CN109645539A - 蒸烤型的食品3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农产品加工设备技术领域，提供了一种蒸烤型的食品3D打印机，包括：出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及安装有蒸汽喷嘴的成型室；所述成型室的内部安装有红外线加热管；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述出料机构沿X轴方向移动，所述出料机构与所述成型室活动连接。该蒸烤型的食品3D打印机在打印的同时实现食品的熟化，节省加工时间，提高了食品的打印效率。
Description
技术领域
本发明涉及农产品加工设备技术领域，特别是涉及一种蒸烤型的食品3D打印机。
背景技术
食品3D打印机可打印不同形状的食品，根据个人的喜好进行私人定制，满足不同人群的需求。在进行形状私人定制的同时还可以满足原料的个性化，可针对人群设定不同的口味和添加不同的营养物质，例如不同种类的蛋白质、肉、维生素、微量元素等均可添加。
食品3D打印机是根据电脑建好的三维模型，逐层将物料按照设定好的程序打印成为一个立体的食品模型，最后通过烘烤等加工方式使食品加热成熟。由于这种加热方式要等打印结束后才能进行，使得打印效率低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种蒸烤型的食品3D打印机，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种蒸烤型的食品3D打印机，包括：出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及安装有蒸汽喷嘴的成型室；所述成型室的内部安装有红外线加热管；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述出料机构沿X轴方向移动，所述出料机构与所述成型室活动连接。
其中，还包括蒸汽发生机构，所述蒸汽发生机构包括加热壳体，所述加热壳体内设有加热器，所述加热壳体的一侧设有进水口，另一侧设有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述蒸汽喷嘴连通。
其中，所述成型室的顶盖由柔性隔热材料制成。
其中，所述成型室的底部以及侧壁均贴合设置有保温隔热层。
其中，所述Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、矩形固定座以及多根导杆；所述Z轴丝杠的一端与所述Z轴运动电机连接，另一端与所述矩形固定座连接；所述矩形固定座与竖直布置的多根所述导杆滑动连接。
其中，所述Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，所述第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在在所述矩形固定座，所述第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，所述第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。
其中，所述X轴运动机构包括第三传动带、驱动所述第三传动带转动的X轴运动电机、带动所述第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，所述X轴运动电机安装在其中一个所述滑动装置上，两个所述滑动装置分别固定安装在所述第一传动带和所述第二传动带上，且分别与所述第一直线光轴和所述第二直线光轴滑动连接，所述滑动装置之间设置与所述第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。
其中，所述出料机构包括出料机构固定座、原料挤出头以及挤压装置；所述挤压装置安装在所述出料机构固定座上，用于把原料从所述原料挤出头中挤出；所述出料机构固定座安装在所述第三传动带上，且分别与所述第三直线光轴和所述第四直线光轴滑动连接。
其中，所述挤压装置包括驱动电机和挤压杆，所述驱动电机安装在所述出料机构固定座上，所述驱动电机用于驱动所述挤压杆沿Z轴方向运动。
其中，所述原料挤出头包括中空的挤出头本体，所述挤出头本体设有喷嘴以及活塞，所述挤压杆与所述活塞连接，且所述活塞与所述挤出头本体的内壁滑动连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种蒸烤型的食品3D打印机，按照配方的比例，将所有原料混合均匀，并形成糊状，添加到出料机构中，选择要打印的图形，控制装置驱动X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照所选图形的预设运动路径进行相应的运动，与此同时把成型室内设置的红外线加热管启动。待出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构停止运动后，食品打印完成。该蒸烤型的食品3D打印机在打印的同时实现食品的熟化，节省加工时间，提高了食品的打印效率。
附图说明
图1为本发明实施例一种蒸烤型的食品3D打印机的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
附图标记说明:
1：成型室；2：红外线加热管；3：保温隔热层；4：顶盖；5：原料挤出头；6：矩形固定座。
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。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量。在远红外线照射到被加热的物体时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体吸收远红外线，这时，物体内部分子和原子发生“共振”，产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，达到了加热的目的。可用于食品加热，提高加热效率。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的蒸烤型的食品3D打印机，包括：机架、出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及安装有蒸汽喷嘴的成型室1；机架由底板以及多根矩形方管构成，成型室1的内壁安装有多根红外线加热管2，成型室1的底部设置有打印平台，成型室1安装在底板上；Z轴运动机构带动Y轴运动机构沿Z轴方向移动，Y轴运动机构带动X轴运动机构沿Y轴方向移动，X轴运动机构带动出料机构沿X轴方向移动，出料机构与成型室1活动连接。
在本发明实施例中，按照配方的比例，将所有原料混合均匀，并形成糊状，添加到出料机构中，选择要打印的图形，控制装置驱动X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照所选图形的预设运动路径进行相应的运动，与此同时把成型室内设置的红外线加热管2启动。待出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构停止运动后，食品打印完成。该蒸烤型的食品3D打印机在打印的同时实现食品的熟化，节省加工时间，提高了食品的打印效率。
以下举例进行说明：配方1:黄油25g，糖粉17.5g，盐0.5g，蛋12.5g，水7g，奶粉4g，高筋粉20g，低筋粉30g。
按照配方的比例，将所有原料混合均匀，并形成糊状，添加到出料机构中，选择要打印的图形，控制装置驱动X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照所选图形的预设运动路径进行相应的运动，与此同时把成型室内设置的红外线加热管2启动。待出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构停止运动后，食品打印完成。食品打印过程中加热温度会逐渐升高，需要防止开始物料较少，出现加热过量的情况。加热温度从50℃升高到180℃，并在180℃保持2分钟。
在一个具体实施例中，该蒸烤型的食品3D打印机还包括蒸汽发生机构，蒸汽发生机构包括加热壳体，加热壳体内设有加热器，加热壳体的一侧设有进水口，另一侧设有蒸汽出口，蒸汽出口与成型室连通。成型室的侧壁上设置有蒸汽喷嘴，蒸汽出口与蒸汽喷嘴连通。
配方2:马铃薯全粉20g，面粉5g，水85g。
按照配方的比例，将所有原料混合均匀，并形成糊状，添加到出料机构中，选择要打印的图形，控制装置驱动X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构按照所选图形的预设运动路径进行相应的运动，与此同时把加热器启动。待出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构停止运动后，食品打印完成。蒸汽温度从60℃升高到100℃，并在100℃保持3分钟。
在一个具体实施例中，成型室1的顶盖4由柔性隔热材料制成。
在本发明实施例中，成型室1包括底部、四个侧壁以及顶盖4，并且其中一个侧壁包括两块矩形板，两块矩形板构成了成型室1的箱门，通过箱门取出打印完成的食品。顶盖4由柔性隔热材料制成，出料机构穿过顶盖4后伸入成型室1的内部。出料机构在进行X轴、Y轴以及Z轴运动的时候能够始终保持与顶盖4之间的连接密封性。顶盖4具有优良的弹塑性。
在一个具体实施例中，成型室1的底部以及侧壁均贴合设置有保温隔热层3。
在本发明实施例中，成型室1的底部以及四个侧壁均贴合设置有保温隔热层。通过设置保温隔热层可以防止安装在成型室1内部的红外线加热管2以及蒸汽发生机构工作的时候产生的热量对出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构以及Z轴运动机构产生干扰。
在一个具体实施例中，Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、矩形固定座6以及多根导杆；Z轴丝杠的一端与Z轴运动电机连接，另一端与矩形固定座连接；矩形固定座与竖直布置的多根导杆滑动连接。
在本发明实施例中，四根导杆分别对应安装在底板的四个角的位置处，矩形固定座包括四块矩形板，四块矩形板依次首尾相连以构成矩形固定座，矩形固定座的四个转角处分别与一根导杆滑动连接，Z轴运动电机的固定端安装在底板上，Z轴运动电机的动作端与Z轴丝杠的一端连接，Z轴丝杠的另一端与矩形固定座连接，通过Z轴运动电机驱动矩形固定座的升降。
在一个具体实施例中，Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在在矩形固定座，第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。
在本发明实施例中，Y轴运动电机通过第一电机固定座固定在矩形固定座上，Y轴运动电机的输出轴上安装第一同步带轮，传动轴通过第一支座和第二支座安装在矩形固定座上，传动轴一端安装第二同步带轮，第一传动带安装在第一同步带轮和第二同步带轮上，传动轴另一端安装第三同步带轮，第四同步带轮通过第三支座和轴安装在矩形固定座上，第二传动带安装在第三同步带轮和第四同步带轮上。第一直线光轴和第二直线光轴通过安装座安装在矩形固定座上。
在一个具体实施例中，X轴运动机构包括第三传动带、驱动第三传动带转动的X轴运动电机、带动第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，X轴运动电机安装在其中一个滑动装置上，两个滑动装置分别固定安装在第一传动带和第二传动带上，且分别与第一直线光轴和第二直线光轴滑动连接，滑动装置之间设置与第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。
在本发明实施例中，滑动装置上分别安装第五同步带轮和第六同步带轮，第五同步带轮与X轴运动电机的输出轴连接，第三传动带安装在第五同步带轮和第六同步带轮上。
在一个具体实施例中，出料机构包括出料机构固定座、原料挤出头以及挤压装置；挤压装置安装在出料机构固定座上，用于把原料从原料挤出头中挤出；出料机构固定座安装在第三传动带上，且分别与第三直线光轴和第四直线光轴滑动连接。
在一个具体实施例中，挤压装置包括驱动电机和挤压杆，驱动电机安装在出料机构固定座上，驱动电机用于驱动挤压杆沿Z轴方向运动。
其中，原料挤出头5包括中空的挤出头本体，挤出头本体设有喷嘴以及活塞，活塞与挤出头本体的内壁滑动连接。其中，挤出头本体上贴合有保温隔热层，防止蒸汽和/或远红外线影响其内部未挤出的原料。
在本发明实施例中，通过驱动电机驱动挤压杆沿Z轴方向运动，挤压杆与活塞连接，挤压杆沿Z轴方向运动的时候推动活塞沿挤出头本体的长度方向运动，将存储在挤出头本体内部的原料从喷嘴喷出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，包括：出料机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构以及安装有蒸汽喷嘴的成型室；所述成型室的内部安装有红外线加热管；所述Z轴运动机构带动所述Y轴运动机构沿Z轴方向移动，所述Y轴运动机构带动所述X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述X轴运动机构带动所述出料机构沿X轴方向移动，所述出料机构与所述成型室活动连接。
2.如权利要求1所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，还包括蒸汽发生机构，所述蒸汽发生机构包括加热壳体，所述加热壳体内设有加热器，所述加热壳体的一侧设有进水口，另一侧设有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述蒸汽喷嘴连通。
3.如权利要求1所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述成型室的顶盖由柔性隔热材料制成。
4.如权利要求1所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述成型室的底部以及侧壁均贴合设置有保温隔热层。
5.如权利要求1所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述Z轴运动机构包括Z轴运动电机、Z轴丝杠、矩形固定座以及多根导杆；所述Z轴丝杠的一端与所述Z轴运动电机连接，另一端与所述矩形固定座连接；所述矩形固定座与竖直布置的多根所述导杆滑动连接。
6.如权利要求5所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述Y轴运动机构包括平行并排的第一传动带和第二传动带、用于联动第一传动带和第二传动带的传动轴以及用于驱动第一传动带转动的Y轴运动电机，所述第一传动带、传动轴、第二传动带呈U型状分布并安装在在所述矩形固定座，所述第一传动带一侧设置与其平行的第一直线光轴，所述第二传动带一侧设置与其平行的第二直线光轴。
7.如权利要求6所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述X轴运动机构包括第三传动带、驱动所述第三传动带转动的X轴运动电机、带动所述第三传动带沿Y轴方向移动的两个滑动装置，所述X轴运动电机安装在其中一个所述滑动装置上，两个所述滑动装置分别固定安装在所述第一传动带和所述第二传动带上，且分别与所述第一直线光轴和所述第二直线光轴滑动连接，所述滑动装置之间设置与所述第三传动带平行的第三直线光轴和第四直线光轴。
8.如权利要求7所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述出料机构包括出料机构固定座、原料挤出头以及挤压装置；所述挤压装置安装在所述出料机构固定座上，用于把原料从所述原料挤出头中挤出；所述出料机构固定座安装在所述第三传动带上，且分别与所述第三直线光轴和所述第四直线光轴滑动连接。
9.如权利要求8所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述挤压装置包括驱动电机和挤压杆，所述驱动电机安装在所述出料机构固定座上，所述驱动电机用于驱动所述挤压杆沿Z轴方向运动。
10.如权利要求9所述的蒸烤型的食品3D打印机，其特征在于，所述原料挤出头包括中空的挤出头本体，所述挤出头本体设有喷嘴以及活塞，所述挤压杆与所述活塞连接，且所述活塞与所述挤出头本体的内壁滑动连接。
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