CN110150346B - 改进的挤出方法和相关设备 - Google Patents

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Abstract

用于通过面团串的挤出生产三维产品的方法，包括：在包括圆柱管状本体和活塞的挤出机中提供粘弹性食物面团的步骤；在所述圆柱管状本体中使活塞前进的挤出步骤；以及通过停止所述活塞的前进运动的中断挤出步骤；分配设备包括这样的圆柱管状本体和这样的活塞，以及包括这样的挤出机的用于通过3D打印过程打印产品的生产的打印机。

Description

改进的挤出方法和相关设备
技术领域
本发明主要而非排他地涉及食品工业部门。
特别地，本发明涉及一种用于从粘弹性的食物面团分配并挤出面团串，尤其是从基于食品膳食的面团，例如适用于生产意大利面的面团。
本发明还涉及一种包括圆柱管状本体和活塞的系统，其中该系统设计为实施上述用于分配和挤出面团串的方法。本发明还涉及一种包括这样系统的3D打印机。
背景技术
使用三维(3D)打印机技术生产具有特殊或复杂形式的食物产品的制作已经在这几年熟知。专利申请WO2010/151202通过示例方式引用，该申请描述了用于打印二位或三维形状的食物的装置，包括用于可打印流体食物的容器，用于粘结剂(尤其是海藻酸)的容器，以及分配器。描述的装置还包括能够控制分配器(分配头)运动的控制单元。该申请还描述了用于三维食品制作的方法，包括产生流体食物滴和粘结剂滴，并在每一滴堆积后移动分配器。
为了进行三维打印，挤出机(沿着X、Y、Z三轴)的相对运动和挤出的串(string)堆积(deposition)的表面必须仔细地控制，使得可以从三维数字模型中打印出期望的三维产品，合适地转换成轴运动的程序。基于环境，有用的是保持挤出机固定并使用沿着X、Y、Z轴的表面的运动，或沿着一个、两个或三个轴移动挤出机，因此限制堆积表面沿着其他轴的运动。
该分配器/挤出机在很多对于批量模式有兴趣的场合起效，使得容纳于管状本体内的流体通过该管状本体的喷嘴被排出，移动活塞沿着另外的轴(此处叫做“E轴”)移动，也即活塞在所述圆柱管本体内滑动所沿的轴。该E轴的运动必须连同挤出机与沿着上述笛卡尔坐标轴X、Y和Z的表面的相对运动一起得到控制和协调。
在很多真实情况中，同时也在X、Y、Z和E的运动的编程中，如果不将容纳在圆柱管状本体中并由活塞的前进运动而分配的(流体)食物材料的粘度特性或，更广泛地，稠度纳入考虑，不可能得到很好的3D打印结果。对于挤出食物材料的排出速度的最佳控制是真切需要的，这只能通过对于活塞运动(位置、速度和加速度)的精细控制来实现。
事实上，通常来说，(流体)食物材料被装载在圆柱管状本体中，包括与活塞头成一体的杆的活塞在其中滑动；活塞沿着线性轴移动并由电机操作，其运动由控制系统控制。活塞头沿着线性轴在圆柱管状本体内的运动(位置、速度和加速度)以及喷嘴的特性决定了容纳在圆柱管状本体内的食物材料(流体)的实际压力，该压力也取决于流体本身的特性。该压力决定了是否进行挤出，并且影响其质量，也取决于喷嘴的特性。
容纳在圆柱管状本体内的材料的挤出通常在可变速度下进行，加速度可变并且可能停止和重新开始操作，这是由用于打印三维产品的程序决定的。
实施上，根据打印程序，为了获得复杂的三维形式，食物材料的分配速度也需要调节，如果需要分配停止并重新开始。更具体地，活塞在圆柱管状本体中的前进运动必须被管理，以开始或重新开始挤出食物材料的串。
挤出食物材料可为液体材料，其被加热至合适的温度(例如巧克力橡皮糖生产的情况)并且一旦分配后马上冷却或可以非常粘性的面团的形式，例如基于食品膳食的材料的面团(dough)，用于例如意大利面的生产。在后者的情况中，面团通常采用意大利面样的流体形式并具有粘弹性特点。
当粘弹性流体形式的食物材料在三维打印产品期间被挤出时，连续的材料串的分配控制和中断是尤其复杂的。通常，当活塞头的前进运动速度有变化，不可能精确地控制串的挤出的变化速度，尤其是挤出操作的停止和开始。
事实上，当活塞头的前进运动停止时，在圆柱管状本体中处于压力下的粘弹性食物面团具有弹性能量，其致使食物面团串继续从系统的分配喷嘴排出一段时间；因此，活塞头在给定位置的停止不能导致粘弹性食物材料串的分配的立即中断。这种特性完全是不期望的，因为其导致分配用于打印三维产品的材料串的无规则计量，并且这种类型的产品不能以精确方式生产。
在其他情况中这种缺点可通过将从喷嘴露头的多余产品切下并移除，但这明显不适于3D打印期间连续且快速的停止和重新开始操作，尤其是食物产品。
在以更精确的方式在活塞头前进运动停止的同时停止分配食物材料的尝试中，一些三维打印方法设想在停止后马上在分配喷嘴方向的相反方向将活塞头缩回。该方法通常在食物奶油的挤出时采用，例如填充或装饰奶油，保证这些具体应用中的精确用量。采用在用于打印三维产品的粘弹性食物材料串的挤出期间缩回活塞杆(因而与其连接的活塞头)会带来非常多的问题，由于这需要提前确定所需的精确缩回，关于距离和空间，从而能够精确地抵消停止后加压的流体的膨胀。这种缩回会取决于圆柱内流体的压力(无法计算)，并且由于流体的弹性特性而还会取决于该时刻圆柱内的流体的精确的量。活塞头不正确的或过量的缩回会导致空气(甚至已经堆积的串)被吸入圆柱，而不足的缩回不能解决正确停止挤出串的流动的问题。
该技术问题形成本发明的基础，即提供一种用于三维食物产品打印的挤出方法，基于容纳有待挤出的食物材料的圆柱管状本体中的活塞的前进运动的停止，致使材料串的立即中断以及，如果需要，随后的挤出的重新开始，所述方法对于期望应用是简单并且精确的，同时克服现有技术中遇到的问题。
发明内容
根据本发明，该技术问题通过用于通过挤出并堆积面团串的三维产品生产方法而得到解决，所述方法包括如下步骤：
a)提供包括圆柱管状本体和活塞的挤出机，所述圆柱管状本体包括由具有至少一个喷嘴的底部所封闭的第一端和第二端，所述活塞包括能够移动地彼此联接的杆和活塞头；
b)将粘弹性食物面团供给入所述圆柱管状本体；
c)将所述活塞设置在所述圆柱管状本体的侧壁中，使得上述活塞头与所述圆柱管状本体的所述侧壁接触并且在所述圆柱管状本体内部自由地滑动，并且所述粘弹性食物面团完全容纳在所述活塞头和所述底部之间；
d)通过所述杆和所述活塞头逐渐地前进而将所述粘弹性食物面团挤出，所述活塞头与所述杆联接并被所述杆推动，在上述圆柱管状本体中沿着滑动路径朝向所述圆柱管状本体的所述底部，致使从所述至少一个喷嘴以预设速度连续地供给面团串；
e)通过沿着所述滑动路径在特定位置停止所述杆的前进并且通过所述杆朝向所述第二端的立即移动而中断所述粘弹性食物面团的挤出，从而将所述杆从所述活塞头解除联接并使所述活塞头被所述粘弹性面团推向所述圆柱管状本体的所述第二端。
特别地，在所述杆朝向所述至少一个喷嘴的前进运动中断时，所述杆朝向所述圆柱管状本体的第二端的缩回导致所述杆从所述活塞头的立即分离。这样，所述活塞头在所述圆柱管状本体内自由地滑动。
因此，在完全有利的方式中，所述仍然在所述圆柱管状本体中的粘弹性食物材料可以释放施加弹性能量，在所述活塞头上施加的力迅速地降低直到达到环境压力，其中所述弹性能量在供给步骤中由所述圆柱管状本体的侧壁和所述活塞头之间的压缩而聚集。由于该力，活塞头被给予在与所述至少一个喷嘴相反的方向上(相反于挤出方向)的运动，允许所述粘弹性面团朝向所述圆柱管状本体的第二端的膨胀，而不是朝向第一端(即所述至少一个喷嘴的方向)。
事实上，通过根据本发明的方法，在所述圆柱管状本体内的杆的缩回运动和与活塞头的分离之后，防止了剩余面团串的供给。
事实上，活塞头与粘弹性材料面团接触的表面远大于所述至少一个分配喷嘴的截面积，并且因而在圆柱管状本体中的加压的粘弹性面团能够释放通过在喷嘴的相反方向上的膨胀和抵压在活塞头而聚集的弹性能量，并且自由地滑动。这样，由处于压力下的面团给予的活塞头在相反于喷嘴方向上(朝向圆柱管状本体的第二端)的最小快速移动足以立即对圆柱管状本体位于活塞头和所述底部之间的段进行减压，在杆从活塞头分离的时刻中断连续串的供给。
确实，根据本发明的表述“在所述圆柱管状本体内部自由地滑动”意味着活塞头能够在所述圆柱管状本体内部以被动方式滑动。例如，当被杆推向圆柱管状本体的第一端时或者被粘弹性面团朝向第二端推回时活塞头可以滑动。
因此，活塞头被制作并模塑成使得能够配合在圆柱管状本体中并与圆柱管状本体的侧壁接触。例如，在常规方式中，活塞头可具有基本上与圆柱管状本体的内部直径相同的直径，使得活塞头沿着其滑动路径在圆柱管状本体内部的运动导致活塞头和圆柱管状本体的侧壁之间的特定且合适的摩擦。
优选地，所述步骤c)的在所述圆柱管状本体的侧壁内部提供所述活塞是将活塞通过圆柱管状本体的第二端插入到圆柱管状本体的内部而实现的。
优选地，在上述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出期间，所述杆朝向所述第二端缩回预设距离。
事实上，虽然活塞杆的最小缩回允许活塞头被推向圆柱管状本体的第二端，其中活塞头的运动导致面团串的供给被中断，这可以方便地将杆缩回预设距离，从而允许活塞头(被处于压力下的面团推动朝向所述第二端)在圆柱管状本体内部滑动给定距离。
优选地，在所述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出之后进行额外步骤：重新开始所述粘弹性食物面团的挤出，使所述杆沿着所述滑动路径回到所述特定位置，从而重新开始连续的面团串的从所述至少一个喷嘴的供给。
根据后面的实施例，在有利的方式中，在粘弹性食物面团的挤出中断之后，可能根据需要以精确并及时的方式重新开始粘弹性食物材料的挤出，优选在预设的速度下，通过将活塞头重新定位于相同的特定位置，该位置是活塞头在步骤e)期间中断挤出时的位置，同时粘弹性食物面团从最大膨胀状态重新压缩至挤出中断时杆从活塞头分离时的压缩状态。
这种操作尤其在当圆柱管状本体装载有粘弹性食物材料的量大于用于打印单个产品所需的材料(因此一旦产品打印完成，挤出必须被中断，从而进行下一个产品的打印，这在意大利面打印的情况下非常常见)时以及当需要进行挤出机和表面沿着上述笛卡尔轴(X、Y、Z)的相对运动时尤其有用，例如在打印具有特别复杂形状的产品时。
优选地，根据本发明的方法的特定实施例，该杆在圆柱管状本体内部朝向圆柱管状本体的第一端的前进(即朝向所述底部)以及该杆朝向所述第二端的移动通过挤出机的控制系统进行控制。
特别地，控制挤出机的系统能够控制杆沿着杆的滑动路径在圆柱管状本体内部的位置、速度和加速度，从至少一个喷嘴的粘弹性食物材料的挤出取决于这些参数，相对于材料串的真实挤出速度。
更优选地，在所述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出期间，所述杆沿着所述滑动路径的所述特定位置对应于所述挤出机的所述控制系统先前保存的预设位置或者当所述杆从所述活塞头分离时所述杆沿着所述滑动路径的所述特定位置由所述挤出机的所述控制系统记录。
有利地，后面的实施例允许根据本发明的用于面团串的挤出和堆积的方法的有效自动化，尤其是当上述额外步骤--所述粘弹性食物面团的挤出重新开始时，在这期间所述杆沿着滑动路径回到特定位置，例如由挤出机的控制系统先前所记录的。
特别地，挤出的中断和重新开始的操作可以重复且及时的执行，不需要知道粘弹性食物面团的化学/物理特性或其体积(在活塞头朝向圆柱管状本体的第一端前进运动时是变化的)。
根据本发明的方法的优选实施例，在步骤d)中挤出的连续的面团串在堆积后立即经受部分表面烘干处理(“incartamento”)。
事实上，正如本领域技术人员已知的，当面团从至少一个喷嘴分配时，堆积的连续的面团串可被表面地部分烘干，例如在堆积后马上通过将空气流直接施加在串上。优选地，空气在60℃到90℃的温度下施加，更优选地在80℃下。
因此，上述部分表面烘干(“incartamento”)导致串的表面的部分变硬，从而帮助维持其结构，这对于在三维产品的逐渐形成时进一步的串部分随后堆积在已经堆积的串部分而言是尤其理想的，例如包括薄的多层的产品(由面团串的连续堆积在已经堆积的相同面团串上形成)。
根据优选的实施例，如上所述制备并分配的粘弹性食物面团可基于食物膳食，优选适用于意大利面生产的面团。
在优选的方式中，根据本发明的方法在生产通过3D打印过程打印的三维产品中具有理想的应用。
根据本发明的方法的实施尤其有利地用于生产通过3D打印过程打印的意大利面的所用的基于食物膳食的面团的挤出。
有利地，特别是通过上述步骤e)--所述粘弹性食物面团的挤出的中断，这期间活塞头在圆柱管状本体内部自由滑动(在与挤出方向相反的方向上，即朝向圆柱管状本体的第二端的方向)，并且通过上述重新开始挤出的步骤，根据本发明的方法允许高精度地打印产品，例如具有精确细节的意大利面，保证面团串的供给在正确的时刻中断并重新开始。
这样，通过根据本发明的方法，可以更精确地调整单个意大利面形状的最小细节，得到根据数字三维模型的3D打印的最高标准的三维产品。
该技术问题也通过根据本发明的挤出机解决，挤出机包括圆柱管状本体和活塞，圆柱管状本体包括第一端和第二端，第一端由具有至少一个喷嘴的底部封闭，活塞包括能够彼此联接的杆和活塞头，其中所述活塞可插入通过第二端达到所述圆柱管状本体的侧壁内部，使得所述活塞头与所述圆柱管状本体的侧壁接触，并且在圆柱管状本体的内部自由地滑动。
更特别地，该活塞被构造成使得通过该杆从空闲位置前进运动到冲程结束位置，即朝向圆柱管状本体的第一端，该杆和该活塞头彼此联接；而通过该杆从冲程结束位置到空闲位置的前进运动，即朝向圆柱管状本体的第二端，该杆和该活塞头可解除联接，并且后者在圆柱管状本体内部自由地滑动。
当圆柱管状本体加载有粘弹性材料，例如面团，根据本发明的设备允许材料的挤出(作为连续的面团串被挤出)基本上在杆缩回的同时被中断，即当该杆朝向圆柱管状本体的第二端移动的时候。
特别地，由于该杆和该活塞头可移动地彼此联接，在挤出期间杆与活塞头联接并在后者上施加压力，这随而推动容纳在圆柱管状本体内部的粘弹性材料朝向该第一端。作为替代，当杆在圆柱管状本体内部朝向该第二端缩回时，杆和活塞头不联接并且后者不与杆一起移动。一旦杆缩回，活塞头因而在圆柱管状本体内部自由的滑动：由于粘弹性材料施加的压力，活塞头可被后者推向该第二端，允许聚集的弹性能量释放，从而消除面团内部的压力，以允许实现前述段落中阐述的结果。
有利地，根据本发明的设备因而在使用期间非常精确，从而使得在杆缩回运动之后只有不明显并且可以忽略的量的面团被挤出。
上述描述的挤出机可包括用于将杆与活塞头可移动地联接的联接装置。这些装置具有以下功能：当杆朝向该第一端前进(挤出)时，即当该杆和该活塞头彼此联接时，促进杆施加在活塞头上的力的传递，然而在杆在圆柱管状本体内部朝向该第二端缩回(挤出中断)时不妨碍杆与活塞头的分离。
有利地，当根据本发明的方法的步骤循环重复时，该联接装置是特别有用的，尤其是当执行新的步骤b)时，即粘弹性食物面团再次在该圆柱管状本体内部供给时，如有需要通过该活塞头从圆柱管状本体抽出。
优选地，上述用于将杆与活塞头可移动地联接的联接装置为接合装置，磁力联接装置或电磁联接装置。
更精确地，用于可移动地联接杆与活塞头的联接装置为接合装置，其允许杆和活塞头的联接(接合)或两个所讨论的部件的解除联接(解除接合)，在挤出机的控制系统的命令下，如有必要。
类似地，正如将要参照详细描述和附图更清楚地阐述的，用于将杆与活塞头联接的这些联接装置可为电磁联接装置，例如位于该杆中的电磁体或该活塞头中的磁力板，该电磁体能够产生作用在该活塞头上的磁场。
基本上，当置于活塞头中的磁力板进入置于杆内的电磁体产生的磁场时，该活塞头开始重新朝向该杆移动，实际上在圆柱内朝向该第二端滑动，直到其基本上与杆接触并与其联接。
更优选地，用于将杆与活塞头接合的装置可为用于执行旋转接合的装置，例如通过一机构，当该杆以顺时针方向旋转时能够将该杆和该活塞头彼此联并且当杆以逆时针方向旋转式能够将该杆与该活塞解除联接。
优选地，该活塞头可包括流通阀，适用于将包括在活塞头和底部之间的圆柱管状本体的空间与包括在活塞头和第二端之间的圆柱管状本体的空间流体连通，该流通阀工作于打开模式和关闭模式。
特别地，当联接于活塞头的该杆前进运动从空闲位置进入冲程结束位置并且活塞头与可位于包括在该活塞头和圆柱管状本体的底部之间的空间内的粘弹性食物材料相接触时，或者当未与该活塞头联接的该杆朝向圆柱管状本体的第二端并且由于容纳在包括于该活塞头和圆柱管状本体的底部之间的空间中的材料的压力而在圆柱管状本体中朝向第二端进行滑动运动时，该活塞头和该阀运行于关闭模式。
不同地，例如当与该活塞头联接的该杆执行从空闲位置进入冲程结束位置的前进运动并且活塞头未与容纳在包括于该活塞头和圆柱管状本体的底部之间的空间内的粘弹性食物材料接触，该阀处于打开模式。
有利地，当设备处于后一运行条件的情况下，活塞头朝向底部的运动(由于在同一方向上联接于活塞头的杆的运动)导致容纳在位于活塞头和圆柱管状本体之间的空间内的空气排出，特别是在活塞头和可容纳在相同空间内的粘弹性食物材料之间的空气。空气的排出允许活塞头执行朝向底部的滑动运动直到该粘弹性食物材料，从而防止由于容纳在活塞头和圆柱管状本体的底部之间的空间中的空气的压缩，食物材料以非受控的方式从喷嘴排出和/或气泡困于该材料中。
同时，例如当由于活塞头通过上述联接装置而与杆联接而引入活塞头朝向第二端的前进运动时，该阀处于打开模式。
有利地，当设备处于后一运行条件的情况下，活塞头朝向第二端的运动(由于与活塞头联接的杆在同一方向上的运动在那里接触和/或由于可插入在杆中的磁体产生的磁场)导致空气进入位于活塞头和圆柱管状本体的底部之间的空间内。进入的空气允许活塞头执行朝向第二端的滑动运动，从而防止活塞头和圆柱管状本体作为泵，导致空气从喷嘴到包括于活塞头和底部之间的空间内的引入或者对已经挤出的仍然与喷嘴接触或位于其附近的食物材料的牵拉。
因此，该技术问题也通过包括上述挤出机的用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机而得到解决。
优选地，上述根据本发明的打印机可包括控制系统，控制系统能够控制杆在圆柱管状本体中朝向圆柱管状本体的第一端的前进运动(即朝向底部)，并且还控制该杆朝向第二端的运动。
如上所述，根据本发明的方法，挤出机的控制系统能够控制与杆的移动相关的参数，而从至少一个喷嘴挤出的粘弹性食物材料正取决于此。
更优选地，上述根据本发明的打印机进一步包括至少一个荷重元(load cell)，用于测量施加在挤出机的活塞头上的力，该荷重元连接至控制系统。
更优选地，该荷重元通常连接到杆并测量该机械部件施加的力。有利地，该荷重元可用于建立并监测设备的正确运行。
本发明进一步的特征和优势将从如下描述中显现，如下根据本发明的方法的实施模式是以参照附图的非限制性实例的方式提供的。
附图说明
图1涉及一种根据本发明的方法步骤，其中活塞朝向第一端运动。
图2涉及一种根据本发明的方法步骤，其中活塞朝向第一端的运动被中断并且杆缩回。
图3示出活塞头朝向第二端的运动，由于在圆柱管状本体中剩余面团施加的压力。
图4示出用于再次开始挤出的额外步骤，其中活塞朝向第一端前进。
图5示出根据本发明的挤出机的实施例，其中电磁体位于杆中并且磁力板位于活塞头中。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的挤出机1的简要形式，包括：
-圆柱管状本体2，具有被带有至少一个喷嘴9的底部8(通过示出的圆柱管状本体2的渐尖端部段而可辨认)所封闭的第一端3，和第二端4；
-通过第二端4在圆柱管状本体2的侧壁2a中插入的活塞10，活塞10包括杆11和活塞头12，二者可移除的彼此联接，活塞头12与圆柱管状本体2的侧壁2a接触。
活塞10设计成使得杆11朝向第一端3的前进运动导致活塞头12也被推向第一端3，与第一端3联接，而杆11朝向第二端4的运动不会导致活塞头12的运动，由于杆11和活塞头12没有彼此联接。
喷嘴9将活塞头12和底部8(存储罐7)之间的空间与外界流体连通。
特别地，活塞头12具有上表面12a和下表面12b。活塞头12设计成沿着圆柱管状本体2的侧壁2a以很好的密封作用滑动，基本防止容纳在存储罐7中的任何面团沿着滑动表面(即圆柱管状本体的侧壁2a)溢出；为此，如果需要，活塞头12可以设有由合适材料制成的活塞环(由于完全是常规的，因而未示出)。
活塞头12在圆柱管状本体2中能够自由滑动；更精确地，在活塞头12和圆柱管状本体2之间没有物理限制；活塞头12能够由于覆盖在其上的杆11和/或在其下的圆柱管状本体2的存储罐7中的材料所施加在其上的压力而以被动方式容易地移动。
仍然参见图1，并且在非限制性的方式中，杆11具有圆柱形状，其朝向所述杆的一端15轻微变宽，设计成将在下方与其联接的活塞头12的接触力进行分布，或朝向所述杆的顶部安装成一体的元件轻微变宽，以适用于此目的(由于完全是常规的，因而未示出)。
同时，图1示出了步骤d)：根据如上面所描述的本发明的粘弹性食物面团的挤出。
特别地，一旦粘弹性食物面团被引入圆柱管状本体2内部并且一旦所述活塞10通过第二端4插入圆柱管状本体2的侧壁2a内部，使得活塞头12与侧壁2a接触并且食物面团完全容纳在活塞头12和底部8之间，挤出步骤通过活塞10在圆柱管状本体2内部的前进运动执行，即与活塞头12联接的杆11，沿着滑动路径，这可与轴E重叠随而纵向地相对于圆柱管状本体2的长度。在该步骤中，活塞10从空闲位置被推向(由于完全是常规的，因而未示出)冲程结束位置，即从圆柱管状本体的第二端4被推向第一端3。
由箭头所示出的活塞2的向下运动导致活塞头12的逐渐滑动(在该步骤中与杆11接触)，其在压力P下对其下面的粘弹性面团朝向圆柱管状本体2的内壁2a并朝向底部8进行压缩，导致连续的面团串的供给。
从图1中清楚的是，在所讨论的步骤中，杆11的端部15抵压在下方活塞头12的上表面12a，虽然杆11和活塞头12是两个彼此分离的机械元件。
图2和3示出接下来的步骤e)：根据本发明的方法，其中粘弹性食物面团的挤出被中断。
特别地，图2示出了该粘弹性食物面团的挤出被中断的步骤，与杆11的前进运动的停止同时发生，杆11在沿其滑动路径的第一特定位置(在图2中由字母“h”表示)，并且杆11立即朝向圆柱管状本体2的第二端4缩回，直到达到沿其滑动路径的第二特定位置(在图2中由字母“k”表示)，导致杆11实际上与下方活塞头12的分离。杆11在缩回运动期间的方向由图2中指向上的箭头表示。
由于分离操作，杆11和活塞头12不再彼此联接；活塞头12因而在圆柱管状本体2的内部自由滑动。
容纳在存储罐7内部的仍旧处于压力下的面团能够自由的向上膨胀，抵压在活塞头12的下表面12b，由于其不再受到杆11的限制，因而被推向第二端4，从位置“h”滑向位置“k”。活塞头12的运动通过箭头在图3中示出。
当粘弹性食物面团的挤出被杆11的缩回而中断时，由于能够朝向第二端4自由地膨胀，剩余的粘弹性面团材料不从喷嘴9排出。
图4示出随后的步骤，其中面团的挤出重新开始，其中杆11，因而活塞头12从位置“k”移动回位置“h”，这些位置在之前的停止操作中已经记录。可以看出，与活塞头12联接的杆11开始沿着滑动路径朝向第一端3移动，滑动路径可以重叠在轴E上(移动由指向下的箭头表示)。同时执行将面团压缩至前述压力P并且所需的面团串的挤出重新开始。
图5示出了根据本发明的挤出机1的实施例，其包括用于可移动地将杆11连接至活塞头12的装置，更具体地，通过磁力联接装置将杆和活塞头12可移动地联接。
特别地，这些磁力联接装置包括设置在杆11内部的电磁体13a，以及设置在活塞头12内部的磁力板13b。

Claims (16)

1.用于通过挤出并堆积面团串生产三维产品的方法，包括如下步骤：
a)提供挤出机，所述挤出机包括圆柱管状本体和活塞，所述圆柱管状本体包括由具有至少一个喷嘴的底部所封闭的第一端和第二端，所述活塞包括能够移动地彼此联接的杆和活塞头；
b)将粘弹性食物面团供给入所述圆柱管状本体中；
c)将所述活塞设置在所述圆柱管状本体的侧壁中，所述活塞头与所述圆柱管状本体的所述侧壁接触并且在所述圆柱管状本体内部能够自由滑动，并且所述粘弹性食物面团完全容纳在所述活塞头和所述底部之间；
d)通过所述杆和所述活塞头逐渐地前进而将所述粘弹性食物面团挤出，所述活塞头与所述杆联接并被所述杆推动，在所述圆柱管状本体中沿着滑动路径朝向所述圆柱管状本体的所述底部，致使连续的面团串从所述至少一个喷嘴以预设速度供给；
e)通过沿着所述滑动路径在特定位置停止所述杆的前进并且通过所述杆朝向所述第二端的立即移动而中断所述粘弹性食物面团的挤出，从而将所述杆从所述活塞头解除联接并使所述活塞头被所述粘弹性面团推向所述圆柱管状本体的所述第二端,
在所述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出之后进行额外步骤：重新开始所述粘弹性食物面团的挤出，使所述杆沿着所述滑动路径回到所述特定位置，从而重新开始从所述至少一个喷嘴供给连续的面团串,
所述活塞头包括流通阀，适用于将包括在所述活塞头和所述圆柱管状本体的所述底部之间的所述圆柱管状本体的空间与包括在所述活塞头和所述第二端之间的圆柱管状本体的空间流体连通，所述流通阀工作于打开模式和关闭模式，同时，在所述额外步骤中，重新开始所述粘弹性食物面团的挤出，
当与所述活塞头联接的所述杆执行从空闲位置朝向冲程结束位置的前进运动并且所述活塞头未与容纳在包括于所述活塞头和所述底部之间的空间内的所述粘弹性食物材料接触时，所述流通阀处于打开模式，
当与所述活塞头联接的所述杆执行从空闲位置朝向程结束位置的前进运动并且所述活塞头与位于包括在所述活塞头和所述底部之间的空间内的所述粘弹性食物材料相接触时，所述流通阀处于关闭模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出期间，所述杆朝向所述第二端缩回预设距离。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述杆在所述圆柱管状本体中朝向所述底部的前进和所述杆朝向所述第二端的移动由所述挤出机的控制系统控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述步骤e)的中断所述粘弹性食物面团的挤出期间，所述杆沿着所述滑动路径的所述特定位置对应于所述挤出机的所述控制系统先前保存的预设位置或者当所述杆从所述活塞头分离时所述杆沿着所述滑动路径的所述特定位置由所述挤出机的所述控制系统记录。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述步骤d)中挤出的所述连续的面团串在堆积后经过部分表面烘干处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述部分表面烘干通过施加空气流而进行，其中，空气在60℃和90℃之间的温度下。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述部分表面烘干通过施加空气流而进行，其中，空气在80℃的温度下。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述粘弹性食物面团是基于食品膳食的面团。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述粘弹性食物面团是适用于意大利面生产的面团。
10.根据权利要求1或2所述的方法，用于生产通过3D打印过程打印的三维产品。
11.根据权利要求10所述的方法，用于生产意大利面。
12.用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机，包括挤出机(1)，
所述挤出机(1)包括：圆柱管状本体(2)和活塞(10)，所述圆柱管状本体(2)具有第一端(3)和第二端(4)，所述第一端(3)由具有至少一个喷嘴(9)的底部(8)所封闭，所述活塞(10)包括能够移动地彼此联接的杆(11)和活塞头(12)；所述活塞能够通过所述第二端(4)插入所述圆柱管状本体(2)的侧壁(2a)内部，使得所述活塞头(12)与所述圆柱管状本体(2)的所述侧壁(2a)接触并且在所述圆柱管状本体的内部能够自由滑动，
所述活塞头(12)进一步包括流通阀，所述流通阀适用于将包括于所述活塞头(12)和所述底部(8)之间的所述圆柱管状本体(2)的空间和包括于所述活塞头(12)和所述第二端(4)之间的所述圆柱管状本体(2)的空间实现流体连通，所述流通阀工作于打开模式或关闭模式，
当与所述活塞头联接的所述杆执行从空闲位置朝向冲程结束位置的前进运动并且所述活塞头未与容纳在包括于所述活塞头和所述底部之间的空间内的粘弹性食物材料接触时，所述流通阀处于打开模式，
当与所述活塞头联接的所述杆执行从空闲位置朝向程结束位置的前进运动并且所述活塞头与位于包括在所述活塞头和所述底部之间的空间内的粘弹性食物材料相接触时，所述流通阀处于关闭模式。
13.根据权利要求12所述的用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机，所述打印机用于生产意大利面。
14.根据权利要求12所述的用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机，包括控制系统，所述控制系统能够控制所述杆(11)在所述圆柱管状本体(2)中朝向所述底部(8)的前进以及所述杆(11)朝向所述第二端(4)的移动。
15.根据权利要求14所述的用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机，包括至少一个荷重元，所述至少一个荷重元用于测量施加在所述活塞头(12)的力，所述荷重元连接至所述控制系统。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的用于生产通过3D打印过程打印的产品的打印机，其中，所述挤出机(1)包括用于将所述杆(11)与所述活塞头(12)能够移动地联接的联接装置，其中所述联接装置是接合装置，磁力联接装置或电磁联接装置。
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