本发明属于3d打印材料领域，具体涉及一种熔融沉积式3d打印营养杂粮饼干的加工方法。
背景技术：
3d打印是根据所设计的3d模型，通过3d打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。与传统制造技术相比，3d打印不必事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，因此，在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源(杜宇雷,孙菲菲,原光,等.3d打印材料的发展现状[j].徐州工程学院学报(自然科学版),2014,29(1):20-24.)。这种制造方式区别于传统的“去除型”制造，3d打印技术可直接根据计算机图形数据，使用增材制造的方法制成任何形状的产品，还可以简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，从而提高效率(邓龙辉,刘小静.浅析3d打印技术及其在中国的发展[j].通讯世界,2014(4):125-126.)。
3d食品打印机是3d打印技术的基础上发展的一种快速食品制造机械，主要由控制电脑、自动化食材注射器、输送装置等几部分组成。过程通常是先将材料预先放入容器内，将形状等要求输入机器，开启按键后注射器上的喷头就会将食材均匀喷射出来，按照“逐层打印、堆叠成型”制作出立体食物产品。可用于食品打印的材料可以是生的、熟的、新鲜的或冰冻的各种食材，将其绞碎、混合、浓缩成浆、泡沫或糊状，打印出的食品口感各样。对于咀嚼困难或有吞咽困难的老年人、病人，不仅可以人性化的改变食物形状，改良食品品质，还可以自由搭配均衡营养。采用食品打印机和数字食谱，可以加工出传统烹饪技术无法实现的口味和形状，开拓新的烹饪市场(胡迪,利普森,梅尔芭,等.3d打印:从想象到现实[j].2013.)。
目前，3d食品打印技术应用只局限于巧克力、糖果等产品，和对各种不同外观的设计，可根据不同年龄段定制个性化的口味各异的食物，还可根据需要自由设计形状和添加颜色。另外，3d打印技术可提供科学合理的营养饮食，并根据不同人群所需营养的比例对食物组分进行配置，打印出适用于不同营养需求的青少年、老人、孕妇和病人食品。不仅可以开发出营养搭配、科学合理的新产品，还可以开发营养强化食品和保健食品。
饼干作为人们日常普遍接受的休闲食品，是极具代表性的可进行个性化营养定制的产品。随着生活质量的提升，人们对健康的需求、品味的追求、品牌的喜好，“第三代饼干”应运而生(王杨二.“第三代饼干”主打健康特色[n].中国质量报,2015-04-02007)。首先，“好吃”还是产品的基本点，其次是必须要具有健康功能，这是强劲的消费新需求，未来食品业的整体发展都将向着“功能化”迈进，食必讲功能是一种必然的趋势。三是要具有时尚品味。传统的饼干多采用模具来进行表面图案的印刻和形状的固定，由于油脂作用，经过烘焙之后往往无法保持应有形状，不适合复杂细致的几何印花。目前，3d打印技术在应用于营养健康饼干开发与加工方面研究较少。
技术实现要素：
针对目前增材制造技术在食品加工领域的应用现状与不足，通过科学配伍食品体系中的营养组分，经加热沉积3d打印技术个性化创建营养类食品，同时针对现有饼干3d打印成型能力的缺点，本发明要解决的技术问题之一是通过调节杂粮原材料中的玉米粉、燕麦粉等与各原料的比例来增加其打印成型能力。
本发明要解决的技术问题之二是通过控制3d打印机中的物料预热温度和饼干烤制的温度和时间，来调节饼干的口感和外型。在合理的反应条件下获得一种既具趣味性与可视性感官要求，又具营养价值的杂粮饼干。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种基于3d打印技术制作营养杂粮饼干的方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量份数计，将玉米粉20～30份，燕麦粉10～20份、小米粉10～20份、荞麦粉10～20份、木薯全粉10～20份称重后过100目筛后与水140～350份，奶油15～27份，白砂糖12～22份，色拉油3～5份，食盐2～3份，小苏打0.6～1.1份，乳化剂0.6～1.1份混合，搅拌直至体系均匀；
步骤二：将搅拌均匀后的物料加入到熔融沉积3d打印机的物料筒中；
步骤三：开启3d打印机，控制物料预热温度60～80℃，达到设定温度后，3d打印机会自动依据模型参数信息进行打印；一层打印完成后，打印喷头上移一个层的距离后继续打印，以此类推，最终堆叠出所需的三维实体食物；
步骤四：将打印后的三维实体食物放入烤箱，烤制成杂粮饼干。
优选地，所述烤箱设定时间为10～20min，温度为160～210℃。
优选地，所述物料预热温度为70～80℃。
优选地，步骤一，所述玉米粉20～30份，燕麦粉15～20份、小米粉15～20份、荞麦粉15～20份、木薯全粉15～20份、水270～350份，奶油22～27份，白砂糖18～22份，色拉油4～5份，食盐2～3份，小苏打0.9～1.1份，乳化剂0.9～1.1份。
优选地，所述的乳化剂为大豆磷脂、卵磷脂、硬脂酰乳酸钠中的一种或几种。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明采用的是低糖低脂的健康理念，不含化学添加剂，更健康。
通过调节杂粮粉与水和油的比例和烤制温度来控制饼干的成型，制成的饼干可以保持精致和复杂的图案形状，实现了产品营养与美观的结合。
(2)利用熔融沉积3d打印技术，可获得营养功能较高的具有不同时尚外观的饼干，并建立合理的不同杂粮的复配配方。采用3d打印的方式进行制备，可实现产品的多元化、个性化、自动化的制作，丰富了3d打印食品材料的种类，可以满足不同消费者的需求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明实施方式并不仅限于此。
实施例1
将玉米粉、燕麦粉、小米粉、荞麦、木薯全粉等谷粉按表1重量份数称重，过100目筛后与适量的水，奶油，白砂糖，色拉油，食盐，小苏打等混合，用搅拌机搅拌一定时间直至体系均匀。然后将搅拌均匀后的物料加入到3d打印机的物料筒中。开启3d打印机，控制物料预热温度如表1。达到设定温度后，打印三维实体食物。最后将打印后的三维实体食物放入烤箱，在200℃下烤制10min成营养杂粮饼干成品。经测试，饼干的破碎强度为32.5n。
表1
实施例2
将玉米粉、燕麦粉、小米粉、荞麦、木薯全粉等谷粉按表2重量份数称重，过100目筛后与适量的水，奶油，白砂糖，色拉油，食盐，小苏打等混合，用搅拌机搅拌一定时间直至体系均匀。然后将搅拌均匀后的物料加入到3d打印机的物料筒中。开启3d打印机，控制物料预热温度如表2。达到设定温度后，打印三维实体食物。最后将打印后的三维实体食物放入烤箱，在180℃下烤制15min成营养杂粮饼干成品。经测试，饼干的破碎强度为34.6n。
表2
实施例3
将玉米粉、燕麦粉、小米粉、荞麦、木薯全粉等谷粉按表3重量份数称重，过100目筛后与适量的水，奶油，白砂糖，色拉油，食盐，小苏打等混合，用搅拌机搅拌一定时间直至体系均匀。然后将搅拌均匀后的物料加入到3d打印机的物料筒中。开启3d打印机，控制物料预热温度如表3。达到设定温度后，打印三维实体食物。最后将打印后的三维实体食物放入烤箱，在160℃下烤制20min成营养杂粮饼干成品。经测试，饼干的破碎强度为34.2n。
表3
实施例4
将玉米粉、燕麦粉、小米粉、荞麦、木薯全粉等谷粉按表4重量份数称重，过100目筛后与适量的水，奶油，白砂糖，色拉油，食盐，小苏打等混合，用搅拌机搅拌一定时间直至体系均匀。然后将搅拌均匀后的物料加入到3d打印机的物料筒中。开启3d打印机，控制物料预热温度如表4。达到设定温度后，打印三维实体食物。最后将打印后的三维实体食物放入烤箱，在160℃下烤制15min成营养杂粮饼干成品。经测试，饼干的破碎强度为37.8n。
表4