CN114304553B - 一种火龙果膳食纤维3d打印粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法。将火龙果皮经过干燥后粉碎，然后和海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白混合，加水调节水分，然后经双螺杆挤压，挤压后干燥，粉碎，然后加水制备为混合液，混合液采用超高压微射流处理后，真空浓缩、冷冻干燥，得到火龙果膳食纤维3D打印粉。该法制备的3D打印粉，主要成分为火龙果膳食纤维，打印后的产品具有较好的成型性，同时，制备的粉末粒度小，打印时不会堵塞打印机打印头，打印精度高。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种3D打印粉，特别是指一种以火龙果膳食纤维为原料的3D打印粉。
背景技术
食品3D 打印技术作为一项新兴技术，突出的特点是能够个性化定制食物，改变传统食品加工中造型较为单一的状况和其他缺点，满足人们多元化的生活需求。食品3D打印材料是实现3D打印的重要方面。打印材料的性能对打印效果具有重要影响。果蔬粉也是3D打印的材料。但果蔬原料粘度低，水分含量偏高，破碎成果泥后流动性强，不易成型，果蔬中纤维含量高，大颗粒原料在打印过程中容易产生堵塞显现。为提高果蔬原料的打印性能，一些申请者在食品打印材料性质改进方面进行了一些工作。江南大学申请的(公开号为CN106259599A 的发明名称为 “一种通过添加功能性糖改善高纤维面团体系成型及3D 精确打印性能的方法”。通过添加功能性糖改善高纤维面团体系成型性。但目前果蔬膳食纤维3D打印粉制备方面还存在一定的问题：
（1）不添加膳食纤维的果蔬粉体打印后容易塌缩，但添加膳食纤维作为3D打印粉材料，流动相差、粘度低；
（2）膳食纤维直接加入海藻酸钠等增加粘度，膳食纤维和海藻酸钠等胶体难以形成均一体系；
（3）膳食纤维直接作为3D打印粉材料，颗粒大，容易堵塞打印头。
发明内容
为改善膳食纤维3D打印粉材料的性能，本发明提出一种以火龙果膳食纤维为原料的3D打印粉，将火龙果皮经过干燥后粉碎，然后和海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白混合，加水调节水分，然后经双螺杆挤压，通过挤压将海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白充分结合，在挤压过程中赋予粉体新的特性，克服单独膳食纤维制备浆料时粘度小，不加膳食纤维时产品容易塌陷的缺点；然后将粉体加水制备为混合液后通过超高压微射流处理，降低粉体的粒度，防止打印时堵塞打印头，同时，在超高压微射流处理过程中，粉体的特性又进一步改善，制备的浆料流动性好、粘度适宜，打印后不塌陷，打印精度高。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，步骤如下：
（1）火龙果皮粉体的制备：将火龙果皮清洗干净后，在干燥箱中干燥，然后粉碎机粉碎，得到火龙果皮粉体；
（2）混合粉体的制备：混合粉中加入海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白粉，混合均匀，得到混合粉体；
（3）挤压粉的制备：取混合粉体，加水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中挤压；挤压后在干燥箱中干燥，然后粉碎机粉碎，得到挤压粉；
（4）挤压粉混合液的制备：挤压粉加入水，混合均匀，得到混合液；
（5）超高压微射流处理：将混合液经过超高压微射流处理机处理；
（6）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空条件下浓缩；
（7）冷冻干燥：浓缩液预冻，在冷冻干燥机中冷冻干燥。
进一步，步骤（1）中火龙果皮在60-80℃干燥箱中，干燥到水分含量5-10%，然后粉碎机粉碎到60-100目。
进一步，步骤（2）中，以最终得到的混合粉体100重量份计算，其中加入火龙果皮粉体10-3 0重量份，海藻酸钠2-5重量份，淀粉60-70重量份，大豆蛋白粉10-30重量份，混合均匀，得到混合粉体。
进一步，步骤（3）中，取100重量份混合粉体，加入混合粉体质量10-20%的水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中，螺杆挤压的条件为：喂料速度10-50 g/min，螺杆转速80-180r/min，挤压温度150-180℃，得到挤压的混合料；挤压后在60-80℃干燥箱中，干燥到水分含量5-10%，然后粉碎机粉碎到60-100目，得到挤压粉。
进一步，步骤（4）中，以挤压粉100重量份计算，加入500-900重量份的水，混合均匀，得到混合液。
进一步，步骤（5）中，超高压微射流处理压力200-600MPa，物料温度40-60℃。
进一步，步骤（6）中，在真空度0.098MPa条件下将超高压微射流处理后的料液浓缩到固形物含量30-40%（W/W）。
进一步，步骤（7）中，浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量5-10%。
利用权利要求1-8任一所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法制得的3D打印粉。
本发明所述的3D打印粉的应用：将3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比12-20%，在喷头直径15 m，挤出温度 25-30 ℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
本发明具有以下有益效果：
（1）将火龙果皮经过干燥后粉碎，然后和海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白混合，加水调节水分，然后经双螺杆挤压，通过挤压将海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白充分结合，在挤压过程中赋予粉体新的特性，克服单独膳食纤维制备浆料时粘度小，不加膳食纤维时产品容易塌陷的缺点。
（2）双螺杆挤压后的粉体加水制备为混合液后通过超高压微射流处理，降低粉体的粒度，防止打印时堵塞打印头，同时，在超高压微射流处理过程中，粉体的特性又进一步改善。
（3）本方法制备3D打印粉，加水制备为浆料后流动性好、粘度适宜，打印后不塌陷，打印精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图附表作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图附表仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图附表获得其他的附图附表。
图1 不同加工方法对浆料粘度特性的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，步骤如下：
（1）火龙果皮粉体的制备：将火龙果皮清洗干净后，在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目。
（2）混合粉体的制备：以最終得到的混合粉100重量份计算，其中加入火龙果皮粉体15重量份，海藻酸钠2重量份，淀粉63重量份，大豆蛋白粉20重量份，混合均匀，得到混合粉体。
（3）挤压粉的制备：取100质量份混合粉体，加入混合粉体质量15%的水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中，螺杆挤压的条件为：喂料速度50 g/min，螺杆转速150 r/min，挤压温度160℃，得到挤压的混合料；挤压后在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目，得到挤压粉。
（4）挤压粉混合液的制备：以挤压粉质量100份计算，加入800份的水，混合均匀，得到混合液。
（5）超高压微射流处理：将混合液经过超高压微射流处理机处理。超高压微射流处理压力500MPa，物料温度40℃。
（6）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空度0.098MPa条件下浓缩到固形物含量35%（W/W）。
（7）冷冻干燥：浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量8%。
将制备的3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比15%，在喷头直径15 m，挤出温度25℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
对照例1（不挤压）
一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，步骤如下：
（1）火龙果皮粉体的制备：将火龙果皮清洗干净后，在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目。
（2）混合粉体的制备：以最終得到的混合粉100份计算，其中加入火龙果皮粉体15份，海藻酸钠2份，淀粉63份，大豆蛋白粉20份，混合均匀，得到混合粉体。
（3）混合液的制备：以混合粉体质量100份计算，加入800份的水，混合均匀，得到混合液。
（4）超高压微射流处理：将混合液经过超高压微射流处理机处理。超高压微射流处理压力500MPa，物料温度40℃。
（5）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空度0.098MPa条件下浓缩到固形物含量35%（W/W）。
6) 冷冻干燥：浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量8%
（7）3D打印：将制备的3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比15%，在喷头直径15m，挤出温度 25℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
对照例2（不采用超高压微射流）
一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，步骤如下：
（1）火龙果皮粉体的制备：将火龙果皮清洗干净后，在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目。
（2）混合粉体的制备：以最終得到的混合粉100份计算，其中加入火龙果皮粉体15份，海藻酸钠2份，淀粉63份，大豆蛋白粉20份，混合均匀，得到混合粉体。
（3）挤压粉的制备：取100份混合粉体，加入混合粉体质量15%的水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中，螺杆挤压的条件为：喂料速度50 g/min，螺杆转速150 r/min，挤压温度160℃，得到挤压的混合料；挤压后在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目，得到挤压粉
（4）挤压粉混合液的制备：以挤压粉质量100份计算，加入800份的水，混合均匀，得到混合液。
（5）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空度0.098MPa条件下浓缩到固形物含量35%（W/W）。
（6）冷冻干燥：浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量8%。
将制备的3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比15%，在喷头直径15 m，挤出温度25℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
对照例3（无膳食纤维）
一种3D打印粉的制备方法，步骤如下：
（1）混合粉体的制备：以最终得到的混合粉100份计算，其中加入海藻酸钠2份，淀粉78份，大豆蛋白粉20份，混合均匀，得到混合粉体。
（2）挤压粉的制备：取100份混合粉体，加入混合粉体质量15%的水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中，螺杆挤压的条件为：喂料速度50 g/min，螺杆转速150 r/min，挤压温度160℃，得到挤压的混合料；挤压后在60℃干燥箱中，干燥到水分含量8%，然后粉碎机粉碎到60目，得到挤压粉
（3）挤压粉混合液的制备：以挤压粉质量100份计算，加入800份的水，混合均匀，得到混合液。
（4）超高压微射流处理：将混合液经过超高压微射流处理机处理。超高压微射流处理压力500MPa，物料温度40℃。
（5）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空度0.098MPa条件下浓缩到固形物含量35%（W/W）。
（6） 冷冻干燥：浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量8%。
将制备的3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比15%，在喷头直径15 m，挤出温度25℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
、粘度的测定
将不同方法制备得到的冷冻干燥的粉体，加水，调节到粉体质量百分比15%，采用粘度仪，在25℃下搅拌15min后测定体系的粘度。
、粒度的测定
将0.1 mL的15%的浆液稀释100倍，使用激光粒度分析仪于室温下进行平均粒径的测定，将仪器调为正常室温状态，平衡时间设定为120 s，每组指标测定均以平行3次进行计算,取平均数。
、精度和稳定性的测定
将制备的3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比15%，在喷头直径15 m，挤出温度25℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印一个高、直径均为 15 mm 的圆柱体，用游标卡尺对打印完成及放置1 h后的圆柱体进行高和直径的测量，每个圆柱分别选取不同的方向测量三次，计算圆柱的高及直径的偏差。
、不同方法制备的粉体特性的比较
分别按实施例1、对照例1、对照例2、对照例3制备的3D打印粉，测定其粘度、平均粒径、打印精度和打印稳定性，结果见图1和表1-3。
表1不同加工方法对粉体平均粒度的影响
表2不同加工方法对3D打印精度的影响
表3不同加工方法对3D打印稳定性的影响
从图1可见，本方法制备的打印份的粘度高于对照例 1和2，但低于不加膳食纤维粉的对照例3。表明添加膳食纤维粉的产品粘度低，但经过本方法制备，粘度可以有效改善。从表1可见，对照例2制备的3D打印粉粒度较大，表明结果超高压微射流处理的样品，粒度大大降低，从微米级降低到纳米级，粉体粒径减小，不容易堵塞打印头；从表2可见，本方法制备的打印份，打印精度和稳定性都优于其他方法。
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 (8)
1.一种火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）火龙果皮粉体的制备：将火龙果皮清洗干净后，在干燥箱中干燥，然后粉碎机粉碎，得到火龙果皮粉体；
（2）混合粉体的制备：向火龙果皮粉体中加入海藻酸钠、淀粉、大豆蛋白粉，混合均匀，得到混合粉体；
（3）挤压粉的制备：取混合粉体，加水，混合均匀后加入到双螺杆挤压机中挤压；挤压后在干燥箱中干燥，然后粉碎机粉碎，得到挤压粉；
（4）挤压粉混合液的制备：挤压粉加入水，混合均匀，得到混合液；
（5）超高压微射流处理：将混合液经过超高压微射流处理机处理；
（6）真空浓缩：将超高压微射流处理后的料液在真空条件下浓缩得到浓缩液；
（7） 冷冻干燥：将浓缩液预冻，然后在冷冻干燥机中冷冻干燥，得到火龙果膳食纤维3D打印粉；
步骤（3）中，取100重量份混合粉体，加入混合粉体质量10-20%的水，混合均匀，加入到双螺杆挤压机中，螺杆挤压的条件为：喂料速度10-50 g/min，螺杆转速80-180 r/min，挤压温度150-180℃，得到挤压的混合料；挤压后在60-80℃干燥箱中，干燥到水分含量5-10%，然后粉碎机粉碎到60-100目，得到挤压粉；
步骤（5）中，超高压微射流处理压力200-600MPa，物料温度40-60℃。
2.根据权利要求1所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于：步骤（1）中火龙果皮在60-80℃干燥箱中，干燥到水分含量5-10%，然后粉碎机粉碎到60-100目。
3.根据权利要求1所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，以最终得到的混合粉体100重量份计算，其中加入火龙果皮粉体10-3 0重量份，海藻酸钠2-5重量份，淀粉60-70重量份，大豆蛋白粉10-30重量份，混合均匀，得到混合粉体。
4.根据权利要求1所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，以挤压粉100重量份计算，加入500-900重量份的水，混合均匀，得到混合液。
5.根据权利要求1所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，在真空度0.098MPa条件下将超高压微射流处理后的料液浓缩到固形物含量30-40%（W/W）。
6.根据权利要求1所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法，其特征在于：步骤（7）中，浓缩液在-40℃预冻，在冷冻干燥机中，铺放厚度3cm，隔板温度50℃，真空压强60 Pa条件下冷冻干燥到水分含量5-10%。
7.根据权利要求1-6任一所述的火龙果膳食纤维3D打印粉的制备方法制得的3D打印粉。
8.根据权利要求7所述的3D打印粉的应用，其特征在于：将3D打印粉加水，调节到粉体质量百分比12-20%，在喷头直径15 m，挤出温度 25-30 ℃，喷头移动速度 15 mm/s条件下打印所需要的食品形状。
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