一种三通式3D打印机及食品制作的方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种三通式3D打印机食品制作的方法。

背景技术

随着气候变暖和人口增加，全球面临食品紧缺。目前全球的肉类食品的生产高度依靠畜牧业，其中牛羊肉等蛋白食品产量有限，收获时间长，消耗大量植物蛋白且加剧温室气体排放。

人体日常需要的营养成分包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等成分。纤维素也是碳水化合物之一，虽然人体不能直接消化纤维素，但是纤维素对肠道健康意义重大。这些成分都可以由植物提供，不过这些成分在不同植物食品中含量不平衡。例如稻米的蛋白和纤维素主要在胚芽和米糠中，由于口感差，在加工中被去除。精米尽管口感好，但是提供的营养成分有限，过量偏食导致营养失衡。

组合的植物蛋白粉虽然可以提供优于动物肉类的营养成分，但是其在外观、颜色、纹理、质地和口感均与动物肉类相差甚远。对于已经习惯肉食人转变成素食者油有相当的难度。

目前已经有很多的技术用于生产植物蛋白肉产品。例如以下发表的专利及申请：

1.CN1110514A具有粗视纤维结构的植物蛋白肉及其生产方法：使用小麦面筋、大豆蛋白粉、淀粉、植物油等采用油炸、水浸6-12小时、除水等方法，工艺复杂。

2.CN85205387U，植物蛋白纤维丝机，将全脂大豆粉制成纤维丝改进口感。该装置技术上有很大进步，但是采用单一进料，难以形成复杂结构和纹理。

3.CN211721764U，用于制备花生蛋白肉的螺杆构型及双螺杆挤压机形成蛋白纤维丝改进口感和外观。该专利使用的原料单一，营养不足。

4.CN211458774U，用于制备植物蛋白肉的联动调色调味装置，该联动调色调味装置改善了高水分挤压法制备植物蛋白肉入味困难，肉色不够吸引人，肉味不佳，肉感不强等产品缺陷，实现流水线操作，简化了工艺流程。

5.CN111374321A，一种植物蛋白人造肉及其制备方法，采用绿色原料利用现代先进的加工工艺，经浸泡、蒸煮、炒制、提色、搅拌等过程，运用模具成型技术，所得植物蛋白肉具有明显的层次感，其中肉皮、肥肉、瘦肉部分均具有独特的风味，外形、色、香、味等与荤食相似。该专利缺乏进一步技术细节显示差异性。

6.CN112425812A，一种植物蛋白肉双螺杆挤压机，该装置通过主双螺杆对原料混合后进行反复的揉捏、剪切、挤压和成型，使得植物蛋白肉不仅能够保留活性，还能改善产品的口感以及香味。

7.CN112056406A，一种植物蛋白肉制造加工自动化生产线，可以对任意形状植物蛋白肉原料块进行拆丝，且能够有效避免拆丝过程中原料丝断裂。

8.CN111838403A，一种添加米糠强化植物蛋白肉高脂肪稳定性的方法，本发明的制备工艺简单，可使植物蛋白肉的持水性和持油性分别提高10～20％，并使制得的植物蛋白肉带有肉类烹饪的典型风味，食用时具有肉类脂肪的香气和鲜嫩多汁的口感，且脂肪析出率大大降低，成本低廉，营养价值高。

以上各种发明都是为了生产植物蛋白肉食品，采用的技术、方法和线路各不相同，但是并没有解决从外观、纹理、营养等方面接近天然肉类。达到接近天然肉类的三维结构必须采用新的设计方法和技术路径。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种三通式3D打印机食品制作的方法，能够制作出天然肉类和类似食品颜色和纹理的食物，且制作的食物中含有低碳水化合物、高植物蛋白和高纤维素等。

本发明提供一种三通式3D打印机，包括机体外壳和连接两个螺杆装料装置的加样口，所述机体外壳上端设有第一加样口、第二加样口和液体加样口，所述机体外壳内设有3D打印头，所述第一加样口和第二加样口通过与之一一对应的螺杆装料装置与所述3D打印头连通，所述液体加样口与所述3D打印头直接连通。

进一步地，所述3D打印头与所述机体外壳可拆卸连接，所述机体外壳外侧设有温控外壳。

进一步地，所述3D打印头的打印温度为60-80℃。

进一步地，所述第一加样口为含水类固体加样口，所述第二加样口为含脂类固体加样口。

本发明提供一种食品制作的方法，利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

A1、使所述3D打印头内部的温度为60-80℃；

A2、使食品制作用原料分别经过所述第一加样口、第二加样口、液体加样口和相应的螺杆装料装置加入至所述3D打印头内；

A3、所述3D打印头通过3D打印的方式制作食品。

进一步地，将食品制作用原料按其属性分为水溶含水类固体原料、脂溶含脂类固体原料和液态原料，步骤S2的具体的过程为：将水溶含水类固体原料通过所述第一加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头，将脂溶含脂类固体原料通过所述第二加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头，将液态原料通过所述第三加样口直接加入所述3D打印头。

进一步地，按重量百分比计，所述食品制作用原料包括：植物蛋白25-30％，纤维素35-50％，植物脂肪10-20％，植物色素和赋形剂5-10％。

进一步地，所述植物蛋白来自豌豆、大豆、大米中的至少一种；所述纤维素为天然植物纤维素；所述植物脂肪由高凝固温度植物脂肪与低凝固温度植物脂肪混合组成；植物色素和赋形剂为番茄红、辣椒红、胡萝卜素、食用淀粉、天然调味剂中的至少一种。

本发明提供一种面条的制作的方法，利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

B1、选用面条3D打印头，使所述3D打印头内部的温度为60-80℃；

B2、使大米蛋白粉与豌豆蛋白粉按重量比1:1混合均匀，将食用海藻酸钠溶液加入混合后的蛋白粉中并调制成糊状，然后将该糊状物通过所述第一加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

B3、使米糠纤维素与豌豆纤维素按重量比1:1混合均匀，再在混合的纤维素中加橄榄油调匀，将调匀物通过所述第二加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

B4、将氯化钙水溶液通过所述第三加样口直接加入所述3D打印头；

B5、使所述3D打印头的打印出口处具有干燥热风，所述3D打印头制作的面条自所述打印出口出来且被所述干燥热风固化成型。

本发明提供一种牛肉的制作的方法，利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

C1、选用牛肉3D打印头，使所述3D打印头内部的温度为60-80℃；

C2、使大米蛋白粉、豌豆蛋白粉与黄豆蛋白粉按重量比1:1：1混合均匀，将橄榄油加入混合后的蛋白粉中并调制成糊状，然后将该糊状物通过所述第一加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

C3、使米糠纤维素与豌豆纤维素按重量比1:1混合均匀，再在混合的纤维素中加番茄红素等食物色素混匀，将混匀物通过所述第二加样口并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

C4、将椰子油和棕榈油按重量比1:1混配，并加热至60℃融化，再通过所述第三加样口直接加入所述3D打印头；

C5、使所述3D打印头的打印出口处具有4℃低温环境，所述3D打印头制作的牛肉自所述打印出口出来且在所述4℃°低温环境中迅速降温至4℃，去除所述牛肉中多余的水分后，使牛肉成型，然后再对成型的牛肉进行切割。

本发明具有以下有益效果：能够制作出全营养素食品，工艺流程简单，且制作出的食品具有良好的外观、纹理和口感。

附图说明

图1为本发明所述的三通式3D打印机的示意图；

图2为本发明所述的食品制作方法的流程；

图3为本发明所述的面条制作方法的流程；

图4为本发明所述的牛肉制作方法的流程；

图中：

1、第一加样口；2、第二加样口；3、液体加样口；4、温控外壳；5、3D打印头；6、打印出口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参照图1，本发明提供一种三通式3D打印机，该打印机用于利用食品制作用原料进行3D打印来制作食品，包括机体外壳(未图示)和两个螺杆装料装置(未图示)，所述机体外壳上端设有第一加样口1、第二加样口2和液体加样口3，所述机体外壳内设有3D打印头5，所述第一加样口1和第二加样口2通过与之一一对应的螺杆装料装置与所述3D打印头5连通，所述液体加样口3与所述3D打印头5直接连通。

食品制作用原料按其属性分为水溶含水类固体原料、脂溶含脂类固体原料和液态原料，水溶含水类固体原料、脂溶含脂类固体原料和液态原料分别通过第一加样口1、第二加样口2和液体加样口3进入所述3D打印头5，与所述第一加样口1和第二加样口2一一对应设置的螺杆装料装置能够确保固定原料在进入所述3D打印头5时是混合均匀的。本发明中，所述第一加样口1为水溶含水类固体原料加样口，所述第二加样口2为脂溶含脂类固体原料加样口。

所述3D打印头5与所述机体外壳可拆卸连接，从而可以根据打印的食品类型更换不同的3D打印头5，如需要制作面条时，则使用面条3D打印头，需要自己做牛肉时，则更换为能够打印出牛肉纹理的牛肉3D打印头。所述机体外壳外侧设有温控外壳4，通过所述温控外壳4控制所述3D打印头5内部的温度，本发明中所述的3D打印头5的打印温度为60-80℃。

所述3D打印头5为金属(不锈钢等食品级金属或者合金)或者高强度塑料(硅胶等食品级别)材料，可以经受高温消毒或者化学清洗消毒处理。

请参照图2，本发明提供一种食品制作的方法，利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

A1、使所述3D打印头5内部的温度为60-80℃。

A2、使食品制作用原料分别经过所述第一加样口1、第二加样口2、液体加样口3和相应的螺杆装料装置加入至所述3D打印头内。具体地，将食品制作用原料按其属性分为水溶含水类固体原料、脂溶含脂类固体原料和液态原料，步骤S2的具体的过程为：将水溶含水类固体原料通过所述第一加样口1并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头5，将脂溶含脂类固体原料通过所述第二加样口2并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头5，将液态原料通过所述第三加样口3直接加入所述3D打印头5。

A3、所述3D打印头5通过3D打印的方式制作食品。

本发明中，为了使制作食品具有全营养成分，按重量百分比计，所述食品制作用原料包括：植物蛋白25-30％，纤维素35-50％，植物脂肪10-20％，植物色素和赋形剂5-10％。

所述植物蛋白中包含多种氨基酸，包括普通氨基酸和必须氨基酸，且普通氨基酸和必须氨基酸的比例接近或者优于所模仿的天然肉类。所述植物蛋白来自豌豆、大豆、大米等中的至少一种，不含麸质和高碳水化合物；所述纤维素为天然植物纤维素，包括米糠、豆类和其它食用纤维素成分；所述植物脂肪由高凝固温度植物脂肪(如食用棕榈油和椰子油等)与低凝固温度植物脂肪(如食用橄榄油、菜籽油、花生油等)混合组成；植物色素和赋形剂为番茄红、辣椒红、胡萝卜素、食用淀粉、天然调味剂中的至少一种，植物色素和赋形剂的功能为协助形成肉类纤维外观和口感。

下面以两个具体实施例来说明本发明提供的制品制作方法。

实施例一

请参照图3，面条的制作的方法

所述的面条尤指无麸质健康植物蛋白面条。

利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

B1、选用面条3D打印头5，使所述3D打印头5内部的温度为60-80°；

B2、使大米蛋白粉与豌豆蛋白粉按重量比1:1混合均匀，将食用海藻酸钠溶液加入混合后的蛋白粉中并调制成糊状，然后将该糊状物通过所述第一加样口1并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头5；

B3、使米糠纤维素与豌豆纤维素按重量比1:1混合均匀，再在混合的纤维素中加橄榄油调匀，将调匀物通过所述第二加样口2并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头5；

B4、将氯化钙水溶液通过所述第三加样口3直接加入所述3D打印头5；

B5、使所述3D打印头5的打印出口处具有干燥热风，所述3D打印头5制作的面条自所述打印出口6出来且被所述干燥热风固化成型。

面条制作用原料在3D打印头5内形成多头面条，打印出来的每根面条内部为油性纤维素，表面为含海藻酸钠和钙结合定型的蛋白。

请参照图4，牛肉的制作方法

所述的牛肉尤指植物蛋白牛肉。

利用所述的三通式3D打印机制作食品，制作步骤包括：

C1、选用牛肉3D打印头5，使所述3D打印头5内部的温度为60-80°；

C2、使大米蛋白粉、豌豆蛋白粉与黄豆蛋白粉按重量比1:1：1混合均匀，将橄榄油加入混合后的蛋白粉中并调制成糊状，然后将该糊状物通过所述第一加样口1并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

C3、使米糠纤维素与豌豆纤维素按重量比1:1混合均匀，再在混合的纤维素中加番茄红素混匀，将混匀物通过所述第二加样口2并由对应的螺杆装料装置挤入所述3D打印头；

C4、将椰子油和棕榈油按重量比1:1混配，并加热至60℃融化，再通过所述第三加样口3直接加入所述3D打印头；

C5、使所述3D打印头3的打印出口6处具有4℃低温环境，所述3D打印头5制作的牛肉自所述打印出口6出来且在所述4℃°低温环境中迅速降温至4℃，去除所述牛肉中多余的水分后，利用冷风对牛肉表面进行风干固化，使牛肉成型，然后再对成型的牛肉进行切片封装。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。