一种3d食品打印机的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种3D食品打印机，主要解决现有3D食品打印机不能即打即熟且物料输送困难等问题。该3D食品打印机包括：打印台，用于承载打印成型的食品；至少一个熟化输送装置，用于输送物料并将物料输出至打印台上，在物料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化；驱动机构，用于驱动熟化输送装置和/或打印台运动，以将物料制成特定形状。本实用新型提供的3D食品打印机的熟化输送装置能够在输送机构输送物料的同时，对物料进行加热使物料熟化，结构简单，易于实现小型化，能够实现物料从生到熟的快速转变，即时连续的获得熟化食品，解决现有3D食品打印机只能成型不能熟化或还需后熟化的问题。
【专利说明】
_种3D食品打印机
技术领域
[0001]本实用新型涉及食品加工技术领域，具体涉及一种3D食品打印机。
【背景技术】
[0002]目如的3D食品打印机主要有两种:
[0003]一种是3D巧克力打印机，使用的原料是可直接食用的(例如巧克力粉或者糖粉等)，它的原理是利用了巧克力融点低、凝固温度高的特点，进料打印时在出口处稍微加热到36度以上，即融化成流体可顺利打印出来，从打印头流出形成所设计的造型后在室温下又自然凝固成型。在构造上，是在现有的普通3D塑料打印机的基础上，将进料端更换成料斗，此种3D打印机只能打印单一的巧克力材料，实际上只是一种成型设备，具有局限性。
[0004]另一种是3D蛋糕/煎饼打印机，使用的原料为混合均匀的生蛋糕糊/面糊，采用3D巧克力打印机的注射型进料端进料。与3D巧克力打印机不同的是，由于生蛋糕糊/面糊需经过高温加热才能熟化，所以该种3D打印机又衍生出两种型号，一是仅作为3D成型使用，成型后将样品转移到烤箱或者煎饼铛中进行熟化或者采用油炸形式进行熟化，此种型号的3D食品打印机不能做到即打即熟;二是在3D打印平台上配置加热平板，但目前仅能将薄薄的煎饼进行熟化，尚不能将蛋糕进行熟化，这类也就是目前的煎饼打印机。上述的3D食品打印机不能直接将生料如面粉、米粉、杂粮等生料直接熟化、均匀输送和打印成型，非真正意义的食品打印机，可测称为食品精确成型机。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型提供一种3D食品打印机，能够实现连续性的对食品进行即打即熟。
[0006]一种3D食品打印机，包括:
[0007]打印台，用于承载打印成型的食品；
[0008]至少一个熟化输送装置，用于输送物料并将物料输出至所述打印台上，在物料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化;以及，
[0009]驱动机构，用于驱动所述熟化输送装置和/或打印台运动，以将物料制成特定形状。
[0010]优选的，所述熟化输送装置包括:
[0011]壳体，其上设置有进料口和出料口；
[0012]输送机构，用于将自所述进料口进入所述壳体内的物料输送至所述出料口处输出；
[0013]加热结构，用于对所述壳体内的物料进行加热以使得物料熟化；
[0014]优选的，所述进料口包括食品原料进口和液体进口；
[0015]优选的，所述壳体上设置有至少两个所述食品原料进口；
[0016]优选的，所述壳体上设置有至少两个所述液体进口；
[0017]优选的，所述壳体上设置有至少两个所述出料口；
[0018]优选的，所述壳体呈筒状结构；
[0019]优选的，所述壳体为单一材料制成;或者，
[0020]所述壳体包括本体以及设置于所述本体内的内衬层；
[0021]优选的，所述内衬层的材料为聚四氟乙烯、陶瓷或石英玻璃；
[0022]优选的，所述内衬层套设于所述本体内；
[0023]优选的，所述内衬层插入所述本体内，所述内衬层的外形尺寸自其插入端向另一端方向逐渐增大；
[0024]优选的，所述内衬层上设置有定位凸起，所述本体内壁上设置有与所述定位凸起相配合的定位卡槽；
[0025]优选的，所述内衬层为涂覆于所述本体的内表面上的涂层；
[0026]优选的，所述壳体的出料端可拆卸设置有出料模具；
[0027]优选的，所述输送机构包括螺杆机构；
[0028]优选的，所述螺杆机构包括相互配合的至少两个螺杆；
[0029]优选的，包括第一螺杆和第二螺杆；
[0030]所述第一螺杆和所述第二螺杆的旋向相同或相反；
[0031]所述第一螺杆和所述第二螺杆的转动方向相同或相反；
[0032]优选的，所述第一螺杆的长径比为1:10至1:30，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，螺旋倾角为10至18° ;和/或，
[0033]第二螺杆的长径比为1:10至1:30，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，螺旋倾角为10至18°;
[0034]优选的，所述加热结构设置于所述壳体的内部和/或外部；
[0035]所述加热结构采用电加热、红外加热、电磁波加热、燃气加热、油加热和/或水道加执.JtW ，
[0036]优选的，所述加热结构包括至少两段加热段，所述至少两段加热段沿所述壳体内物料的输送方向依次排列设置；
[0037]优选的，所述至少两段加热段分别具有不同的加热温度；
[0038]优选的，还包括用于驱动所述螺杆转动的驱动装置；
[0039]优选的，所述驱动装置经传动机构与所述螺杆连接，所述传动机构用于将所述驱动装置的单轴输入动力转换成驱动至少两个螺杆转动的多轴输出动力；
[0040]优选的，所述传动机构包括行星齿轮传动机构；
[0041 ]优选的，还包括控制系统，用于控制所述加热结构的加热温度、所述输送机构输送物料的速度和/或所述进料口处的进料速度。
[0042]优选的，还包括喂料器，用于向所述熟化输送装置供料；
[0043]优选的，所述喂料器包括料斗，所述料斗上开有进料口和出料口，所述出料口处设置有隔栏；
[0044]所述料斗内设置有拨动结构，用于搅动所述料斗内的物料；
[0045]优选的，所述拨动结构包括转轴以及设置于所述转轴上的搅拌件，所述转轴转动带动所述搅拌件搅动所述料斗内的物料；
[0046]优选的，包括至少两个搅拌件，所述至少两个搅拌件沿所述转轴的轴向间隔设置；
[0047]优选的，相邻所述搅拌件之间呈预定角度设置；
[0048]优选的，所述搅拌件包括第一搅拌杆以及设置于所述第一搅拌杆两端的第二搅拌杆，所述第二搅拌杆的一端与所述第一搅拌杆的端部连接，另一端与所述转轴连接；
[0049]优选的，所述第一搅拌杆的形状与所述料斗的内壁相适配；
[0050]优选的，所述出料口的中部设置有支撑环，包括多个所述隔栏，所述隔栏的一端连接支撑环，另一端连接所述出料口内壁；
[0051]优选的，所述转轴的一端穿入所述支撑环并支撑于所述支撑环上；
[0052]优选的，还包括驱动所述转轴转动的喂料器驱动装置，所述转轴的一端支撑于所述支撑环上，另一端与所述喂料器驱动装置连接；
[0053]优选的，所述料斗上靠近所述出料口的一端呈倒锥体形；
[0054]优选的，还包括控制系统，用于控制喂料器的喂料速度。
[0055]优选的，还包括液体供给装置，用于向所述熟化输送装置输入液体；
[0056]优选的，所述液体供给装置上设有流量调节装置，用于调节液体的输送速度；
[0057]优选的，还包括控制系统，用于控制所述流量调节装置调节液体的输送速度；
[0058]优选的，所述控制系统控制所述流量调节装置调节液体的输送速度以使得由所述熟化输送装置输出的物料粘度达到1.3Pa.s以上。
[0059]优选的，还包括储料装置，用于存储物料。
[0060]优选的，包括多个所述熟化输送装置，多个所述熟化输送装置内输送的物料相同或不同；
[0061]还包括控制系统，用于控制多个所述熟化输送装置的出料顺序及出料量。
[0062]优选的，还包括控制系统，用于控制所述驱动机构驱动所述熟化输送装置和/或打印台按设定轨迹运动以将物料制成特定形状。
[0063]本实用新型的有益效果是:
[0064]本实用新型提供的3D食品打印机的熟化输送装置能够在输送机构输送物料的同时，对物料进行加热使得物料熟化，结构简单，易于实现小型化，能够实现物料从生到熟的快速转变，即时连续的获得熟化的食品，使用方便从而实现即打即熟，解决现有3D食品打印机只能成型不能熟化或还需后熟化的问题。
【附图说明】
[0065]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0066]图1是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的立体图；
[0067]图2是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的主视图；
[0068]图3是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的熟化输送装置的立体图；
[0069]图4是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的熟化输送装置的主视图；
[0070]图5是图4中B-B向剖视图；
[0071 ]图6是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的熟化输送装置的俯视图；
[0072]图7是图6中A-A向剖视图；
[0073]图8是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的熟化输送装置的壳体的结构示意图；
[0074]图9是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的喂料器的立体图；
[0075]图10是图9中C处的放大图；
[0076]图11是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的喂料器的主视图；
[0077]图12是图11中D-D向剖视图；
[0078]图13是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的喂料器的爆炸图；
[0079]图14是本实用新型装置实施例提供的3D食品打印机的喂料器的左视图。
[0080]图中，丨、打印台；
[0081 ] 2、熟化输送装置;21、壳体;211、食品原料进口； 212、液体进口； 213、容腔;214、出料口； 215、出料模具;216、本体;217、内衬层;2171、凸台；2172、平面;221、第一螺杆;222、第二螺杆;23、加热套;231、豁口； 232、卡边;24、箱体;241、散热结构;25、传动机构；
[0082]3、驱动机构；311、￥向台面;312、￥向滑轨；313、￥向驱动装置;321、乂向台面;322、父向滑轨;323、X向驱动装置;331、Z向驱动装置；
[0083]4、喂料器;41、料斗；411、第一筒体;4111、进料口 ;412、第二筒体;413、第三筒体;414、倒锥体;415、第四筒体;4151、出料口；42、隔栏;43、支撑环;44、转轴;441、第一段;442、第二段;443、第三段;451、第一搅拌件；452、第二搅拌件;453、第一搅拌杆;454、第二搅拌杆;46、喂料器驱动装置。
【具体实施方式】
[0084]以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
[0085]本文中所述的“物料”指的是输入壳体内的各种食物原料。
[0086]方法实施例:
[0087]本实用新型提供了一种3D食品打印方法，该方法为，通过3D食品打印机将物料制成特定形状，在物料的输送路线上，对物料进行加热以使得物料熟化。
[0088]本实施例提供的3D食品打印方法在物料的输送路线上对物料进行加热，能够实现物料从生到熟的快速转变，即时连续的获得熟化的食品，使用方便从而实现即打即熟，解决现有3D食品打印机只能成型不能熟化或还需后熟化的问题。
[0089]进一步的，可提供液态料和固态料，将液态料和固态料在输送路线上进行混合并加热，通过调整液态料和固态料的比例使得输出的物料粘度达到1.3Pa.s以上。由于输出的熟化食品具有一定的粘度，不受重力影响，因此也可应用于载人航天领域。
[0090]进一步的，物料的输送路线可以是一条也可以是多条，当输送路线为多条时，每一条输送路线上输送的物料可以相同也可以不同，提高制成食品的多元化。例如，在一条输送路线上输送肉馅，另一条输送路线上输送面粉，即可打印出肉馅饺子，以此类推，根据想要获得的食品类型来确定输送路线的条数以及每条输送路线上输送的物料种类。
[0091 ]装置实施例:
[0092]下面参照图1至图14说明本实用新型的3D食品打印机的实施例。
[0093]如图1和图2所示，本实用新型提供的3D食品打印机包括打印台1、熟化输送装置2和驱动机构3。打印台I用于承载打印成型的食品，熟化输送装置2用于输送物料并将物料输出至打印台I上，在物料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化，驱动机构3用于驱动熟化输送装置2和/或打印台I运动，以将物料制成特定形状。
[0094]本实施例提供的3D食品打印机的熟化输送装置2能够在输送机构输送物料的同时，对物料进行加热使得物料熟化，易于实现小型化，可广泛应用于家庭、宾馆及餐饮店等场所的使用，由于输出的熟化食品的粘度大，不受重力影响，因此也可应用于载人航天领域。能够实现物料从生到熟的快速转变，即时连续的获得熟化的食品，从而实现即打即熟，解决现有3D食品打印机只能成型不能熟化或还需后熟化的问题。
[0095]在一个优选实施例中，打印台I可以设置为托盘形状，采用不锈钢等食品卫生等级的材料。
[0096]在一个优选实施例中，如图3至图8所示，熟化输送装置2包括壳体21、输送机构以及加热结构。其中，在壳体I上设置有进料口和出料口 214，分别用于进料和出料。输送机构用于将自进料口进入壳体21内的物料输送至出料口 214处输出。而加热结构用于对壳体I内的物料进行加热以使得物料熟化。
[0097]在一个优选实施例中，进料口包括食品原料进口211和液体进口 212，均位于壳体21的一端，出料口 214位于另一端。在食品原料进口 211处可向壳体21内加入需要熟化的食品原料，例如玉米面、面粉、米粉、小米粉、高粱粉、杂粮粉等粉料，当然，其他原料也可，如各种蔬菜、水果、坚果等，根据使用者的需求添加即可。食品原料进口 211可以为一个，也可以为至少两个，单一的原料可由一个食品原料进口211进入壳体21内，而如需多种原料混合后熟化，则优选每一种原料分别由不同的食品原料进口211进入壳体21内。在液体进口212处可向壳体21内加入水、牛奶、椰奶、油脂等液体与食品原料混合，增加食品熟化后的口感。当然，液体进口 212与食品原料进口 211类似，也可以为一个或至少两个。类似的，出料口 214也可以为一个或至少两个。
[0098]在一个优选实施例中，输送机构包括螺杆机构，通过螺杆不仅能够实现对物料的推进，还能够对物料进行搅拌，使得粉料、液体混合均匀，输送流畅，进一步提高熟化食品的均一性和口感。
[0099]进一步优选的，螺杆机构包括相互配合的至少两个螺杆，通过螺杆之间的相互啮合能够大大提高物料的混合程度，另外，螺杆对物料有很好的分散作用，使得物料的受热均匀。例如，如图4和图6所示，包括两个螺杆，分别为第一螺杆221和第二螺杆222，第一螺杆221和第二螺杆222相互啮合，壳体21呈筒状，其内部形成容纳第一螺杆221和第二螺杆222的容腔213，第一螺杆221以及第二螺杆222的螺纹与容腔213壁相配合。第一螺杆221和第二螺杆222的旋向可以相同也可以相反，第一螺杆221和第二螺杆222的转动方向可以相同也可以相反，优选的，第一螺杆221和第二螺杆222的旋向和转动方向均相同。
[0100]其中，第一螺杆211的长径比为1:1O至1: 30，进一步优选为1:25，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，进一步优选为0.7毫米，螺旋倾角为10至18°，进一步优选为14.3°。第二螺杆12的长径比为1:1O至1: 30，进一步优选为1:25，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，进一步优选为0.7毫米，螺旋倾角为10至18°，进一步优选为1:25。
[0101]当然，可以理解的是，输送机构不局限于是螺杆机构，其他能够实现物料输送的机构均可，如可在壳体21内往复运动的推板等等。
[0102]壳体21可以为单一材料制成，如不镑钢等食品级的材料，为了提尚壳体21的使用寿命，也可以将壳体21设置为如图7所示的结构，其包括本体216以及设置于本体216内的内衬层217，螺杆机构与内衬层217配合。内衬层217采用耐高温、耐磨且为食品级的材料，如聚四氟乙烯、陶瓷、石英玻璃等，考虑到加工安装问题，优选采用聚四氟乙烯。内衬层217的设置方式可以是套设于本体216内，例如，将内衬层217成型后，插入本体216中，内衬层217的外形尺寸自其插入端向另一端方向逐渐增大，优选形成一个锥台形，方便内衬层217的安装，在内衬层217的端部还设置有凸台2171，便于对内衬层217进行定位。为了防止内衬层217与本体216之间相对转动，可在内衬层217的外周上设置定位结构，定位结构不限，可以是定位凸起，定位平面等等。例如，在内衬层217上设置定位凸起，在本体216内壁上设置于定位凸起相配合的定位卡槽，通过定位凸起插入定位卡槽中实现对内衬层217的定位。也可以是，将内衬层217外周的至少一个面做成平面2172，本体216的内周面形状与内衬层217的外形相适配，从而防止内衬层217的转动。当然，内衬层217的设置方式不局限于上述形式，也可是采用涂覆的方式涂覆于本体216的内表面上形成涂层。内衬层217的厚度不能过厚也不能过薄，过厚会影响传热效果，过薄则容易被磨穿失去对本体216的保护，优选的，内衬层217最薄位置的厚度为2至5毫米。
[0103]加热结构可以位于壳体21内，也可以位于壳体21外部，可采用电加热、红外加热、电磁波加热、燃气加热、油加热、水道加热等等。例如，图3给出了采用电加热方式的实施例，如图所示，加热结构为套于壳体21外部的加热套23，加热套23的内壁优选与壳体21的外壁贴合。加热套23内设置有电加热丝，通过电加热丝对壳体21内的物料进行加热。为方便加热套23的安装，加热套23的一侧设置有豁口 231，壳体21可经豁口 231卡入加热套23内，为方便卡入，在豁口 231的两侧分别设置有翘起的卡边232。
[0104]进一步优选的，加热结构包括至少两段加热段，至少两段加热段沿壳体21内物料的输送方向依次排列设置，至少两段加热段分别具有不同的加热温度，优选的，自进料端向出料端的方向，加热段的加热温度逐渐升高，从而实现对壳体21内物料的梯度加热，进一步提高熟化食品的质量。例如，如图3所示，有四个加热套23，三个加热套23沿壳体21的长度方向依次间隔排布，另外一个加热套23设置在壳体21的出料口 214位置。可根据壳体21内物料种类对加热套23设定不同的加热温度，例如，当壳体21内为面粉与水的混合物时，沿物料输送方向，四个加热套23的加热温度依次为60°C，80°C，90°C ,100C。再例如，当壳体21内为玉米面与水的混合物时，沿物料输送方向，四个加热套23的加热温度依次为70°C，85°C，100°C，110。。。
[0105]进一步的，还包括用于驱动螺杆转动的驱动装置，例如，驱动装置可以为电机。当螺杆为至少两个时，还包括传动机构25，驱动装置经传动机构25与螺杆连接。通过传动机构25将电机的单轴输入动力转换成驱动至少两个螺杆转动的多轴输出动力。在一个优选实施例中，传动机构25包括行星齿轮传动机构。电机和传动机构25均位于箱体24中，箱体24上设置有散热结构241，如翅片等。
[0106]当螺杆的长度较长时，如果其只有一端支撑，形成悬臂梁，容易造成螺杆与壳体21之间的干涉，为解决这一问题，可在螺杆的另一端设置支撑结构，螺杆的端部可通过支撑结构支撑于壳体21内，提高螺杆的运行稳定性。支撑结构的具体结构不限，能够对螺杆形成可转动的支撑即可，例如，在端部设置支撑架，支撑架内设置轴承，螺杆穿设在轴承内。
[0107]为了控制输出的食品的形状，可在壳体21的出料端设置出料模具215，通过出料模具215来改变出料的造型，出料口214设置在出料模具215上，出料模具215与壳体21为可拆卸连接，当需要更改出料造型时，只需更换相应的出料模具215即可，通过更换不同的出料模具215可制备出空心面、夹心面等食品。
[0108]进一步的，还包括喂料器4，用于向熟化输送装置2供料，如图1所示，喂料器设置于输送机构的食品原料进口 211上。如图9至图14所示，喂料器包括料斗41，料斗41上开有进料口 4111和出料口 4151，分别用于进料和出料。如图10所示，在出料口 4151处设置有隔栏42，通过隔栏42对物料起到一定的阻挡作用，避免喂料过多。在料斗41内还设置有拨动结构，拨动结构能够对料斗41内的物料进行搅动，破坏物料的结构平衡，避免物料在出料口 4151处堵塞，从而保证喂料的均匀性。
[0109]在一个优选实施例中，如图13所示，料斗41为分体式结构，其包括进料段和出料段。
[0110]其中，进料段包括相互连接的第一筒体411和第二筒体412，第二筒体412—端连接第一筒体411，另一端连接出料段。第一筒体411的外径小于第二筒体412的外径。进料口4111开在第一筒体411的周壁上，一般进料口 4111开的较大，优选的，进料口 4111延展至第一筒体411的半个圆周。
[0111]出料段包括相互连接的三段，依次为第三筒体413、倒锥体414和第四筒体415，第四筒体415自由端的端口形成出料口 4151。第三筒体413与第二筒体412连接，两者的外径相同。第一筒体411、第二筒体412、第三筒体413、倒锥体414和第四筒体415的中轴线重合。
[0112]隔栏42设置在第四筒415体内，优选的，包括多条隔栏42，隔栏42的排布方式不限，能够对物料形成一定的阻挡即可。例如，多条隔栏42形成网状结构，网状结构的网格形成出料孔，或者，多条隔栏42形成由出料口4151中部向外周方向的放射形结构，相邻隔栏42之间形成出料孔，再或者，如图10所示，在出料口 4111的中部设置支撑环43，隔栏42的一端连接支撑环43，另一端连接第四筒体415的内壁，多个隔栏42优选沿圆周方向均布。
[0113]在一个优选实施例中，拨动结构包括转轴44以及设置于转轴44上的搅拌件，转轴44转动可带动搅拌件对料斗41内的物料进行搅动。进一步优选的，还可设置喂料器驱动装置46，通过喂料器驱动装置46带动转轴44转动，实现自动控制。喂料器驱动装置46的具体结构不限，能够为转轴44转动提供动力即可，例如电机、旋转气缸等。喂料器驱动装置46固定在第一筒体411上。
[0114]进一步的，包括至少两个搅拌件，至少两个搅拌件沿转轴44的轴向间隔设置，从而提高搅动效果。还可将搅拌件之间设置为呈一预定角度，进一步提高搅动效果。例如，如图12和图13所示，包括第一搅拌件451和第二搅拌件452，第一搅拌件451位于第四筒体415内，第二搅拌件452位于倒锥体414内。两个搅拌件均包括第一搅拌杆453以及设置于第一搅拌杆453两端的第二搅拌杆454，第二搅拌杆454的一端与第一搅拌杆453的端部连接，另一端与转轴44连接。第一搅拌杆453的形状与料斗41的内壁相适配，S卩，由于第四筒体415是直筒，因此第一搅拌件451的第一搅拌杆453是竖直的，而倒锥体414的内壁是倾斜的，因此第二搅拌件452的第一搅拌杆453也是倾斜设置。第一搅拌件451和第二搅拌件452之间是相互垂直的。进一步优选的，第一搅拌件451的第二搅拌杆454穿出转轴44设置。
[0115]进一步的，为保证转轴44的转动可靠性，对转轴44进行两端支撑，即，其一端于喂料器驱动装置46的驱动轴连接，另一端穿入支撑环43内，将转轴44穿入支撑环43的一端设置成阶梯轴，从而使得转轴44能够转动支撑于支撑环43上。转轴44包括与喂料器驱动装置46的驱动轴连接的第一段441、与搅拌件连接的第二段442以及连接第一段441和第二段442的第三段443，其中，第二段442的直径小于第一段441的直径，第三段443呈圆锥体形，在第一段441和第二段442之间形成过渡，提高了结构的可靠性。
[0116]进一步的，还可设置储料装置，用于存储物料，储料装置可与喂料器4连接，实现连续供料。
[0117]进一步的，还包括液体供给装置(图中未示出)，用于向熟化输送装置2输入液体。液体供给装置与输送机构壳体21上的液体进口 212连接。液体供给装置的液体驱动装置可以但不局限于是栗，液体供给装置上设置有流量调节装置，例如流量阀，通过流量调节装置可调节液体的输送速度，从而方便调节熟化输送装置2内的粉料和液体的比例，从而调节熟化输送装置2输出的物料粘度，当达到1.3Pa.s以上时，可不受重力影响，从而可应用于航天领域。当然，也可以不设置流量调节装置，通过具有流量调节功能的栗来调节输入液体的流量。
[0118]熟化输送装置2可以为图1中所示的一个，也可以是多个。当熟化输送装置2为一个时，可以制作单一材料的食品或者通过更换出料模具实现夹心食品的制作。当熟化输送装置2为多个时，每个熟化输送装置2输送的物料可以相同也可以不同，提高制成食品的多元化。例如，在一个熟化输送装置2内输送肉馅，另一个熟化输送装置2内输送面粉，即可打印出肉馅饺子，再例如，在一个熟化输送装置2内输送虾仁，另一个熟化输送装置2内输送韭菜，还有一个熟化输送装置2内输送面粉，即可打印出韭菜虾仁馅的饺子。以此类推，根据想要获得的食品类型来确定熟化输送装置2的数量以及每个熟化输送装置2输送的物料种类。
[0119]在一个优选实施例中，驱动机构3包括设置于打印台I之下的X向驱动机构和Y向驱动机构，通过X向驱动机构和Y向驱动机构可带动打印台I沿X方向和Y方向运动。Y向驱动机构包括Y向台面311、设置于Y向台面311上的Y向滑轨312以及Y向驱动装置313，X向驱动机构可在Y向驱动装置313的驱动下沿Y向滑轨312滑动。X向驱动机构包括X向台面321、设置于X向台面321上的X向滑轨322以及X向驱动装置323，打印台I可在X向驱动装置的驱动下沿X向滑轨322滑动。驱动机构还包括设置于熟化输送装置2下方的Z向驱动机构，通过Z向驱动机构可带动熟化输送装置2沿Z方向运动。Z向驱动机构包括Z向滑轨(图中未示出)和Z向驱动装置331，熟化输送装置2可在Z向驱动装置331的驱动下沿Z向滑轨滑动。X向驱动装置323、Y向驱动装置313以及Z向驱动装置的具体结构不限，能够实现上述功能即可，例如驱动电机、驱动气缸等。将三个方向的驱动机构分开设置能够降低运动误差的累积，从而提高打印的精确度。当然，三个方向的驱动机构不局限于上述布置形式，能够实现三个方向的打印即可，例如将三个方向的驱动机构均设置在打印台I下，或者将三个方向的驱动机构均设置在熟化输送装置2下等等。
[0120]进一步的，还包括控制系统，通过控制系统来控制整个3D打印机的工作。控制系统对熟化输送装置2的控制包括:控制加热结构的加热温度、输送机构输送物料的速度等等，例如，在一个实施例中，控制系统控制通过加热电阻丝的电流大小和螺杆的转速等等。当有多个熟化输送装置2时，控制系统还控制多个熟化输送装置2的出料顺序并分别控制各个熟化输送装置2的出料量。控制系统对喂料器4的控制包括:控制喂料器4是否进行喂料以及喂料的速度，例如，在一个实施例中，控制系统控制转轴44的转停以及转轴44的转动速度。控制系统对液体供给装置的控制包括:控制流量调节装置调节液体的输送速度，可通过控制液体的输送速度以及喂料器4的喂料速度使得熟化输送装置2输出的物料粘度达到1.3Pa.s以上，从而可应用于航天领域。控制系统对驱动机构的控制包括:按与用户选定的食品类型相对应的程序控制熟化输送装置2和/或打印台I的运动轨迹，从而将物料制成用户所需的形状。
[0121]控制系统还包括一个操作面板，用户可通过操作面板进行开启、关闭、食品种类选择等操作，控制系统根据接收到的操作指令控制3D食品打印机的运行。操作面板可以是机械按键加显示屏的形式，也可以是触摸屏的形式。
[0122]另外，为保护3D食品打印机的内部结构，还可在3D食品打印机的外部设置外罩，将外罩设置为可开合结构，当需要进行食品打印时将外罩打开，不使用时关闭。
[0123]该3D食品打印机的工作过程为，用户选择需要打印的食品类型，然后开启3D食品打印机，控制系统控制喂料器和液体供给装置分别向熟化输送装置内输入粉料和液体，粉料和液体在熟化输送装置内混合并熟化后输出至打印台上，同时，控制系统控制熟化输送装置2和打印台I按与用户选定的食品类型相对应的运动轨迹运动，从而将物料制成用户所需的形状。
[0124]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0125]同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。
[0126]当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接至Γ另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
[0127]虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0128]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种3D食品打印机，其特征在于，包括: 打印台(I)，用于承载打印成型的食品； 至少一个熟化输送装置(2)，用于输送物料并将物料输出至所述打印台(I)上，在物料的输送过程中对物料进行加热以使得物料熟化;以及， 驱动机构(3)，用于驱动所述熟化输送装置(2)和/或打印台(I)运动，以将物料制成特定形状。2.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于，所述熟化输送装置(2)包括: 壳体(21)，其上设置有进料口和出料口(214); 输送机构，用于将自所述进料口进入所述壳体(21)内的物料输送至所述出料口(214)处输出； 加热结构，用于对所述壳体(21)内的物料进行加热以使得物料熟化。3.根据权利要求2所述的3D食品打印机，其特征在于，所述进料口包括食品原料进口(211)和液体进口(212); 所述壳体(21)上设置有至少两个所述食品原料进口 ； 所述壳体(21)上设置有至少两个所述液体进口( 212); 所述壳体(21)上设置有至少两个所述出料口( 214); 所述壳体(21)呈筒状结构； 所述壳体(21)为单一材料制成;或者， 所述壳体(21)包括本体(216)以及设置于所述本体(216)内的内衬层(217); 所述内衬层(217)的材料为聚四氟乙烯、陶瓷或石英玻璃； 所述内衬层(217)套设于所述本体(216)内； 所述内衬层(217)插入所述本体(216)内，所述内衬层(217)的外形尺寸自其插入端向另一端方向逐渐增大； 所述内衬层(21)上设置有定位凸起，所述本体(216)内壁上设置有与所述定位凸起相配合的定位卡槽； 所述内衬层(217)为涂覆于所述本体(216)的内表面上的涂层； 所述壳体(21)的出料端可拆卸设置有出料模具(215); 所述输送机构包括螺杆机构； 所述螺杆机构包括相互配合的至少两个螺杆； 包括第一螺杆(211)和第二螺杆(212); 所述第一螺杆(211)和所述第二螺杆(212)的旋向相同或相反； 所述第一螺杆(211)和所述第二螺杆(212)的转动方向相同或相反；所述第一螺杆(211)的长径比为1:10至1:30，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，螺旋倾角为10至18° ;和/或， 第二螺杆(212)的长径比为1:10至1: 30，螺距自进料端向出料端逐渐减小，齿高为0.5至3毫米，螺旋倾角为10至18° ; 所述加热结构设置于所述壳体(21)的内部和/或外部； 所述加热结构采用电加热、红外加热、电磁波加热、燃气加热、油加热和/或水道加热； 所述加热结构包括至少两段加热段，所述至少两段加热段沿所述壳体(I)内物料的输送方向依次排列设置； 所述至少两段加热段分别具有不同的加热温度； 还包括用于驱动所述螺杆转动的驱动装置； 所述驱动装置经传动机构(25)与所述螺杆连接，所述传动机构(25)用于将所述驱动装置的单轴输入动力转换成驱动至少两个螺杆转动的多轴输出动力； 所述传动机构(25)包括行星齿轮传动机构； 还包括控制系统，用于控制所述加热结构的加热温度、所述输送机构输送物料的速度和/或所述进料口处的进料速度。4.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于:还包括喂料器(4)，用于向所述熟化输送装置(2)供料。5.根据权利要求4所述的3D食品打印机，其特征在于:所述喂料器包括料斗(41)，所述料斗(41)上开有进料口(4111)和出料口(4151)，所述出料口(4151)处设置有隔栏(42); 所述料斗(41)内设置有拨动结构，用于搅动所述料斗(41)内的物料。6.根据权利要求5所述的3D食品打印机，其特征在于:所述拨动结构包括转轴(44)以及设置于所述转轴(44)上的搅拌件(451、452)，所述转轴(44)转动带动所述搅拌件(451、452)搅动所述料斗(41)内的物料； 包括至少两个搅拌件(451、452)，所述至少两个搅拌件(451、452)沿所述转轴(44)的轴向间隔设置； 相邻所述搅拌件(451、452)之间呈预定角度设置； 所述搅拌件(451、452)包括第一搅拌杆(453)以及设置于所述第一搅拌杆(453)两端的第二搅拌杆(454)，所述第二搅拌杆(454)的一端与所述第一搅拌杆(453)的端部连接，另一端与所述转轴(44)连接； 所述第一搅拌杆(453)的形状与所述料斗(41)的内壁相适配； 所述出料口(4151)的中部设置有支撑环(43)，包括多个所述隔栏(42)，所述隔栏(42)的一端连接支撑环(43)，另一端连接所述出料口(4151)内壁； 所述转轴(44)的一端穿入所述支撑环(43)并支撑于所述支撑环(43)上； 还包括驱动所述转轴(44)转动的喂料器驱动装置(46)，所述转轴(44)的一端支撑于所述支撑环(43)上，另一端与所述喂料器驱动装置(46)连接； 所述料斗(41)上靠近所述出料口(4151)的一端呈倒锥体形； 还包括控制系统，用于控制喂料器的喂料速度。7.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于:还包括液体供给装置，用于向所述熟化输送装置(2)输入液体； 所述液体供给装置上设有流量调节装置，用于调节液体的输送速度； 还包括控制系统，用于控制所述流量调节装置调节液体的输送速度； 所述控制系统控制所述流量调节装置调节液体的输送速度以使得由所述熟化输送装置(2)输出的物料粘度达到1.3Pa.s以上。8.根据权利要求1所述的3D食品打印机，其特征在于:还包括储料装置，用于存储物料。9.根据权利要求1至8任一项所述的3D食品打印机，其特征在于:包括多个所述熟化输送装置(2)，多个所述熟化输送装置(2)内输送的物料相同或不同； 还包括控制系统，用于控制多个所述熟化输送装置(2)的出料顺序及出料量。10.根据权利要求1至8任一项所述的3D食品打印机，其特征在于:还包括控制系统，用于控制所述驱动机构(3)驱动所述熟化输送装置(2)和/或打印台(I)按设定轨迹运动以将物料制成特定形状。
【文档编号】A23P30/00GK205492576SQ201620144204
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】陈斌, 臧鹏, 生广伦, 于燕波, 董海胜, 陈朴, 杨洁明, 刘丽燕
【申请人】中国航天员科研训练中心, 李锦记（新会）食品有限公司