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基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法.pdf

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基于 薯类 淀粉 打印 材料 制备 方法
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摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201710174975.X

申请日:

20170322

公开号:

CN106666800A

公开日:

20170517

当前法律状态:

有效性:

审查中

法律详情:
IPC分类号: A23P30/00,A23L29/30 主分类号: A23P30/00,A23L29/30
申请人: 山东理工大学,淄博熠盛食品科技有限公司
发明人: 周泉城,苏新勇,冯传兴,王琪,李慧,李娜,高知阳
地址: 255086 山东省淄博市高新技术产业开发区高创园A座313室
优先权: CN201710174975A
专利代理机构: 青岛发思特专利商标代理有限公司 代理人: 王燕
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201710174975.X

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

本发明涉及3D打印食品加工技术领域,具体涉及一种基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法。所述制备方法是该材料由薯类淀粉、蛋白、水、黄油经混料、糊化、揉制、3D打印成型;其中,各组分的重量百分比为:薯类淀粉23~61%,黄油4~12%,蛋白0.5~8%,水26.4~65%。本发明打印物成型好,造型逼真,层叠界限不明显,熔合好,适合于食品的各种后续加工。本发明作为3D打印机原料,可打印任何造型的食材或模型、道具、沙盘等,打印物也可以继续蒸煮、烘焙、煎炸等加工,拓展了橡皮泥3D打印机的应用范围。

权利要求书

1.一种基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:该材料由薯类淀粉、蛋白、水、黄油经混料、糊化、揉制、3D打印成型;其中,各组分的重量百分比为:薯类淀粉23~61%,黄油4~12%,蛋白0.5~8%,水26.4~65%。2.根据权利要求1所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:所述薯类淀粉包括马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、地瓜淀粉、芋头淀粉或魔芋淀粉中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:所述蛋白为豌豆蛋白或大豆蛋白中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:所述黄油为无盐黄油。5.根据权利要求1所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:所述3D打印材料外加包括着色剂、染色剂、滋味剂、调味剂、赋香剂或增香剂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)按配方量准备原料;(2)将黄油加热,熔化,备用;(3)将薯类淀粉与蛋白充分混匀;(4)将水加入步骤(3)所述的薯类淀粉与蛋白的混合料中,进行糊化;(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,水浴加热;(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型。7.根据权利要求6所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,糊化温度为56~83℃;步骤(5)中,水浴加热温度为56~83℃。8.根据权利要求6所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:打印时,采用打印橡皮泥类型物料的3D打印机。9.根据权利要求6所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:打印成型的打印物直接使用或经后续加工后食用。10.根据权利要求9所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,其特征在于:打印物包括食材模型、道具、教具、沙盘或食品配料;后续加工包括蒸煮、烘焙、煎炸、烘烤方法中的一种或多种。

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印食品加工技术领域,具体涉及一种基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法。

背景技术

三维快速成型打印,简称3D打印,是指利用计算机软件设计3D模型,通过3D打印机逐层增加材料来制造三维产品的技术。3D打印材料是3D打印的物质基础,材料的发展决定着3D打印的应用前景。目前应用广泛的3D打印材料主要是塑料、金属、陶瓷、树脂、石膏、人造骨粉、细胞生物原料等。

太阳城集团近年来,3D打印技术在食品领域也有一定的发展,但食品类3D打印材料却较匮乏。主要原因在于食品原料独特的原料特性导致其造型难,3D打印后需满足直接食用或可进一步加工的要求高,加工后造型的持久性能差等等。增稠剂、乳化剂、凝固剂、粘结剂等改善组织结构的添加剂可以改变3D打印原料的结构、质构和流变学特性,其添加不被消费者认可和接受。目前,较成熟的食品类3D打印材料主要是巧克力粉,糖粉或面团等原料。食品类3D打印材料的缺乏成为制约3D打印技术在食品领域快速发展的瓶颈。因此,开发食品类3D打印材料变得越来越迫切。

太阳城集团薯类淀粉作为3D打印材料目前已有报道,但该方法在技术、配料、加工及应用领域等方面存在着诸多问题。一是配方组分多,加工操作复杂;二是打印物造型持久性能差,精度低,机械强度低,不能支撑多层打印;三是后续加工手段单一,且加工中物质营养、品质损失大,变形严重。

发明内容

太阳城集团本发明的目的是提供一种基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,该3D打印材料组成简单,制备方法简单,打印出的产品成型好,造型逼真,层叠界限不明显,熔合好,适合于食品的各种后续加工。

太阳城集团本发明所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法是,该材料由薯类淀粉、蛋白、水、黄油经混料、糊化、揉制、3D打印成型;其中,各组分的重量百分比为:薯类淀粉23~61%,黄油4~12%,蛋白0.5~8%,水26.4~65%。

其中:

太阳城集团所述薯类淀粉包括马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、地瓜淀粉、芋头淀粉或魔芋淀粉中的一种或多种。

所述蛋白为豌豆蛋白或大豆蛋白中的一种或多种。

所述黄油为无盐黄油。

所述3D打印材料外加包括着色剂、染色剂、滋味剂、调味剂、赋香剂或增香剂中的一种或多种,添加比例为本领域技术人员的公知常识。

太阳城集团所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)按配方量准备原料;

太阳城集团(2)将黄油加热,熔化,备用;

(3)将薯类淀粉与蛋白充分混匀;

(4)将水加入步骤(3)所述的薯类淀粉与蛋白的混合料中,进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,水浴加热;

(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型。

其中:

太阳城集团步骤(4)中,糊化温度为56~83℃。

太阳城集团步骤(5)中,水浴加热温度为56~83℃。

太阳城集团打印时,优选采用打印橡皮泥类型物料的3D打印机,也可以采用普通食品类3D打印机。

打印成型的打印物直接使用或经后续加工后食用。打印物包括食材模型、道具、教具、沙盘或食品配料等材料;后续加工包括蒸煮、烘焙、煎炸、烘烤方法等中的一种或多种。

本发明所述的基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法是,将水加入充分混匀的薯类淀粉与蛋白中,水浴加热下充分搅拌,待混合料糊化完全时,加入熔化好的黄油,搅拌均匀后将其揉制成团,得到的物料即可用于3D打印机打印,亦可打印后进行食品加工。另外,揉制成团后,团内无颗粒状物质存在。

本发明所述的蛋白可降低糊化后薯类淀粉的粘附性,使材料在打印过程中不会粘附在打印机喷头内,保持打印机喷头的清洁,黄油可以增加3D打印材料的润滑性,使打印过程更加顺畅,同时赋予打印物良好的气味和风味。此外,更重要的是,在薯类淀粉糊化时,蛋白和薯类淀粉糊化产生的小分子淀粉发生交联作用,形成具有较好弹性、可塑性的力学性能优良的凝胶,此凝胶与黄油结合发生交互作用,即凝胶附着在黄油的海绵状结构上,形成弹性高、韧性大、可塑性强、机械强度大的网状支撑小分子的材料,协同形成满足3D打印要求和后续食品加工方法要求的打印材料。

本发明的有益效果如下:

本发明组分种类少,协同效果好,成本低,加工方法简便,易操作,无需特殊设备,操作环境友好、无污染;同时,本发明避免了增稠剂、乳化剂等改变食品结构的添加剂的使用,保证了材料的安全和人体的健康。

太阳城集团本发明打印物成型好,造型逼真,层叠界限不明显,熔合好,适合于食品的各种后续加工。本发明作为3D打印机原料,可打印任何造型的食材或模型、道具、沙盘等,打印物也可以继续蒸煮、烘焙、煎炸等加工,拓展了橡皮泥3D打印机的应用范围。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的基于马铃薯淀粉的3D打印材料的性能测试图。

图2是本发明实施例1中马铃薯淀粉糊化前后的扫描电镜图。

图3是本发明实施例1制备的打印物。

具体实施方式

太阳城集团以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:马铃薯淀粉45%,豌豆蛋白1%,水45%,黄油9%。

二、制备方法:

(1)按以上比例称取马铃薯淀粉、豌豆蛋白、水、黄油;

(2)将黄油加热,熔化,备用;

太阳城集团(3)将马铃薯淀粉与蛋白充分混匀;

(4)将67℃的水加入到步骤(3)的马铃薯淀粉与豌豆蛋白的混合料中,于67℃下进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,67℃水浴加热;

(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

三、应用:

打印成型的打印物直接使用或经后续加工后食用。打印物包括食材模型、道具、教具、沙盘或食品配料;后续加工包括蒸煮、烘焙、煎炸、烘烤方法中的一种或多种。

四、性能测试:

太阳城集团硬度:水为常温(25℃)时,淀粉吸收有限的水分,淀粉颗粒的体积只发生有限的膨胀,结晶结构没有受到影响,整体较散,硬度较低,不适合3D打印。水为67℃时,达到淀粉糊化温度,淀粉颗粒迅速吸水膨胀,体积突然增加,粘度上升,糊化淀粉以自身很强的黏性参与成团,硬度提高,适合3D打印。水为100℃时,硬度最大,但可塑性最差。67℃加入豌豆蛋白,对硬度并没有什么影响,但却可以增加营养成分。

酥脆性:67℃时,淀粉充分糊化,内聚力增强,材料抗破碎能力提升,挤压出丝时不容易挤散。100℃时,虽然面团的抗破碎能力增强,但是其硬度已经超出可打印范围,可塑性太差,所以不适合3D打印。

粘附性和内聚性:25℃时,粘附性>内聚性,材料会粘附在打印机喷头上,不易3D打印。67℃时,内聚性>粘附性,材料不会粘附在打印机喷头内,容易3D打印,可保持打印机喷头洁净。67℃时,粘度适合3D打印,既不会因为太粘而粘在喷头上,又可以很好的堆叠成型。67℃时加豌豆蛋白使其粘附性降低到更适合挤压出丝的程度。

剪切力:水为常温(25℃)时,淀粉吸收有限的水分,淀粉颗粒的体积只发生有限的膨胀,结晶结构没有受到影响,整体较散,抗剪切能力较弱。水为67℃时,达到淀粉糊化温度,淀粉颗粒迅速吸水膨胀,体积突然增加,粘度上升,糊化淀粉以自身很强的黏性参与成团,抗剪切能力提高。水为100℃时,抗剪切力最强,但可塑性最差。

硬度、酥脆性、粘附性和内聚性、剪切力数据具体见图1。

太阳城集团扫描电镜:马铃薯淀粉颗粒是表面光滑、两端没有明显差异的椭球体,而经糊化后的马铃薯淀粉颗粒表面显得粗糙,且淀粉颗粒之间互相交联,这种交联作用增加了淀粉的成团性和抗破碎能力。图2中的左图是马铃薯淀粉糊化前的扫描电镜图,图2中的右图是马铃薯淀粉糊化后的扫描电镜图。

综上所述,本发明的3D打印材料适合作为3D打印机的原料。

实施例2

太阳城集团一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:地瓜淀粉23%,豌豆蛋白8%,水65%,黄油4%。

二、制备方法:

太阳城集团(1)按以上比例称取地瓜淀粉、豌豆蛋白、水、黄油;

(2)将黄油加热,熔化,备用;

(3)将地瓜淀粉与蛋白充分混匀;

(4)将83℃的水加入到步骤(3)的地瓜淀粉与豌豆蛋白的混合料中,于83℃下进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,83℃水浴加热;

太阳城集团(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

三、应用如实施例1。

实施例3

一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:红薯淀粉61%,豌豆蛋白0.6%,水26.4%,黄油12%。

二、制备方法:

(1)按以上比例称取红薯淀粉、豌豆蛋白、水、黄油;

(2)将黄油加热,熔化,备用;

太阳城集团(3)将红薯淀粉与豌豆蛋白充分混匀;

(4)将83℃的水加入到步骤(3)的红薯淀粉与豌豆蛋白的混合料中,于83℃下进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,83℃水浴加热;

(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

三、应用如实施例1。

实施例4

一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:木薯淀粉45%,豌豆蛋白4%,水47%,黄油4%。

二、制备方法:

太阳城集团(1)按以上比例称取木薯淀粉、豌豆蛋白、水、黄油;

(2)将黄油加热,熔化,备用;

(3)将木薯淀粉与豌豆蛋白充分混匀;

(4)将75℃的水加入到步骤(3)的木薯淀粉与豌豆蛋白的混合料中,于75℃下进行糊化;

太阳城集团(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,75℃水浴加热;

(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

三、应用如实施例1。

实施例5

一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:马铃薯淀粉45%,大豆蛋白0.5%,水45%,黄油9.5%;最后外加占上述原料总质量0.2%的胭脂树橙色素。

二、制备方法:

太阳城集团(1)按以上比例称取马铃薯淀粉、大豆蛋白、水、黄油、胭脂树橙色素;

(2)将黄油加热,熔化,备用;

太阳城集团(3)将马铃薯淀粉与大豆蛋白充分混匀;

太阳城集团(4)将胭脂树橙色素溶解于67℃的水中,再将溶解有胭脂树橙色素的水加入到步骤(3)的马铃薯淀粉与大豆蛋白的混合料中,于67℃下进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,67℃水浴加热;

太阳城集团(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

太阳城集团三、应用如实施例1。

实施例6

太阳城集团一、以质量百分含量计,各组分按照如下配比:马铃薯淀粉45%,豌豆蛋白1%,水45%,黄油9%,最后外加占上述原料总质量0.3%的柠檬香精。

二、制备方法:

(1)按以上比例称取马铃薯淀粉、豌豆蛋白、水、黄油、柠檬香精;

太阳城集团(2)将黄油加热,熔化,备用;

(3)将马铃薯淀粉与豌豆蛋白充分混匀;

(4)将柠檬香精溶解于67℃的水中,再将溶解有柠檬香精的水加入到步骤(3)的马铃薯淀粉与豌豆蛋白的混合料中,于67℃下进行糊化;

(5)将步骤(2)的黄油加入到步骤(4)糊化后的混合料中,67℃水浴加热;

(6)搅拌均匀,将其揉制成团,3D打印成型为打印物。

三、应用如实施例1。

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