一种牛奶基组合物及其制备的牛奶基3D打印食品

技术领域

本发明涉及食品3D打印技术领域，具体涉及一种牛奶基组合物及其制备的牛奶基3D打印食品。

背景技术

3D食品打印是将三维建模、机电控制、食品科学等诸多跨学科知识融于一体而形成的一种新型高科技应用技术。3D打印技术工艺主要有熔融沉积成型、光固化立体成型、选择性烧结成型、层片叠加，在3D食品打印中熔融沉积成型应用最为广泛。熔融沉积成型是将固体原料加热熔融挤出后，冷却重新凝固，层层堆积成型，其挤出效率高、设备简单、原料利用充分，适用于巧克力、糖果等食品的打印。

3D食品打印的过程是利用计算机三维建模的手段对所打印食品进行平面分解、程序设计，然后由3D食品打印机按照设置的运动方式将食品原料挤出，最终实现逐层打印、堆叠成型。每一层打印的过程对应打印食品的一个横截面，每个横截面需要单独计算处理，计算机根据处理结果设置喷头运动方式，并向机器发出指示命令，喷头按照计算机的指示运动，均匀挤出物料，最终打印出有特殊味道、形状、质地和营养成分的食品。随着食品打印技术的不断完善，可用于3D打印的原料不断丰富，打印种类也逐步增多，更能满足人们生活的需求。现在已经对巧克力、冰激凌、糖果、奶片等食品进行3D打印。

牛奶是最古老的天然饮料之一，被誉为白色血液，如果能将牛奶作为3D打印原料，打印出各种人们喜爱的3D样品，那3D牛奶制品在食品消费市场必会受消费者的喜爱和欢迎。目前食品3D打印基本集中在巧克力，由于牛奶基不适合3D打印，打印样品不能快速冷却成型，目前缺乏对以牛奶为基料的3D食品的3D打印技术的相关研究，还未成功打印以牛奶为基料的3D打印食品。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于制备牛奶基3D食品的牛奶基组合物及其制备的牛奶基3D打印食品，成功实现牛奶的3D打印。

为达到上述目的，本发明提供一种用于制备牛奶基3D食品的牛奶基组合物，每1000份所述牛奶基组合物包括如下重量份数的原料：

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物中，优选的，每1000份所述牛奶基组合物还包括食用香精0.5-1.0份。

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物中，优选的，所述pH值调节剂选自磷酸氢二钠和/或三聚磷酸钠。

根据本发明的具体实施方案，优选的，在70℃下，所述牛奶基组合物的粘度为1300-1500CP。所述粘度由博勒飞粘度计测试得到，型号：DV3T，测试条件：LV3号转子，1次，20转，30s。

本发明还提供一种上述牛奶基组合物的制备方法，包括：将牛奶加热至化料温度，加入白砂糖、单/双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、结冷胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、羟丙基二淀粉磷酸酯、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、pH值调节剂和食用盐，在所述化料温度进行化料，均质，均质后加入水，灭菌，得到所述牛奶基组合物产品。

根据本发明的具体实施方案，在上述制备方法中，优选的，被加热的牛奶用量为所述牛奶基组合物总重量的30-35％，均质后再加入剩余牛奶。

根据本发明的具体实施方案，在上述制备方法中，优选的，若牛奶基组合物的原料包括食用香精，所述食用香精随水加入至牛奶中。

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物的制备方法中，优选的，所述化料温度为65-75℃，进一步优选70℃。

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物的制备方法中，优选的，所述化料时间为25-30min。

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物的制备方法中，优选的，所述均质温度为70-75℃。

根据本发明的具体实施方案，在上述牛奶基组合物的制备方法中，优选的，所述均质的一级压力为100-150bar，二级压力为20-50bar。

本发明还提供一种上述牛奶基组合物制备的牛奶基3D打印食品。

根据本发明的具体实施方案，在20-30℃下，上述牛奶基3D食品的弹性模量为25-35mm。所述弹性模量由博勒飞质构仪测试得到，型号：CT3，探头：TA4/1000，测试条件：测试速度1mm/s。在本发明的牛奶基3D打印食品中，弹性模量决定了3D打印样品的成型率，合适的弹性模量有利于牛奶基的挤出和3D产品的成型。

本发明还提供一种上述牛奶基3D打印食品的制备方法，包括：将所述牛奶基组合物加热后进行3D打印，得到所述牛奶基3D打印食品终产品。

根据本发明的具体实施方案，在上述3D打印食品的制备方法中，优选的，所述3D打印的出口温度为46-50℃，进一步优选为48℃。

根据本发明的具体实施方案，在上述3D打印食品的制备方法中，优选的，所述牛奶基组合物加热至68-72℃，进一步优选70℃。在本发明中，将牛奶基组合物温度控制在70℃，使牛奶基组合物的粘度为1300-1500CP，具有一定粘度流动性液体，从而适合3D打印。

食品自身理化性质决定打印效果，外界温度、挤出方式、喷头直径、喷头与成型系统的距离等外界因素也会直接影响打印效果。3D食品打印的原料多为胶状液体，由于自身带有正负离子，受力平衡能保持稳定。温度过高可能会使胶体平衡破坏，蛋白质变性形成沉淀，脂肪晶体受到破坏，打印效果降低。原料打印过程中需要控制喷头的温度，保证在挤出时粘度、流动性能符合成型的要求。打印出的每一层原料经过冷却凝结不易坍塌，层层打印堆叠制成立体造型。除此之外，还要防止温度过低原料凝固造成喷头堵塞，一般情况下，需要喷头温度比凝固温度高1℃。

本发明的牛奶基组合物及其制备的牛奶基3D打印食品具有如下有益效果：

(1)本发明提供了一种适合3D打印的牛奶基组合物，该组合物成功实现牛奶的3D打印。本发明的牛奶基组合物通过合理复配组合物原料，使组合物在3D打印温度下具有适合3D打印的粘度，保证3D打印制品的成型；同时，本发明在制备牛奶基组合物的过程中，对混合物料液进行高温剪切搅拌并均质处理，使组合物中各物料分散均匀，保证了3D打印制品的光滑。

(2)本发明的牛奶基3D打印食品的制备方法，通过控制3D打印的进料温度，使进料的粘度为1300-1500CP，并控制3D打印出料温度，使3D打印制品快速冷却成型，并具有一定的弹性。

(3)本发明牛奶基3D打印食品的开发，为今后开发更多适合3D打印的基料提供了借鉴与参考。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供一种牛奶基3D打印食品，其产品配方构成如下(每1000份产品中含)：

其制备方法包括如下步骤：

制备牛奶基组合物：(1)将占牛奶基组合物总量32％的牛奶加热至化料温度69℃，将白砂糖、单/双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、结冷胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、羟丙基二淀粉磷酸酯、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠、食用盐加入牛奶中，采用具有混合、分散、剪切、乳化效果的化料设备在化料温度下进行化料，使料液成为均匀、分散的混合物，化料时间保持在28分钟，之后对料液进行均质，均质温度为72℃，一级压力120bar，二级压力30bar；(2)定容：用水定容至配料量，最后加入香精；(3)杀菌釜灭菌：将定容后的料液灌装到250ml玻璃瓶，对料液进行杀菌釜灭菌，得到牛奶基组合物。

3D打印：将杀菌釜灭菌后的牛奶基组合物升温到70℃使料液充分融解，然后灌入3D打印注射器中，控制3D打印注射器出口温度48℃，完成3D打印，得到所述牛奶基3D打印食品终产品。

本实施例所得3D打印样品表面光滑，富有弹性。

实施例2

本实施例提供一种牛奶基3D打印食品，其产品配方构成如下(每1000份产品中含)：

其制备方法包括如下步骤：

制备牛奶基组合物：(1)将占牛奶基组合物总量35％的牛奶加热至化料温度75℃，将白砂糖、单/双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、结冷胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、羟丙基二淀粉磷酸酯、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠、食用盐加入牛奶中，采用具有混合、分散、剪切、乳化效果的化料设备在化料温度下进行化料，使料液成为均匀、分散的混合物，化料时间保持在30分钟，之后对料液进行均质，均质温度为75℃，一级压力150bar，二级压力40bar；(2)定容：用水定容至配料量，最后加入香精；(3)杀菌釜灭菌：将定容后的料液灌装到250ml玻璃瓶，对料液进行杀菌釜灭菌，得到牛奶基组合物。

3D打印：将杀菌釜灭菌后的牛奶基组合物升温到68℃使料液充分融解，然后灌入3D打印注射器中，控制3D打印注射器出口温度46℃，完成3D打印，得到所述牛奶基3D打印食品终产品。

本实施例所得3D打印样品表面光滑，富有弹性。

实施例3

一种牛奶基3D打印食品，其产品配方构成如下(每1000份产品中含)：

该牛奶基3D打印食品的制备方法包括如下步骤：

制备牛奶基组合物：(1)将占牛奶基组合物总量30％的牛奶加热至65℃，将白砂糖、单/双甘油脂肪酸酯、卡拉胶、结冷胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、羟丙基二淀粉磷酸酯、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和食用盐加入牛奶中，采用具有混合、分散、剪切、乳化效果的化料设备在化料温度下进行化料，使料液成为均匀、分散的混合物，化料时间保持在25分钟，之后对料液进行均质，均质温度为70-75℃，一级压力150bar，二级压力50bar；(2)定容：用水定容至配料量，最后加入香精；(3)杀菌釜灭菌：将定容后的料液灌装到250ml玻璃瓶，对料液进行杀菌釜灭菌，得到牛奶基组合物。

3D打印：将杀菌釜灭菌后的牛奶基组合物升温到72℃使料液充分融解，然后灌入3D打印注射器中，控制3D打印注射器出口温度50℃，完成3D打印，得到所述牛奶基3D打印食品终产品。

本实施例所得3D打印样品表面光滑，富有弹性。

对比例1

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于，将经灭菌后的牛奶基组合物加热到65℃，然后灌入3D打印注射器中，其它原料及制备方法与实施例1相同。

本对比例所得3D打印样品表面粗糙不光滑。

对比例2

与实施例1相比，本对比例的区别仅在于，3D打印注射器出口温度50℃，其它原料及制备方法与实施例1相同。

本对比例的打印样品成型较差，无法完成3D打印。