本发明涉及材料与工程科学、绿色制造与再制造、三维打印技术领域，特别涉及一种食用材料膨化三维打印方法。
背景技术：
三维打印属于快速成形技术的一种，它以数字模型文件为基础，采用粉末、液体或可塑性原料为粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造三维实体。以往在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，目前正迅速向医疗、制药、科学研究、制造业、考古、案件侦破、建筑设计和食品等诸多领域扩展。其中，产品模型制造是三维立体模型实现的最直接方式。它提高了设计和信息反馈速度，使设计者能及时对产品的结构和设计思路进行修正。
食品膨化是六十年代末就已出现的一种工艺，国外又称相关食品为挤压食品、喷爆食品、轻便食品等。它以含水份较少的谷类、薯类、豆类等作为主要原料，经过加压、加热处理后使原料本身的体积膨胀，内部的组织结构亦发生变化，经加工、成型后而制成。经膨化设备加工的食品种类繁多，外形精巧，营养丰富，酥脆香美的食品。同时，生产膨化食品的设备结构简单，操作容易，设备投资少，收益快，所以发展迅速。
膨化技术虽属于物理加工技术，但却具有本身的特点。当把粮食置于膨化器以后，随着加温、加压的进行，粮粒中的水分呈过热状态，粮粒本身变得柔软，当到达一定高压而启开膨化器盖时，高压迅速变成常压，这时粮粒内呈过热状态的水分便可在瞬间汽化而发生强烈爆炸，水分体积可膨胀约2000倍，巨大的膨胀压力不仅破坏粮粒的外部形态，而且也可拉断粮粒内在的分子结构，将不溶性长链淀粉切断成水溶性短链淀粉、糊精和糖，于是膨化食品中的不溶性物质减少，水溶性物质增多。可见，膨化不仅可以改变原料的外形、状态，而且可以改变原料中的分子结构和性质，并可形成某些新的物质。
据膨化食品的工艺资料显示：膨化技术可以使淀粉彻底α化（所谓α化是指食品中的生淀粉即β淀粉变成α淀粉），已经变成的α淀粉，经放置后也不能复原成β淀粉，于是食品保持了柔软、良好风味和较高的消化率，这是膨化技术优越于其它物理加工方法的又一特征，它为粗粮细作开辟了一个新的加工领域。由此，它呈现出以下优点：膨化技术加工的粮食维生素受破坏较少；膨化技术可使淀粉彻底熟化；膨化食品内多呈多孔状，便于人体吸收（例如大米蒸煮后其蛋白质消化率为75.3%，而膨化处理后可提高到83.8%）。
由此也不难看出，膨化处理食物具有以下优点：
1）食用方便
粗粮经膨化后，已成为熟食，可以直接用开水冲食，或制成压缩食品，或稍经加工即可制成多种食品，食用简便、节省时间。
2）营养成分的保存率和消化率高
膨化食品的营养成分保存率和消化率都比较高，因此膨化过程对食品的营养并没有影响，其消化率比未膨化的还要高些。
3）易于储存
粮食经膨化，等于进行了一次高温灭菌，膨化粉的水分含量可降低到10%以下，低水分限制了虫、霉的滋生，加强了它们在储存中的稳定性，适于较长期储存。
4)价格便宜
应用间接加热膨化机，每公斤玉米加工成膨化粉后，加工费仅为几分钱，因此成本低廉，如果采用连续自动膨化机，则其加工费还可进一步降低。
有鉴于此，本发明提供一种食用材料膨化三维打印方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种食用材料膨化三维打印方法，通过该方法可获得低成本、易储存、比强度较高，并且无害传递的三维结构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种食用材料膨化三维打印方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）通过三维软件设计三维数字模型，采用三维打印软件对该三维数字模型进行切片处理，根据模型的高度生成多层二维数据片层，对每层二维数据片层分析形成加工路线；
（2）三维打印机的打印机构为微型膨化器，采用微型膨化器按照步骤1所述加工路线将食品原料膨化成型；
（3）三维控制平台将根据出丝直径自动调整膨化器出口与最新生成面之间的间距并完成打印喷头的提升动作；
（4）采用微型膨化器按照步骤1所述加工路线将食品原料膨化成型；
（5）经多次循环步骤3与步骤4加工后生成膨化材料的三维结构。
优选地，在打印过程中层与层之间相互粘结，形成稳固的三维结构。
优选地，膨化器的喷头出丝直径为0.5-10mm。
优选地，根据出丝直径，按照等体积输入/输出相平衡的原则对打印速度进行调节。
优选地，使用热蒸汽喷雾对形成的三维结构进行定形和强化处理。
优选地，由美工人员对三维模型进行无污染的装饰。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的食用材料膨化三维打印方法，把食品膨化与三维打印技术结合，创造出新型的、环保的、节能的、方便的并且具有回收再利用特征的新材料和新工艺，为媒体、宣传、广告、教育等行业乃至食品工业提供新的实施方法和经营模式。总结以上技术特色不难发现本项目的创新之处：
（1）把传统工艺方法与新兴技术有机结合，创造出新的加工原料和加工方法、开辟新的应用领域；
（2）低原料成本、高效率加工、打印结构轻便，有较高比强度，同时该特点也为本技术创造了良好应用前景；
（3）采用的工业化加工原料具有绿色环保特性，可以无污染地传递到下一个物资流通环节；
（4）显著减少有价物资在流通中不必要的浪费（例如过期的储备粮食），创造额外附加值，进而产生经济效益。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种食用材料膨化三维打印方法的具体实施方式及其效果，详细说明如后。
一种食用材料膨化三维打印方法，具体步骤如下：
（1）通过三维软件设计三维数字模型，采用三维打印软件对该三维数字模型进行切片处理，根据模型的高度生成多层二维数据片层，对每层二维数据片层分析形成加工路线；
（2）三维打印机的打印机构为微型膨化器，采用微型膨化器按照所述加工路线将食品原料膨化成型；膨化器的喷头出丝直径为2mm；根据出丝直径，按照等体积输入/输出相平衡的原则对打印速度进行调节；
（3）三维控制平台将根据出丝直径自动调整膨化器出口与最新生成面之间的间距并完成打印喷头的提升动作；
（4）采用微型膨化器按照步骤1所述加工路线将食品原料膨化成型；
（5）经多次循环步骤3与步骤4加工后生成膨化材料的三维结构。
在打印过程中层与层之间相互粘结，形成稳固的三维结构；使用热蒸汽喷雾对形成的三维结构进行定形和强化处理；最后由美工人员对三维模型进行无污染的装饰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。