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3D打印案例

三维打印肉类食品产业链分析:多派系参加


发布日期:2020-12-06 来源: 凌云3D


麦当劳和星巴克咖啡等几个餐饮巨头近期大动作发布了植物肉商品,中国知名的金字火腿去于上年十月发布与美国杜邦联合开发的牛羊肉味植物肉饼,植物肉的销售市场上千家锣鼓喧天,好不热闹。对比绿色植物基取代肉的处心积虑,取代肉比赛中的此外一个派系 – 三维打印肉仍在沈潜养兵,这期食品自主创新专题讲座拟细细地分析三维打印肉,在未来可期的销售市场巨变前为领域开展整理。

图:三维打印模型的牛扒 材料来源于:Novameat

三维食品打印的历史渊源

依据Research and Markets的科学研究估计,至2025年,全世界服用三维打印销售市场的复合型增长率将做到32.05%,市场容量将做到4840.04亿美金(注:新冠肺炎产生经济下滑的另外,因感柒而停产的肉制品工业生产也令销售市场闻到了取代肉制品的机遇,将来的三维打印食品发展趋势尚需時间认证)。

三维打印技术运用在食品行业能够追朔至二零零六年康乃尔大学测算生成试验室的Fab @ Home新项目,学员们产品研发出第一台应用高分子材料与增材制造技术(Additive Manufacturing Technology)的食品级打印机,用以打印朱古力、曲奇饼干面糊与芝士等;二0一二年Choc Edge的三维朱古力打印机则是完成了三维食品打印机的商业化的;二零一三年,父子俩档初创公司Modern Meadow尝试以三维生物打印技术生产制造人造肉,宣布打开了三维打印技术被运用于取代肉生产制造的跑道(注:因为项目投资与经济效益考虑,Modern Meadow现阶段早已变为致力于高些价格的人造革)。一直来到2018年,风云变幻的绿色植物基取代肉热潮则催产了三维打印的植物肉,意味着公司是Novameat与Redefine Meat。

三维打印肉能处理什么难题?

养殖业长期性释放出来甲烷气体(甲烷气体的法律效力比二氧化碳高20到30倍),被觉得是全球暖化的关键元凶,地球上接近30%的无冰表层被开荒用于牧畜,是山林采伐、土地退化、水源污染和土地荒漠化的较大 缘故。伴随着世界人口不断发展,****谷物及农牧业机构(FAO)可能,2050年全世界对肉的要求将比如今提高70%。

养殖业随着着动物褔利与社会道德难题,依据FAO统计分析,人们一年喂养和屠宰560亿只陆生动物以供服用。养殖业为了更好地加速动物生长发育,通常应用儿童生长激素,为了更好地防止动物感染病毒,更长期性药物滥用,造成 全部地理环境的病菌出現转变。作为食物网终端设备的人们陷入抗菌素和激素类药物加上化学物质超标准的风险性。

取代肉的兴起被视作旋转传统式养殖业的关键一步,对****趋比较严重的全球暖化难题,防止动物****,更能防止人们长期性服用喂养动物的健康风险。

三维食品打印的优点

食品工业生产加上过少的人力添加剂、防腐剂和别的化合物,三维食品打印应用新鮮的食物制做各种各样食物,并且还能够更严苛地操纵食品的分量,进而降低过多服用,推动更健康的饮食方法。

食品生产加工仅拿取一部分的动物位置或激光切割原材料后将边角余料丢掉,导致过少的消耗,三维食品打印能够根据仅应用所需量的原材料制做食品来降低消耗。

三维食品打印能够对食材的材质和组成开展随意转变,运用在老年人病人和别的咽喉不适病人能够提升她们的食品挑选,改进进餐状况。一样地,还可以运用在独特食品的生产制造上,比如:军工用食品,外太空食品等。

三维打印肉的独特解方

抛开中国存有已久的素牛排、素鸡等类目,新入的取代肉竞争对手绝大部分是肉沫和肉渣为行为主体的各式各样商品,包含:汉堡肉、腊肠、包裝搅肉等。再看一下东西方全国各地饕客针对植物肉的评头品足,“吃不上肉的口味” 、“缺乏真汉堡肉排的密不可分口味” 、“肉排绵软非常容易坍塌”,非素餐的顾客针对肉的执着不只是味儿,也有那类大口咬下肉的与众不同口味与嚼劲。

图:顾客针对绿色植物基取代肉的一部分评价

在取代肉的新兴经济体中,一部分权威专家与创业人将三维打印技术运用在取代肉行业,意在处理取代肉的材质与口味难题。味儿、材质、外型和营养成分特点是取代肉是不是能取得成功模拟仿真的四个因素。现阶段,绿色植物型汉堡早已把握了味儿,黄豆挤塑机早已使口味获得了把握,可是非常少人可以另外完成。而三维打印肉较大 的自主创新之处就在纹路,造就出具备与肌纤维同样材质的微化学纤维。

大部分纯豆干在加工过程上都应用传统式的食品挤塑机,这一般没法生产制造肌肉纤维或“激光切割肉粒”的代替品,这代表着该类生产商一般务必以黄豆和玉米面条为原材料。 三维打印机公司则宣称,根据应用她们的技术,以绿色植物为基本的领域将可以防止这类成份,并应用大量的化学纤维选择项,比如豌豆蛋白和稻米蛋白质。

除此之外,产业化生产制造也是绿色植物基取代肉的最强霸主,Impossible Food和Beyond Meat都曾一度在方式拓展地另外应对生产量无法跟上的窘境。因而导进三维打印技术或许能提升现阶段取代肉产业化生产制造的短板,从而推动取代肉价格波动,以与真肉一较高下。

三维打印肉的技术派系

三维打印肉主要是将增材制造加工工艺运用在”肉制品”生产制造,应用独特制取的可食黑墨水,历经三维打印机逐点逐级积累累加产生三维的”肉粒”,以造就食品挤塑机( food extrusion machine)无可比拟的成坨肉质地。反复推敲起來,三维打印肉的技术差别关键反映在三维打印机与黑墨水上。

正好似取代肉销售市场有植物肉(plant-based meat)与塑造肉(cultured meat)二种不一样的路经,三维打印肉也是有。选用绿色植物基黑墨水的植物肉与选用生物黑墨水的塑造肉都有拥护者。前面一种是由扁豆、黄豆、玉米、薯仔、藻类提取物等各式各样大豆蛋白融合植物油脂、谷氨酰胺转氨酶(TGase)、果胶等添加剂构成,意味着公司包含:Novameat、Redefine Meat;后面一种则是由活物动物干细胞美容所塑造的自体通讯卫星体细胞与细胞培养液所组成,意味着公司包含:变为辛勤耕耘人造皮革销售市场的Modern Meadow与在外太空打印塑造肉的Alpha Farms。

一般而言,应用生物黑墨水的三维打印技术被称作三维生物打印技术。从活著的动物的身上取下可拷贝的干细胞美容,并从这当中分离出来出自体通讯卫星体细胞,在操纵自然环境下给与饱含营养成分的细胞培养液便于体细胞拷贝繁育,随后将这种体细胞与栽培基质和营养元素混和成生物黑墨水放进生物打印机打印机墨盒中,生物打印机将生物黑墨水依设计图纸逐级层叠成具生物相溶性的生物支撑架,再将体细胞分派到生物支撑架上,最后产生机构状的活物三维构造。

之后将机构放进生物管式反应器中,并给与低頻刺激性以使肌肉纤维发展趋势、焊接。应用三维生物打印的塑造肉大部分具备真肉的一切感观感受,但能防止养殖业的資源耗费与宰杀动物的人道主义异议,因而被寄托很高的希望,殊不知三维生物打印肉的技术繁杂,另外融合了三维打印与机构水利学,必须巨大的资金分配与冗杂的开发设计時间,商业化的的过程迟缓。

因而,当绿色植物基的取代肉踏入C位将销售市场炒的火爆时,本来刻苦钻研于三维生物打印与机构水利学的Giuseppe Scionti也注意力不集中了,于2018年开创了Novameat,以自己产品研发的支撑架创设技术(scaffolding technology)融合绿色植物基的黑墨水打造出植物肉,吸引住了千家创业人竞相资金投入三维打印植物肉技术开发设计,由于这种应用绿色植物基的三维打印机比应用活物生物机构的竞争对手更早见到商业化的的概率,在现如今这一时光好像更为具体。

俄罗斯科学院食品系统软件联邦政府研究所的专家学者Nataliya A. Gorbunova近期发布了一篇毕业论文,讨论整理了三维打印增材技术两者之间运用在取代肉生产制造的概率。 三维打印食品行业常见三种打印技术:热熔化层积(FDM,fused deposition modeling)、黏合剂喷涌成型(PBP,powder binder printing)、雷射粉末状煅烧(SLS,selective laser sintering),在其中還是以挤压成形式的技术(FDM)最广泛适用打印肉。

危害包装印刷构造的几何图形精密度的重要主要参数是喷头速率、喷头直徑、喷头高宽比(喷头和用以堆积的服务平台表层和/或上一打印层的高宽比差)、挤压速度和添充百分数。但除开设备自身,还能够通过更改气孔率及其图案设计和调节黑墨水秘方(防腐剂和黏合剂)来更改纹路。以前有科学研究工作人员在火鸡肉汁中添加谷氨酰胺转氨酶与熏肠人体脂肪做为黑墨水,打印出去的三维肉在味儿和材质上都是有明显的改进。

“三维打印肉”企业全览

表:三维打印肉公司基本资料

表:三维打印肉公司商品信息

根据crunchbase数据库查询与信息公示,大家列举了7家与“三维打印肉”有关的几个企业,这种企业中一些是以三维打印技术为产品卖点,一些则是生产制造能够作三维打印肉的原材料,与三维打印息息相关的水平则依企业有一定的差别。除开来源于英国的Modern Meadow,别的企业都坐落于三维打印肉的名镇 – 欧州,在其中3家是来源于以自主创新治国的非洲,意大利、德国、西班牙则都有一家。

由技术路经讨论,这种企业中有4家自主开发设计三维打印技术与黑墨水秘方,3家则是致力于取代肉(蛋白质)的原料产品研发,三维打印技术采用外籍球员合作方式,趣味的是,其中2家都看中了外太空食材的潜力,各自与乌克兰三维打印公司和欧州太空总署协作。

原料层面,4家公司是以活物干细胞美容取样,随后开展拷贝和培养,2家是以大豆蛋白为主导,1家则是以空气中获取出二氧化碳后,再与水、营养元素和维他命融合做成非动物性蛋白质。

7家公司成立的時间跨过二零一一年至2018年,特别注意的是,2家从业三维打印植物肉开发设计的公司Novameat 和Redefine Meat都创立于2018年,它是在绿色植物基取代肉公司异彩纷呈后的事,再细心反复推敲其运营模式,俩家公司有志一同,预估先与饭店协作发布三维打印肉餐食,然后与肉类食品代理商和零售商协作发布,并将出示全套三维打印肉的解决方法,包含:三维打印机器设备、三维 肉类食品模型系统软件与绿色植物基黑墨水秘方。 Novameat和Redefine Meat卖的可确实并不是肉,只是新起饮食搭配的浪潮下的自主创新生产制造计划方案。

从股权融资视角看来,7家公司吸引住了近9000万美金的项目投资,关键集中化在塑造肉技术型公司,相比于商品早已面世的植物肉公司,股权融资额度偏小,集中化在A轮之前,总体股权融资额度加总还落伍于植物肉吸钱前四强(请详细35斗“人造肉”头部企业汇总:11家企业融资总金额12.8亿美金,大部分为大豆蛋白肉)。

引人注目的是,唯一的C轮公司Modern Meadow早已转为作人造革,或许是人造革销售市场利多,或许是取代肉制品市场需求过高,又或许技术繁杂的培养肉面世全过程悠长,但非常值得幸运的是,金融市场刚开始注意到三维打印定义公司,7家公司近期一轮股权融资都会一年内进行,在其中5家公司集中化在今年第四季。

风险投资机构层面,坐落于美国华盛顿的New Crop Capital和来源于伦敦致力于取代蛋白质及自主创新食品项目投资的CPT Capital项目投资了目录中好几家公司,俩家风险投资机构另外项目投资Aleph Farms外,也各自压宝Novameat和Redefine Meat。

别的知名风险投资机构淡马锡Temasek、今日资本Sequoia、创业投资教父3约翰· 蒂尔(Peter Th iel)创建的Breakout Labs等也现身投资人名单,此外,大型企业旗下的战略投资机构也纷纷看好此投资方向,包括:德国医药巨头默克Merck旗下的M Ventures、化工巨头Evonik旗下的Evonik Ventrue Capital、嘉吉Cargill、瑞士最大零售商Migros Swiss旗下的M-Industry、德国最大的家禽公司PHW Group等。

  案例:Novameat

  组织工程和生物医学专家Giuseppe Scionti在巴塞罗那的加泰罗尼亚理工大学(UPC)使用生物印刷技术制作不同的组织已经工作了十多年。在他的一个项目中,他创建了人耳的原型。他很快意识到该纹理几乎完全类似于人体组织的实际纹理,如果三维打印机能够很好地模仿人体组织,那么也可以生产出具有与动物组织相同质地的肉类替代品。于是他在2018年6月离开学系,申请这项技术的专利,并继续创Novameat。

  Novameat专利的微挤压技术能够生物入侵高度蛋白质化的植物基成分,并在微米和纳米水平上对其进行加工,从而获得可模仿多种整个肌肉。对于Novameat来说,使用三维打印是达到目的的手段,而不是目的本身。 三维打印机的优点是可以精确控制食品的质地和外观。使用自动技术的另一个优势是能够以非常低的单价快速迭代新的原型版本,并个性化产品的口味、质地和营养特性。 Novameat的商业模式是由微型挤出技术开始,发展更大型的机器设备将其技术商业化,为植物肉制造商提供工具,以从多种成分中创造出不同的质地,以模仿几种肉类和海鲜。

  使用由大米、豌豆、海藻等植物蛋白合成的红色糊状物为墨水配方,Novameat已经于2019年开发出现今最像的的植物基牛排,在新冠肺炎的居家工作期间,工程师更提早开发出植物基猪肉原型,另外计划在2021年春季推出植物基鱼类原型。

  图:Novameat的2.0版植物基牛排图:Novameat的植物基猪肉串

  案例:Redefine Meat

  总部位于以色列的Redefine Meat(前身为Jet-Eat)认为当今的食品工业缺乏工具和技术来应对寻找替代肉的挑战。这家初创公司正在研究一项技术,该技术将生产基于植物的肉类替代品,更确切地说是使用天然和可持续成分的牛排、烤肉和炖菜。他们的方法结合了专有的三维打印技术、数字建模和基于植物的食品配方,从而为消费者提供了新的肉类选项。

  Redefine Meat 目前已经在以色列小范围地测试了植物基打印肉,并计划2020 年在欧洲多家餐厅中推出,但价格暂时还比传统肉类贵不少,每公斤要价28 英镑(约合250 人民币),但Redefine Meat 相信最终3D 列印肉会比传统肉类要便宜。

  Redefine Meat的目标不是开发一种新的食品,而是要引进一种新的食品技术,该技术将成为快速引入当今尚不存在的新型和高级肉类替代品的平台。 Redefine Meat预计将于2021年推出这些机器,不仅提供一种产品,还提供广泛的功能。

  图:Redefine Meat透过餐厅菜肴展现将三维打印植物性牛肉

  案例:Alepha Farms

  Aleph Farms和俄罗斯生物打印公司3D Bioprinting Solutions合作,2019年9月在了俄罗斯国际太空站成功完成了在太空进行肉类生物打印的实验,该实验包括使用3D Bioprinting Solutions的生物打印技术来打印小型肌肉组织。概念验证试图评估在零重力环境中远离土地和水资源的情况下生产肉类的潜力。

  为了制作实验室出产的肉,Aleph Farms首先通过小活检从牛身上提取细胞。然后将细胞放入营养液中,以模拟牛体内的环境,细胞在受控环境中长成一小块牛排。 Aleph Farms自认是唯一一家能够制造包括肌肉纤维和血管在内的全质地肉的公司。

  图:三维打印培养肉流程

  结语:未來食物的科幻大片

  用一段GlobalData食品记者安迪·科恩(Andy Coyne)的话作结:当我们想到三维打印和肉类,那可能是未来的某个阶段,人类在实验室中制造牛排,充满了科幻感。然而,透过三维打印,以植物为基础的替代肉行业将拥有更多的纤维选项,例如豌豆蛋白和大米蛋白,并拥有更近似于真肉的口感。 三维打印公司正处于解决植物基替代肉行业问题的风口浪尖,而这是先前他们专注于完善三维打印技术时没有预见到的。

  值得注意的是,不论是植物肉、培养肉或三维打印肉,人类创造了新的食物类别,现行的食品行业规范,如食品标示与法规等也迎来全新的挑战,在技术、资本、市场的推动之下,一个全新的食物系统正在建立之中。


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