一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料及其制备方法，该3D打印食品材料的原料包括：马铃薯淀粉、蛋白质、水、黄油、多糖、无机盐。其制备方法是先将水和马铃薯淀粉混合，再将壳聚糖和羧甲基纤维素制成混合溶液，然后将黄油、蛋白质和无机盐混合，最后将上述物料混合加热，使得淀粉完全糊化并混合均匀。本发明专利技术的3D打印材料机械强度得到较大提高，拓宽了食品3D打印的应用范围，提高了打印精度，延长了食品保存时间。

3D printing food material based on potato starch and preparation method thereof

The invention provides a 3D printing food material based on potato starch and a preparation method. The raw material of the 3D printing food material includes potato starch, protein, water, butter, polysaccharide and inorganic salt. The preparation method is to mix the water and potato starch first, then the chitosan and carboxymethyl cellulose are made into a mixed solution, and then the butter, protein and inorganic salt are mixed. Finally, the above materials are mixed and heated to make the starch completely gelatinized and mixed evenly. The mechanical strength of the 3D printing material of the invention is greatly improved, the application range of the food 3D printing is widened, the printing precision is improved, and the food preservation time is prolonged.

【技术实现步骤摘要】
一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料及其制备方法
本专利技术属于食品3D加工打印
，具体涉及一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印是迅猛发展的快速成型技术催生而出的一项新兴加工技术，其可将金属、塑料、橡胶、石膏等材料通过熔融挤出、粉末烧结、光敏反应等途径制造出预先设定的形状。由于该技术能将复杂的加工工艺进行模型化、数字化操作，具有精度高、速度快、成本低等优势，因此被认为是推动工业4.0变革的重要技术手段。虽然3D打印技术首先在生物器官、汽车制造、房屋建造、设备加工等方面取得了突破进展，但是在食品制造领域也已崭露头角。利用3D打印加工食品原料，除可较容易的制得一些形状复杂的食品外，也可作为特需食品的高效加工手段得到推广。目前城市消费者对食品的关注主要集中在营养、口味、外观和方便性等方面。而我国居民的膳食营养结构不平衡是影响国民健康的重要因素。将3D打印技术引入营养健康食品加工领域，采用多品种的原料混合复配，使蛋白、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质及其他功能因子等营养素成分按照需求比例加以平衡，在满足原料3D加工适宜性的前提下，打印成为营养均衡、美味可口、外观优美、方便食用的新型食品，实现对团体人群或个性化精准营养的配餐供应，应用前景十分广阔。近年来3D打印技术在食品方面的应用鲜有报道，究其原因在于食品原料性质无法满足3D打印所需的机械性能。食品原料大多存在机械强度较低，含水量高，加工后产品保存困难等不足。目前食品3D打印材料主要采用巧克力、糖粉、面团等物质，如何通过添加不同的食品原料，以取得较好的产品感官性质和机械强度，对推动食品3D打印产业具有重大意义。以淀粉为基材，通过添加其他各种食品原料及食用添加剂，是目前一大研究方向。但现有的淀粉基配方存在着配方复杂、加工难度大及产品精度低、机械性能低、口感差及保存性差等缺陷，难以满足消费者挑剔的审美及食用需求。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术的目的是解决现有食品3D打印材料机械性能不足、保存性不好的技术问题，提供一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料。技术方案：一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，原料以质量百分比计包括：马铃薯淀粉25-30%，蛋白质5-8%，水50-60%，黄油5-7%，多糖3-5%，无机盐0.3-0.5%；所有原料的质量百分比之和为100%。进一步地，所述马铃薯淀粉是采用甘肃定西马铃薯制成。进一步地，所述甘肃定西马铃薯中水分含量占马铃薯鲜重80%，淀粉含量占马铃薯鲜重17%。进一步地，所述蛋白质为大豆分离蛋白。进一步地，所述黄油为人造无盐黄油。进一步地，所述多糖为羧甲基纤维素钠和壳聚糖的混合物。进一步地，所述羧甲基纤维素钠和壳聚糖的重量比为5：1。进一步地，所述无机盐为碳酸钙。进一步地，所述基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料的原料还包括着色剂、增香剂、甜味剂、酸度调节剂中的一种或多种。上述基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取原料；步骤2，将马铃薯淀粉和水混合均匀，水的用量为总水量的80%；步骤3，在酸性pH条件下加水搅拌壳聚糖，直至完全溶解，再加入羧甲基纤维素，水的用量为总水量的20%；步骤4，将黄油、蛋白质和无机盐混合并加热；步骤5，将步骤2、步骤3和步骤4所得到的物料混合并加热，最终使得淀粉完全糊化并混合均匀。本专利技术采用的马铃薯淀粉是用甘肃定西马铃薯制成，所选品种为陇薯3号，含水量在81.4%。本专利技术以马铃薯淀粉为基材，加入大豆分离蛋白可以降低淀粉的附着性，减少黏壁情况发生；黄油可以提高产品润滑性和机械强度；羧甲基纤维素钠与壳聚糖能够粘合物料中各组分，使打印出的产品拥有较好的弹性和光滑的表明。此外，羧甲基纤维素钠和壳聚糖组成的混合多糖与蛋白质能够形成交联，所得到的交联物在钙离子存在的条件下能显著提高产品机械强度。有益效果：1.3D打印材料机械强度得到较大提高，可以加工一些比较复杂的造型，壳聚糖的加入除增加物料机械强度外还有抗菌的效果，操作过程中无需额外添加对人体健康不利的防腐剂及食品添加剂。保证了产品的安全性。2.打印制得的产品表面光滑，层次性好，可以加工一些形状较为复杂的产品，且可以作为后续加工的食品原料。拓宽了食品3D打印的应用范围，提高了打印精度，延长了食品保存时间。附图说明图1为实施例1的3D打印食品材料的SEM照片；图2为实施例1的3D打印食品材料经3D打印得到的成品照片；图3为实施例2的3D打印食品材料的SEM照片；图4为实施例2的3D打印食品材料经3D打印得到的成品照片。具体实施方式下面结合具体实施示例及对比例，对本专利技术实施方法做进一步的说明：实例1一、配方以质量百分数计，本试验所使用物料配方为马铃薯淀粉25%、大豆分离蛋白5%、水60%、人造无盐黄油5%、多糖4.7%、碳酸钙0.3%。羧甲基纤维素钠和壳聚糖的重量比为5：1。二、制备方法1.按照配方称取各种物料；2.将水和马铃薯淀粉混合均匀后待用；3.在pH=3条件下搅拌壳聚糖，直至完全溶解，然后溶液与羧甲基纤维素混合并加热至70℃并保温待用；4.将黄油、大豆分离蛋白和碳酸钙混合并加热至70℃并保温待用；5.将步骤2、3、4所述的物料混匀并在70℃下保温，最终使得淀粉完全糊化并所有物料混合均匀。注意加热过程应不停搅拌，搅拌速度以溶液不起泡为界限。三、应用将所得物料加入3D打印机的打印仓内，设置温度与淀粉糊化温度一致（67℃），设定打印速度为30mm/s，喷嘴内径为0.70mm，选择所需模型进行食材打印，打印产品利用冷风快速降温至25℃。所得产品可以直接食用，也可以做后续加工。四、性能测试1.性能：按照此步骤加工的食品原料，经过冷却处理后能维持一定的机械强度。这与其中的人造黄油含量、羧甲基纤维素钠及淀粉含量有关。在水含量较高的情况下（60%），物料机械强度相对较弱，但是挤出更加容易。产品弹性好且能长期维持柔软的触感。物料分层不明显，表明光滑，如图2所示，产品色泽洁白，表面光滑，可以直接食用也可用于后续加工。2.微观结构：如图1所示，物料中各组分发生了交联，形成完整的胶状物质，经冷却后能维持较高的机械强度。显微结构表明物料表面光滑，无突出物及颗粒物。3.打印难度：由于配方中较高的含水率使得挤出过程非常流畅，挤出物流动性较强，可以考虑适当增加打印速度。物料仓内壁物黏着，喷嘴无堵塞。综上所述：本实施得到的3D打印食品材料适合结构较简单的快速3D打印操作。实例2一、以质量百分数计，本试验所使用物料配方为：马铃薯淀粉30%、大豆分离蛋白8%、水50%、人造无盐黄油7%、多糖4.5%、碳酸钙0.5%。羧甲基纤维素钠和壳聚糖的重量比为5：1。二、制备方法1.按照配方称取各种物料；2.将水和马铃薯淀粉混合均匀后待用；3.在pH=3条件下搅拌壳聚糖，直至完全溶解，然后溶液与羧甲基纤维素混合并加热至70℃并保温待用；4.将黄油、大豆分离蛋白和碳酸钙混合并加热至70℃并保温待用；5.将步骤2、3、4所述的物料混匀并在70℃下保温，最终使得淀粉完全糊化并所有物料混合均匀。注意加热过程应不停搅拌，搅拌速度以溶液不起泡为界限。三、应用将所得物料加入3D打印机的打印仓内，设置温度与淀粉糊化温度一致（67℃），设定打印速度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：原料以质量百分比计包括：马铃薯淀粉25‑30%，蛋白质5‑8%，水50‑60%，黄油5‑7%，多糖3‑5%，无机盐0.3‑0.5%；所有原料的质量百分比之和为100%。

【技术特征摘要】
1.一种基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：原料以质量百分比计包括：马铃薯淀粉25-30%，蛋白质5-8%，水50-60%，黄油5-7%，多糖3-5%，无机盐0.3-0.5%；所有原料的质量百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：所述马铃薯淀粉是采用甘肃定西马铃薯制成。3.根据权利要求2所述的基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：所述甘肃定西马铃薯中水分含量占马铃薯鲜重80%，淀粉含量占马铃薯鲜重17%。4.根据权利要求1所述的基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：所述蛋白质为大豆分离蛋白。5.根据权利要求1所述的基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：所述黄油为人造无盐黄油。6.根据权利要求1所述的基于马铃薯淀粉的3D打印食品材料，其特征在于：所述多糖为羧甲基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：江昊，郑路遥，夏天雨，苟敏，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61