一种具有核壳结构的淀粉基食品3D打印材料的制备方法

本发明属于食品加工领域，具体涉及一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法。

背景技术：

1、3d打印技术作为一项新兴技术，已成功应用于食品领域，通过逐层打印、堆积成型等方式打印出预先设计好结构的食品，开发出有个性化形状和纹理的食物。目前，食品3d打印技术主要有选择性激光烧结(sls)、喷墨打印(ijp)和熔融沉积制造(fdm)等方法。由于食品原料的局限，适用于3d食品打印技术的材料十分有限，存在材料成型性能差，产品易塌陷，打印稳定性不佳等缺陷，严重影响了食品3d打印技术的发展。因此，寻求一种高稳定的食品3d打印材料的加工方法，提高食品3d打印精度具有现实意义。将3d打印技术应用于食品加工领域，可开发出具有个性化且营养丰富的食物。因此，需要提高3d打印材料的可打印、温敏特性、冷热转化等特性。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，以解决现有食品打印材料稳定性差、易坍塌、可打印性差、温敏特性差、冷热转化性差等问题。

2、本发明提供的技术方案是：一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，包括如下步骤：

3、1)淀粉基壳体制备：将淀粉溶于水中，加热搅拌溶解，得到壳体原料；

4、2)淀粉基核体制备：将纤维素溶于水中，加热搅拌溶解，得到核体原料；

5、3)核壳结构原料制备：将所述壳体原料和核体原料放入挤压机中，采用低温挤压技术，调节螺杆转速、挤压温度和进料水分，得到核壳结构原料；

6、4)成型剂制备：将葡萄糖酸钙、氯化钙、乳酸钙中的任一种溶于水中，得到成型剂；

7、5)温敏型食品材料制备：将卡拉胶溶于水中，加入硫胺素或明胶，进行微波辐照处理，得到温敏型食品材料；

8、6)消泡剂制备：将聚甘油蓖麻醇酯或聚二甲基硅氧烷溶于水中，加热搅拌溶解，得到消泡剂；

9、7)混合搅拌：依次将成型剂、温敏型食品材料制备、消泡剂加入到步骤3)中的核壳结构原料中，依次经加热搅拌、离心、冷却、干燥，得到所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料。

10、优选，步骤1)中，首先，将淀粉溶于水中，配制成10％-40％的溶液，置于40-75℃条件下反应，在2000-4000rpm转速下搅拌10-40min，其中，淀粉为羟丙基淀粉、马铃薯全粉、小麦淀粉中的一种。

11、进一步优选，步骤2)中，将纤维素溶于水中，配制成10％-30％的溶液，置于30-75℃条件下反应，在2000-4000rpm转速下搅拌10-40min，其中纤维素为羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素中的一种，淀粉与纤维素的质量比为3：2-4：1。

12、进一步优选，步骤3)中，将壳体原料和核体原料放入挤压机，采用低温挤压技术，调节螺杆转速、挤压温度和进料水分，挤压机分为三个区段，三个区段的温度分别为40℃-60℃，60℃-80℃，80℃-100℃，螺杆转速150rpm-350rpm，进料水分含量为20％-30％。

13、进一步优选，步骤4)中，将葡萄糖酸钙、氯化钙、乳酸钙中的任一种溶于水，配制成0.5％—3％的溶液，之后，对溶液进行加热，加热温度为30℃-90℃，加热时间3min-5min,使其充分溶解，其中，成型剂占核壳结构原料总质量的1％-5％。

14、进一步优选，步骤5)中，卡拉胶与硫胺素/明胶质量比为1：1-5:1，将卡拉胶溶于水中配制为1％-5％溶液，之后，将硫胺素/明胶加入，进行微波辐照处理，所述卡拉胶、硫胺素/明胶占核壳结构原料总质量的1％-5％、1％-3％，微波功率为200w-560w，微波时间为5min-10min。

15、进一步优选，步骤6)中，将聚甘油蓖麻醇酯/聚二甲基硅氧烷溶于水配制成2％-3％的溶液，并加热搅拌，所述聚甘油蓖麻醇酯/聚二甲基硅氧烷占核壳结构原料总质量1％—5％，加热温度40℃-80℃，加热时间5min-8min。

16、进一步优选，步骤7)中，依次将成型剂、温敏型食品材料、消泡剂加入到步骤3)中的核壳结构原料中，依次经加热搅拌、离心、冷却、干燥，得到所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料，其中，离心的转速为2000-4000r/s，离心时间为5-15min，干燥温度为30℃-45℃。

17、本发明提供的一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，通过低温挤压法制备淀粉基核壳结构，能够形成以淀粉为壁材的壳结构，以纤维素为芯材的核结构，通过微波辐照对卡拉胶和硫胺素/明胶进行处理，形成一种硫酸胺电解质复合物，有效增强淀粉基凝胶的结构稳定性，得到适合3d打印的材料，该材料温敏特性好，热熔冷固良好，有韧性。

技术特征：

1.一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，将淀粉溶于水中，配制成10％-40％的溶液，置于40-75℃条件下反应，在2000-4000rpm转速下搅拌10-40min，其中，淀粉为羟丙基淀粉、马铃薯全粉、小麦淀粉中的一种。

3.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，将纤维素溶于水中，配制成10％-30％的溶液，置于30-75℃条件下反应，在2000-4000rpm转速下搅拌10-40min，其中，纤维素为羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素中的一种，淀粉与纤维素的质量比为3：2-4：1。

4.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，将壳体原料和核体原料放入挤压机，采用低温挤压技术，调节螺杆转速、挤压温度和进料水分，挤压机分为三个区段，三个区段的温度分别为40℃-60℃，60℃-80℃，80℃-100℃，螺杆转速150rpm-350rpm，进料水分含量为20％-30％。

5.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，将葡萄糖酸钙、氯化钙、乳酸钙中的任一种溶于水，配制成0.5％—3％的溶液，之后，对溶液进行加热，加热温度为30℃-90℃，加热时间3min-5min,使其充分溶解，其中，成型剂占核壳结构原料总质量的1％-5％。

6.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤5)中卡拉胶与硫胺素/明胶质量比为1：1-5:1，将卡拉胶溶于水中配制为1％-5％溶液，之后，将硫胺素/明胶加入，进行微波辐照处理，所述卡拉胶、硫胺素/明胶占核壳结构原料总质量的1％-5％、1％-3％，微波功率为200w-560w，微波时间为5min-10min。

7.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤6)中，将聚甘油蓖麻醇酯/聚二甲基硅氧烷溶于水配制成2％-3％的溶液，并加热搅拌，所述聚甘油蓖麻醇酯/聚二甲基硅氧烷占核壳结构原料总质量1％-5％，加热温度40℃-80℃，加热时间5min-8min。

8.按照权利要求1所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料的制备方法，其特征在于：步骤7)中，依次将成型剂、温敏型食品材料、消泡剂加入到步骤3)中的核壳结构原料中，依次经加热搅拌、离心、冷却、干燥，得到所述一种具有核壳结构的淀粉基食品3d打印材料，其中，离心的转速为2000-4000r/s，离心时间为5-15min，干燥温度为30℃-45℃。

技术总结
本发明公开了一种具有核壳结构淀粉基食品3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：1)淀粉基壳体制备；2)淀粉基核体制备；3)核壳结构原料制备；4)成型剂制备；5)温敏型食品材料制备；6)消泡剂的制备；7)混合搅拌：将成型剂、温敏型食品材料制备、消泡剂加入到3)中的核壳结构原料中，依次经加热搅拌、离心、冷却、干燥，获得到所述一种具有核壳结构淀粉基食品3D打印材料。该方法通过低温挤压法制备淀粉基核壳食品材料，通过微波辐照对卡拉胶和硫胺素/明胶进行处理，形成一种硫酸胺电解质复合物，有效增强淀粉基凝胶的结构稳定性，得到适合3D打印的材料，该材料温敏特性好，热熔冷固良好，有韧性。

技术研发人员：杨庆余,胡秀发,张喜玲,顾辰琦,李曼,董茗洋,关纬超,高育哲
受保护的技术使用者：沈阳师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15