研究人員通過冷擠壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D打印牛奶食品

魔猴君  行業(yè)資訊   1521天前

對于3D打印食品，我真的需要停止思考，“好，現(xiàn)在我已經(jīng)看到了一切！”每次這樣做，我都會被證明是錯(cuò)誤的。最新的創(chuàng)新來自新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）的一組研究人員，他們成功地進(jìn)行了3D打印牛奶，是的，您沒有看錯(cuò)。我并不是說您應(yīng)該去拿些餅干，然后將玻璃杯放在擠出機(jī)下。該團(tuán)隊(duì)確定了如何將奶粉變成牛奶食品。 該大學(xué)的最近在RSC Advances上發(fā)表了一項(xiàng)研究，研究他們改變材料流變特性的方法，以便通過使用直接墨水在室溫下3D打印牛奶產(chǎn)品。

這可食用的小沙發(fā)是用奶粉3D打印的。

摘要指出：“食品的3D打印已通過不同的方法進(jìn)行了演示，例如選擇性激光燒結(jié)（SLS）和熱熔擠出。但是，需要高溫的方法不適用于創(chuàng)建由對溫度敏感的養(yǎng)分組成的3D模型。牛奶就是這類食物的示例，這些食物富含對溫度敏感的鈣和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)素。冷擠壓是3D打印的另一種方法，但它需要添加流變改性劑并優(yōu)化多種組分。為了解決這一局限性，我們演示了用牛奶油墨的簡單配方通過冷擠壓進(jìn)行牛奶的DIW 3D打印。我們的方法僅依賴一種牛奶產(chǎn)品（粉狀牛奶）。”

用于直接墨水書寫（DIW）3D打印以進(jìn)行冷擠壓的設(shè)置。 （A）實(shí)驗(yàn)中使用的DIW打印機(jī)的照片。

 （B）用乳油墨在玻璃基板上的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的DIW示意圖。

研究人員希望避免必須添加大多數(shù)冷3D打印過程所需的穩(wěn)定劑，以及不需要高溫的印刷牛奶。在這種情況下，諸如熱熔擠出和SLS之類的增材制造方法將行不通，因?yàn)樗鼈兺ǔＥc牛奶等多種食品中對溫度敏感的營養(yǎng)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)和鈣）不兼容。

該研究的首席研究員橋本助理教授解釋說：“冷擠壓不會損害熱敏營養(yǎng)素，但在3D打印中可滿足個(gè)人需求，在美觀，營養(yǎng)控制的食品方面具有巨大潛力。”

冷擠壓可能有效，但是需要添加添加劑或流變改性劑來增加印刷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這可能很難實(shí)現(xiàn)。此外，用于DIW 3D打印的油墨需要表現(xiàn)出剪切稀化行為，并具有在擠出后保持形狀的能力。

因此，研究人員研究了奶粉濃度如何影響其牛奶油墨的流變性能，然后相應(yīng)地調(diào)整性能，以找出最佳解決方案。他們完成了乳汁配方的“廣泛表征”，以分析其流變性。

DIW 3D打印的牛奶模型的光學(xué)圖像。從印刷模型中可以明顯看出牛奶濃度對印刷油墨散布的影響。用M10，M60和M65油墨印刷的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)散布并填充了間隙。用M70和M75（比例尺：5毫米）打印后，保持打印的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

他們在論文中寫道：“配方牛奶油墨基于一種控制其自身油墨流變特性的基于牛奶的成分。通過調(diào)整奶粉的濃度可以改變牛奶油墨的流變特性，并對其特性進(jìn)行表征并評估其可印刷性。使用包含70-75 w / w％奶粉的油墨，我們成功地打印了復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。”據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，他們的配方僅包含奶粉，將奶粉與水混合，以便使用DIW和冷擠壓方法獲得3D打印牛奶模型的正確一致性。實(shí)際上，水是控制墨水流變性的因素，這使解決方案足夠簡單，以至于有可能很快在某天的現(xiàn)實(shí)世界場景中成功使用，例如在養(yǎng)老院或醫(yī)院，而不僅僅是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

該研究的主要作者李說：“這種新穎而簡單的方法可以用來配制各種營養(yǎng)食品，包括那些為醫(yī)院的患者提供特殊飲食需求的食品。”為了確定最佳的可印刷性，研究人員通過3D打印三葉草葉，圓錐形，要塞，輪子和小巧可愛的沙發(fā)，測試了他們的方法和材料，此外還制作了其他一些形狀。他們還通過將牛奶油墨與由巧克力糖漿和可可粉制成的巧克力相結(jié)合，印刷了兩種色調(diào)的多材料版本沙發(fā)，并測試了如何用奶油，椰子和楓糖漿等材料填充印刷品。

SUTD團(tuán)隊(duì)用3D牛奶印刷了各種形狀。 A – D：沙發(fā)，堡壘，車輪和立體式葉子的3D打印牛奶結(jié)構(gòu)。 E：包含液體巧克力糖漿作為內(nèi)部填充物的3D打印錐體。 F：3D打印的立方體，具有四個(gè)隔室，其中包含液體藍(lán)莓糖漿，液體巧克力糖漿，乳脂和楓糖漿作為內(nèi)部填充物。

點(diǎn)評：“這種方法提供了一種簡便的途徑來配制其他沒有添加劑的食用油墨，并在不進(jìn)行溫度控制的情況下制造出視覺上吸引人的膳食。這種方法在配制對營養(yǎng)和材料特性有各種需求的食品中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，其中食品墨水可以在室溫下擠出而不會損害在高溫下會降解的營養(yǎng)素。”

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