对 RS3Dprint 的未来很有信心的。很简单,虽然其他公司是3D打印食品,但 RS3Dprint 是唯一专注于特殊人群高价值肉类产品批量生产的公司,加上其特殊的冷冻和堆叠材料的技术,使其已经在3D打印食物的领域有了不可替代的竞争性。


    想象在不远的未来,我们可以给肉里掺杂各种好吃的调料,营养的维生素,以及叶绿素和纤维高的蔬菜,真正进入一个食品由我们自己把控的时代,大家觉得,当那个时代到来,你会愿意吃3D打印的食物吗?


    想了解更多关于3D打印的进展,可以查看硅谷洞察此前文章:

    3D打印出活体心脏,AI让你体验登月!|技术前沿洞察

    担心鞋子开裂?3D打印能让材料自我修复了!| 技术前沿洞察

    报告女王陛下,我找到了可以吃的塑料杯!


    本文作者:Joanna Hou
    微信ID:Joaannaisaflyrabbit

    作者简介:

    毕业于哥伦比亚大学物理系,

    硅谷大数据科学家,

    喜欢探险和研究新产品




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