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食品3D打印技术是一种通过对材料分层打印,逐层叠加的方式制作出3D立体食物的加工技术,可根据不同人群的饮食需求对膳食进行营养优化,便捷地制造出健康营养且具有个性化形状质构的食物。食品3D打印以挤出成型方式为主,开发合适的食品材料是促进3D打印技术发展的关键,通过调节改善打印材料的挤出性能、凝胶强度、成型性和延展性,获得打印效果良好的产品。本文以蓝莓凝胶体系作为3D打印材料,向体系中添加果胶、魔芋胶和蔗糖来改善物料的打印特性,得到合适组分的打印材料;在此基础上,研究不同超高压处理条件对蓝莓凝胶体系打印效果和稳定性的影响;并设计响应面优化试验,进一步研究三个变量:果胶、魔芋胶添加量和超高压处理压力对凝胶体系打印效果的影响;最后初步分析了超高压对改善体系打印性能的作用机制。本文为利用3D打印技术开发食品提供技术参考,为数字化食品设计和营养控制提供解决方案。论文主要展开工作如下:通过研究与3D打印有关的凝胶物理性质,确定适合挤压式食品3D打印的蓝莓凝胶体系配方。探讨蓝莓果胶、魔芋胶和蔗糖添加量对3D打印效果的影响。结果表明,添加一定量的果胶、魔芋胶和蔗糖均可改善凝胶打印适宜性,提高打印样品的成型效果,魔芋胶提高韧性与硬度,蔗糖调味与锁住短距离的水分;添加量分别超过6:4:2 g时,会降低凝胶材料的可打印性,出现挤出丝断条、样品变形等问题。试验确定蓝莓凝胶体系的组分为蓝莓果浆:果胶:魔芋胶:蔗糖的质量分别为22.5:4:2:1 g时,此时凝胶体系的水分质量分数为68.45±0.70%,获得的凝胶体系具有较好的3D打印效果。在上述获得配方的基础上,对其进行超高压处理,探究超高压处理对蓝莓凝胶体系打印效果和样品结构稳定的影响,研究结果表明,经过超高压处理的凝胶体系挤出丝均匀,丝间的纹路清晰。处理压力小于400 MPa对凝胶性质影响较小,适当的压力处理时间(10 min)可以提高样品的分辨率,模型还原程度可达到90%以上。相比处理时间,处理压力对样品成型性影响显著。设计响应面优化试验,进一步研究三个变量:果胶、魔芋胶添加量和超高压处理压力对凝胶体系打印效果的影响。结果表明,魔芋胶添加量对打印偏差量的影响很大,经过优化调整后:果胶4.1 g、魔芋胶1.5 g、超高压处理压力200 MPa,此时样品打印效果最佳,打印丝间纹路清晰,连接紧密,打印尺寸偏差最小。最后初步分析了超高压对改善体系打印性能的作用机制。凝胶体系是以非结晶、无定型的结构存在。经过超高压处理的凝胶材料结构更加稳固,分子空间更小、更紧密,凝胶强度增加,打印样品的支撑性好。凝胶体系中占比较大的分子间作用力是氢键,存在少量的疏水相互作用。超高压处理前后凝胶体系有较高的结晶度,高结晶度的凝胶伴随更快的恢复性能,说明超高压后的凝胶有利于样品成型。试验结果表明,可以利用超高压技术对3D打印材料进行前处理,提高打印样品的精确度,制作出个性化食物。