CN104382214A - 一种食品打印成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种食品打印成型机。该食品打印成型机包括送料单元、打印头、加热单元、冷却单元和控制系统，将颗粒状或粉末状的食品原料放入送料单元，在控制系统的控制下，送料单元工作挤压输送食品原料至打印头的通道中，形成固态丝状的食品原料，同时在控制系统的控制下，加热单元工作传热给打印头，进而打印头使固态丝状的食品原料表面加热变为稠状，内部仍为固态状，由于送料单元、加热单元均与所述控制系统连接，送料单元进料的速度和打印头加热食品原料的温度得到很好的控制和协调，食品打印成型的自动化程度提高，打印成型的食品不需要过长的凝结时间，使食品快速连续打印成型，食品成型质量好。

Description

一种食品打印成型机

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种食品打印成型机。

背景技术

3D(Dimensions)打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用各种可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术；3D打印的特点是首先是输入三维数据，经过系统软件、控制系统的处理和指令输出后，能够让相应的设备按照输入的三维数据所描述的形态而形成立体的实物。

目前，3D打印技术在生活中应用较多，主要还是应用于工业产品的打印制造，也有部分涉及食品3D打印成型，但是在应用中都存在很多的问题，例如现在食品打印技术多为通过挤压液体状态的食品而打印平面形态(即单层打印)，也有打印比较复杂的3D形态。

如图5所示，现有技术中的食品打印成型机包括外部加热装置、驱动组件101、料筒103、活塞102、打印针头105。操作过程为将食品原料在外部加热装置里加热变成流体状态，再吸入或者灌进料筒103内，套上活塞102，驱动组件101推动活塞102往下移动将流体状食品原料104挤压后通过打印针头105挤出，堆砌成相应形态。

然而，这样的结构方式中，驱动组件、料筒和活塞直接设置在打印针头的上方，属于近端送料，这种近端送料方式会导致打印头的承重负担大，影响打印速度和打印精度；食品原料在打印出来后由于流体状的食品凝结成型有较大温差，所以打印出来后无法在短时间内凝结成型，不能快速连续打印，一般只能完成平面打印，即单层打印；另外，上述食品打印成型机不适用于颗粒状或粉末状的固态食品原料的输送打印成型。

另外，现有的食品打印成型机操作不便，自动化程度低，成型质量难以保证。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种食品打印成型机。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种食品打印成型机，以满足固态食品原料输送的需求，且可解决现有的食品打印成型技术存在的打印头的承重负担大、自动化程度低和不能快速连续打印的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种食品打印成型机，其包括送料单元、打印头、加热单元、冷却单元和控制系统，所述送料单元的出料口通过远端输送管道与打印头的进料口相连，所述加热单元与打印头的外侧面接触，所述冷却单元设置在打印头的出口端处，所述送料单元、加热单元均与所述控制系统连接。

其中，所述送料单元包括料斗、螺杆和驱动电机，螺杆设置在料斗内，以向料斗出料口推送原料，驱动电机通过一支架设置在料斗上方，且与螺杆连接，以驱动螺杆转动。

其中，所述打印头的内部通道包括相连通的进料段、中间段和所述熔融出料段，所述中间段为渐缩状，所述熔融出料段的直径与中间段的下部缩口的直径相同。

其中，所述加热单元与所述熔融出料段的外侧面接触。

其中，所述驱动电机与所述控制系统连接。

其中，所述控制系统包括处理单元以及与所述处理单元相连接的电机控制单元和温度控制单元，所述电机控制单元与驱动电机连接，所述温度控制单元与所述加热单元连接。

其中，还包括打印头安装架，所述打印头可滑动地设置在所述打印头安装架上。

其中，所述打印头安装架上设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑动件，所述打印头固定在所述滑动件上。

其中，还包括滑动件驱动机构，所述滑动件驱动机构与所述滑动件连接，以驱动滑动件在滑轨上的移动，所述控制系统与所述滑动件驱动机构连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的食品打印成型机中，将颗粒状或粉末状的食品原料放入送料单元，在控制系统的控制下，送料单元工作挤压输送食品原料至打印头的通道中，形成固态丝状的食品原料，同时在控制系统的控制下，加热单元工作传热给打印头，进而打印头使固态丝状的食品原料表面加热变为稠状，内部仍为半固态状，内部半固态状保证了食品打印形态的稳定性，表面稠状保证了丝状食品原料堆砌成型需要的相互之间的粘连性，由于送料单元、加热单元均与所述控制系统连接，送料单元进料的速度和打印头加热食品原料的温度得到很好的控制和协调，一方面使食品打印成型的自动化程度提高，可以保证加工的效率，打印成型的食品不需要过长的凝结时间，同时配合冷却单元使食品快速连续打印成型，另一方面可以保证固态丝状的食品原料表面的熔融处于较佳的程度，食品成型质量好；另外，送料单元的出料口通过远端输送管道与打印头的进料口相连，送料单元不会增加打印头的承重负担，从而可提高打印速度和打印精度。

附图说明

图1是本发明实施例食品打印成型机的结构示意图；

图2是本发明实施例食品打印成型机中打印头的结构示意图；

图3是本发明实施例食品打印成型机中加热装置的装配结构示意图；

图4是本发明实施例食品打印成型机中送料控制和温度控制的原理图；

图5是本发明实施例食品打印成型机中打印头在打印头安装架上的结构示意图；

图6是现有技术中食品打印成型机的结构示意图。

图中，1：驱动电机；2：螺杆；3：料斗；4：固态食品原料；5：远端输送管道；6：加热单元；7：冷却单元；8：打印头；9：控制系统；10：打印头安装架；11：滑轨：12：滑动件；13：打印台面；61：电子发热头；62：环形导热金属块；81：进料段；82：中间段；83：熔融出料段；101：驱动组件；102：活塞；103：料筒；104：流体状食品原料；105：打印针头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图4所示，本发明提供的食品打印成型机包括送料单元、打印头8、加热单元6、冷却单元7和控制系统9，所述送料单元的出料口通过远端输送管道与打印头的进料口相连，所述加热单元6与打印头8的外侧面接触，冷却单元7设置在打印头8的出口端处，所述送料单元、加热单元6均与所述控制系统9连接。

上述实施方式中，将颗粒状或粉末状的食品原料(固态食品原料4)放入送料单元，在控制系统9的控制下，送料单元工作挤压输送食品原料至打印头8的通道中，形成固态丝状的食品原料，同时在控制系统9的控制下，加热单元6工作传热给打印头8，进而打印头8使固态丝状的食品原料表面加热变为稠状，内部仍为固态状，内部固态状保证了食品打印形态的稳定性，表面稠状保证了丝状食品原料堆砌成型需要的相互之间的粘连性，由于送料单元、加热单元6均与所述控制系统9连接，送料单元进料的速度和打印头8加热食品原料的温度得到很好的控制和协调，从而一方面使食品打印成型的自动化程度提高，可以保证加工的效率，打印成型的食品不需要过长的凝结时间，使食品快速连续打印成型，另一方面可以保证固态丝状的食品原料表面的熔融处于较佳的程度，食品成型质量好；冷却单元7设置在打印头8的出口端处，可以使打印成型食品快速冷却，进一步提高成型质量和便于后续加工处理。

具体地，所述送料单元包括料斗3、螺杆2和驱动电机1，螺杆2设置在料斗3内，以向料斗3出料口推送原料，驱动电机1通过一支架设置在料斗3上方，且与螺杆2连接，以驱动螺杆2转动。在驱动电机1的驱动下，螺杆2转动，搅拌、推送、挤压食品原料至打印头8中。

所述料斗3出料口通过远端输送管道5与打印头8的进料口相连，从而送料单元和打印头8的位置设置较为灵活，且可解决现有的食品打印成型技术存在的打印头的承重负担大的问题，避免了送料单元对打印头8工作的影响，提高了打印成型速度和打印精度。

优选地，如图2所示，所述打印头8的内部通道包括相连通的进料段81、中间段82和熔融出料段83，所述中间段82为渐缩状，所述熔融出料段83的直径与中间段82的下部缩口的直径相同，熔融出料段83的直径优选为0.6～2mm。打印头8内部通道的中间段82为渐缩状可方便下料，使食品形成丝状。

具体地，如图3所示，所述加热单元6包括环形导热金属块62和电子发热头61，环形导热金属块62套设在打印头8的熔融出料段83的外侧面，对打印头8熔融出料段83均匀加热，环形导热金属块62中具有用于放置电子发热头61的腔体，具体有两个腔体。打印头8穿过导热金属块，两者相互接触，导热金属块内腔与打印头8接触的范围为图2所示打印头8的熔融出料段83，在送料装置的驱动下，食品原料挤压到打印头8的熔融出料段83部分开始形成丝状，这个时候加热单元6开始对其加热，使丝状食品原料形成表面熔融状态，丝状食品在受热后中心部分仍未半固态，外表部分为熔融状态。

具体地，所述驱动电机1和电子发热头61均与所述控制系统9连接。所述控制系统9包括处理单元以及与所述处理单元相连接的电机控制单元和温度控制单元，所述电机控制单元与驱动电机1连接，所述温度控制单元与所述电子发热头61连接。这样，电机控制单元可控制食品原料的进料速度，温度控制单元可控制打印头8的加热温度，同时通过处理单元可以协调进料速度的控制和打印头8加热温度的控制，从而食品送料打印成型的自动化程度高，可保证加工的效率，且可以保证固态丝状的食品原料表面的熔融处于较佳的程度，食品成型质量好。

进一步地，如图5所示，所述打印头安装架10上设置有滑轨11，所述滑轨11上设置有滑动件12，所述打印头8固定在所述滑动件12上。该滑动件12具体为一滑动块，这样打印头8随着滑动块在滑轨11上移动，满足打印成型灵活性的要求；还包括滑动件驱动机构，所述滑动件驱动机构与所述滑动件12连接，以驱动滑动件12在滑轨11上的移动，滑动件驱动机构可采用常规的驱动机构，如图4所示，所述控制系统与滑动件驱动机构连接。这样，通过控制系统控制打印头8的移动情况，结合对送料单元和加热单元的控制，可提高整机的工作效率。

进一步地，所述打印头安装架10的底部设置有打印台面13，所述打印头8位于所述打印台面13的上方。从打印头8出来的食品落在打印台面13，在打印台面13上形成成型后的食品形状。

综上所述，本发明提供的食品打印成型机，通过送料单元为食品打印提供连续、稳定的固态原料供应，通过打印头8的结构设置控制挤出的食品原料为一定粗细的固态丝状，通过加热单元6为通过打印头8成型的固态丝状食品外表均匀加热，从而使表面融化内部仍为半固态的丝状食品能够快速的相互粘结而最终凝固成型，通过电机控制单元和温度控制单元及处理单元，可以协调进料速度的控制和打印头8加热温度的控制，一方面可保证加工的效率，另一方面可保证固态丝状的食品原料表面的熔融处于较佳的程度，食品成型质量好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种食品打印成型机，其特征在于：其包括送料单元、打印头、加热单元、冷却单元和控制系统，所述送料单元的出料口通过远端输送管道与打印头的进料口相连，所述加热单元与打印头的外侧面接触，所述冷却单元设置在打印头的出口端处，所述送料单元、加热单元均与所述控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的食品打印成型机，其特征在于：所述送料单元包括料斗、螺杆和驱动电机，螺杆设置在料斗内，以向料斗出料口推送原料，驱动电机通过一支架设置在料斗上方，且与螺杆连接，以驱动螺杆转动。

3.根据权利要求2所述的食品打印成型机，其特征在于：所述打印头的内部通道包括相连通的进料段、中间段和所述熔融出料段，所述中间段为渐缩状，所述熔融出料段的直径与中间段的下部缩口的直径相同。

4.根据权利要求2所述的食品打印成型机，其特征在于：所述加热单元与所述熔融出料段的外侧面接触。

5.根据权利要求2所述的食品打印成型机，其特征在于：所述驱动电机与所述控制系统连接。

6.根据权利要求5所述的食品打印成型机，其特征在于：所述控制系统包括处理单元以及与所述处理单元相连接的电机控制单元和温度控制单元，所述电机控制单元与驱动电机连接，所述温度控制单元与所述加热单元连接。

7.根据权利要求1所述的食品打印成型机，其特征在于：还包括打印头安装架，所述打印头可滑动地设置在所述打印头安装架上。

8.根据权利要求7所述的食品打印成型机，其特征在于：所述打印头安装架上设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑动件，所述打印头固定在所述滑动件上。

9.根据权利要求8所述的食品打印成型机，其特征在于：还包括滑动件驱动机构，所述滑动件驱动机构与所述滑动件连接，以驱动滑动件在滑轨上的移动，所述控制系统与所述滑动件驱动机构连接。