[發明專利]一種食用材料膨化三維打印方法

在審

• 申請號: 201910780902.4
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110326808A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 喬玉鵬;吳楠;陸蘊香
• 申請（專利權）人: 貴州師范大學
• 主分類號: A23P30/30
• 分類號: A23P30/30;A23P30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 貴陽春秋知識產權代理事務所(普通合伙) 52109
• 代理人: 楊云

一種食用材料膨化三維打印方法，涉及三維打印技術領域，通過三維軟件設計三維數字模型，采用三維打印軟件對該三維數字模型進行切片處理，根據模型的高度生成多層二維數據片層，對每層二維數據片層分析形成加工路線；采用微型膨化器按照所述加工路線將食品原料膨化成型；三維控制平臺將根據出絲直徑自動調整膨化器出口與最新生成面之間的間距并完成打印噴頭的提升動作，最終形成三維的食品結構。本發明將傳統的食材膨化加工方法與新興的三維打印技術相結合，是具有環保特性的食品類原材料加工方法，通過該方法可獲得低成本、易儲存、比強度較高，以及無害傳遞的食品三維結構。

技術領域

本發明涉及材料與工程科學、綠色制造與再制造、三維打印技術領域，特別涉及一種食用材料膨化三維打印方法。

背景技術

三維打印屬于快速成形技術的一種，它以數字模型文件為基礎，采用粉末、液體或可塑性原料為粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造三維實體。以往在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，目前正迅速向醫療、制藥、科學研究、制造業、考古、案件偵破、建筑設計和食品等諸多領域擴展。其中，產品模型制造是三維立體模型實現的最直接方式。它提高了設計和信息反饋速度，使設計者能及時對產品的結構和設計思路進行修正。

食品膨化是六十年代末就已出現的一種工藝，國外又稱相關食品為擠壓食品、噴爆食品、輕便食品等。它以含水份較少的谷類、薯類、豆類等作為主要原料，經過加壓、加熱處理后使原料本身的體積膨脹，內部的組織結構亦發生變化，經加工、成型后而制成。經膨化設備加工的食品種類繁多，外形精巧，營養豐富，酥脆香美的食品。同時，生產膨化食品的設備結構簡單，操作容易，設備投資少，收益快，所以發展迅速。

膨化技術雖屬于物理加工技術，但卻具有本身的特點。當把糧食置于膨化器以后，隨著加溫、加壓的進行，糧粒中的水分呈過熱狀態，糧粒本身變得柔軟，當到達一定高壓而啟開膨化器蓋時，高壓迅速變成常壓，這時糧粒內呈過熱狀態的水分便可在瞬間汽化而發生強烈爆炸，水分體積可膨脹約2000倍，巨大的膨脹壓力不僅破壞糧粒的外部形態，而且也可拉斷糧粒內在的分子結構，將不溶性長鏈淀粉切斷成水溶性短鏈淀粉、糊精和糖，于是膨化食品中的不溶性物質減少，水溶性物質增多。可見，膨化不僅可以改變原料的外形、狀態，而且可以改變原料中的分子結構和性質，并可形成某些新的物質。

據膨化食品的工藝資料顯示：膨化技術可以使淀粉徹底α化（所謂α化是指食品中的生淀粉即β淀粉變成α淀粉），已經變成的α淀粉，經放置后也不能復原成β淀粉，于是食品保持了柔軟、良好風味和較高的消化率，這是膨化技術優越于其它物理加工方法的又一特征，它為粗糧細作開辟了一個新的加工領域。由此，它呈現出以下優點：膨化技術加工的糧食維生素受破壞較少；膨化技術可使淀粉徹底熟化；膨化食品內多呈多孔狀，便于人體吸收（例如大米蒸煮后其蛋白質消化率為75.3%，而膨化處理后可提高到83.8%）。

由此也不難看出，膨化處理食物具有以下優點：

1）食用方便

粗糧經膨化后，已成為熟食，可以直接用開水沖食，或制成壓縮食品，或稍經加工即可制成多種食品，食用簡便、節省時間。

2）營養成分的保存率和消化率高

膨化食品的營養成分保存率和消化率都比較高，因此膨化過程對食品的營養并沒有影響，其消化率比未膨化的還要高些。

3）易于儲存

糧食經膨化，等于進行了一次高溫滅菌，膨化粉的水分含量可降低到10%以下，低水分限制了蟲、霉的滋生，加強了它們在儲存中的穩定性，適于較長期儲存。

4)價格便宜

應用間接加熱膨化機，每公斤玉米加工成膨化粉后，加工費僅為幾分錢，因此成本低廉，如果采用連續自動膨化機，則其加工費還可進一步降低。

有鑒于此，本發明提供一種食用材料膨化三維打印方法。