3D打印结合微波处理可开发脆性膨化薯片
时间：2022-01-21 16:06 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
3D食品打印是一种增材制造技术，可用于提供个性化营养，简化食品供应链，拓宽可食用食品原料来源。在食品打印领域，淀粉基材料打印的产品往往需要经过热处理才能将其转化为风味更佳的可食用产品，例如3D打印饼干/比萨的烘焙、3D打印食品的微波加热、3D打印年糕的蒸煮等。
然而，淀粉基材料对热处理非常敏感，容易导致产品膨胀严重，最终失去3D打印的意义。微波作为加热源时，由于其快速加热作用，不可避免地会增加淀粉基3D打印产品的膨胀性，从而导致明显的变形。因此，有必要寻找一种既能使微波膨化食品保持其原有的形状，又能使其变得酥脆的方法。
目前，对于3D打印后处理微波加工及其膨化效果的研究还很有限，并且现有研究没有考虑保持3D打印产品的初始形状。该团队基于已发表的研究报告，采用来自豆渣的大豆不溶性膳食纤维（SIDF）和改变3D模型内部结构用于控制微波加工过程中3D打印马铃薯凝胶的过度膨化，旨在研制出具有预先设计好的形状和适当的脆度的微波膨化薯片。
图1. 实验设计流程图
注：SIDF为大豆不溶性膳食纤维的简称。
亮点介绍
1. 微波处理是一种制作膨化产品极其优秀的方法。
2. SIDF能够控制微波诱导3D打印马铃薯凝胶的膨胀。
3. SIDF改变了马铃薯全粉网络结构的物理性质。
4. 模型设计时应选择孔隙率较高的平行线结构。
5. 提高了豆渣的附加值和3D打印产品的营养。
成果介绍
为了开发出具有预设形状和适当脆度的微波膨化薯片，该团队研究了大豆不溶性膳食纤维（SIDF）不同添加量（马铃薯全粉质量的5%、10%、15%）和粒径（≤150、150~180、180~250 μm）对3D打印马铃薯凝胶膨胀率的调节作用。然后，测定了水分分布、流变性能、凝胶强度、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和微观可视化，用来说明SIDF对3D打印产物膨胀的影响。最后，利用3D软件（Simplify 3D）设计了具有不同内部结构的模型，以进一步控制膨胀速率。
实验结果表明，SIDF添加量和粒径如果掌握不好，会导致3D打印产品经微波热处理后会过度膨化或硬化。SIDF添加量为10%（w/w），粒径为150~180μm，在保持3D打印产品形状的同时，提供了较好的脆度。SIDF能够控制膨胀率可归因于可以使食品油墨水分流动性降低，机械强度增强和马铃薯凝胶变形能力下降。内部结构应选择平行线和高孔隙率，最大内部充填密度一般小于70%。除了能控制变形外，还能将豆渣加入食品油墨中做成3D打印膨化薯片来增加豆渣的附加值。
(责任编辑：admin)
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