食品3D打印的发展及挑战

随着3D打印技术的快速发展,其应用领域从传统模具制造领域不断扩展到建筑、工艺设计和医疗整形等领域。其成本的不断降低得益于Arduino开源硬件技术的发展。在食品行业,3D食品打印将对食物供应短缺、食物个性化需求、人类生活方式以及太空旅行等问题产生深远影响。3D打印食品的材料限制、口感、安全性、成本以及大众心理障碍等是目前食品3D打印所面临的挑战。

基于激光雕刻控制系统的食品打印机

基于激光雕刻控制系统的食品打印机,其应用领域从传统的图像雕刻领域扩展到食品打印领域,得益于Arduino开源硬件技术的发展。利用Arduino硬件系统实现了食品打印机在二维平面上的运动控制。使用Inkscape图像处理软件,使得打印出的食品图案更加多样化、个性化。但由于食品打印材料的局限性,所以当前食品打印机的普及还面临着很多的挑战。

通用挤出型食品3D打印机的设计

为了解决当下专用食品3D打印机可打印食材种类单一的问题,课题组设计了一款可打印巧克力和面点类的通用挤出型食品3D打印机。通过SolidWorks软件设计了笛卡尔坐标系形式的机械结构,并对其滚珠丝杠螺母传动机构进行了分析计算,详细介绍了其选型过程。通过气压供料、活塞挤出的方式,实现了打印喷头的连续供料功能。针对巧克力类熔融挤出低温冷却及面点类常温挤出加热熟化的食材成型特性,设计了可实现制冷和加热切换的恒温打印平台温控系统,实现了食品3D打印成型的通用性。研究结果表明该型食品3D打印机能以连续性供料的方式打印巧克力及面点类食品,顺应了多功能发展的理念。所设计的食品3D打印机可以完成一机多用的个性化食品打印,具有一定的实用价值。

即熟型3D食品打印机的设计

针对现有3D食品打印机打印后无法直接烤熟食用的不足,设计了一种恒温加热、恒压匀速出料、快速烤熟的即熟型3D食品打印机。采用虚拟制造技术,通过SolidWorks软件设计3D食品打印机的机械系统,并基于PC机设计了3D食品打印机的测控系统。采用气压传感器实时检测物料瓶内气压,并实现匀速出料控制;采用PT100温度传感器检测烤盘表面温度,实现恒温加热控制;通过有限元分析及实验研究,给出烤盘合适的加热温度和打印轨迹。实验表明,所设计的即熟型3D食品打印机可以高效、高品质地实现食品的3D打印和烤熟,具有较好的实用价值。

3D打印在食品中的运用

3D打印技术是一项新兴的快速成型技术,将计算机设计的三维数字模型分层,用3D打印机把粉末状或液状等可粘合材料按照"分层加工、堆叠成型"的方式生成产品。本文简要介绍了3D打印技术,重点阐述了这项技术在食品领域的发展状况,介绍了3D食品打印机和其制作的食物对老年人的帮助,并对该技术在食品领域应用的前景作出展望。