一种3D打印山药健康食品及其制备方法

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一种3d打印山药健康食品及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种3d打印山药健康食品及其制备方法，尤其是山药3d打印食品材料及打印结构定制是实现该方法的技术关键，属于健康休闲食品技术领域。

背景技术：

2.山药(dioscorea opposita thunb.)为薯蓣科薯蓣属一年或多年生长的植物，是我国传统的药食同源食物之一。《本草纲目》记载：“山药味甘性平，益肾气，健脾胃，止泄痢，化痰涎，润皮毛”。研究表明，山药营养价值丰富，含有淀粉、多糖、蛋白质、氨基酸、多酚、黄酮、维生素、皂苷、酶等生物活性成分，具有降血压、改善心血管疾病、促进新陈代谢、提高机体免疫力、增强机体消化吸收、延缓衰老等功效。
3.近年来，随着人们对健康饮食及山药营养价值的广泛关注，山药产品的研究不断深入。目前传统的山药产品主要以干制品为主，如山药片、山药粉等。然而，通过热风干燥、微波干燥、冷冻干燥、真空干燥等干燥技术将山药加工成脆片，产品硬度较大，口感粗糙，咀嚼性差，不易于老年人及幼儿等具有吞咽障碍人食用；此外，联合超微粉碎、喷雾干燥技术等将山药制粉，加工过程中山药粉颗粒度小易发生吸水黏连，冲调食用方便性较差。因此，针对咀嚼吞咽能力弱、营养物质消化吸收能力低的人，把药食兼用的山药开发成口感细腻、风味独特、软糯美味的健康休闲食品具有广阔的市场前景，使消费者在食用后既可摄取营养，又可达到益智养生作用。3d打印技术是一种通过计算机程序将复杂的加工工艺进行数字化操作，通过逐层叠加的方式实现高精度几何模型的增材制造技术。相比于传统方法，3d打印技术可将食品进行精准营养配置、结构个性定制，操作方便，成分低廉，形式更加多样，显著提高食品的科学化、休闲化及个性化。
4.张慜等(2017)公开了一种即食调理土豆泥3d打印精确成型的调控方法(cn 106805280a)，将土豆切片、蒸煮、打浆后添加胶体及白巧克力粉，通过选定打印喷头直径、打印距离、打印温度、喷头移动速度、出料速度等打印工艺，提高打印精确度及稳定性，可作为餐饮冷盘用甜点等。该专利主要公开了如何通过调控打印工艺参数实现精细化打印，与本专利所述一种3d打印山药健康休闲食品的营养化需求明显不同。
5.陆国权等(2018)分别公开了一种藜麦薯泥食品的3d打印材料及3d打印藜麦薯泥食品的方法(cn 108029947a)和一种紫苏薯泥食品的3d打印材料及3d打印紫苏薯泥食品的方法(cn 107927656a)，通过调控薯泥、藜麦粉或者紫苏叶粉、白砂糖、柠檬酸、黄原胶、水的配比，制备粘度适中，适合打印的材料，薯泥与藜麦粉及紫苏叶粉的混合有利于食用者的消化吸收，并可以增强免疫力。以上专利公开了薯泥为主要原料，通过添加紫苏叶粉及藜麦粉制备具有增强消化吸收功效的3d打印食品，主要侧重于辅料的功能作用，与本专利所述一种3d打印山药健康食品的全营养功能明显不同。
6.吴金鸿等(2020)公开了一种果蔬泥胶囊挤压式3d打印材料及果蔬泥食品制备方法(cn 110934254a)，将香芋粉、苹果粉、马铃薯粉、南瓜粉、低筋粉、蛋黄、白砂糖、黄油、奶油、蜂蜜混合均匀，通过3d 打印设备打印成型后放入烘箱内烘烤制得果蔬泥3d打印产品。
夏秀萍等(2020)公开了一种3d打印制备功能性重组鱼排的方法(cn 111789253a)，通过用多重乳液包埋海参多糖作为功能因子添加到重组鱼肉中，3d打印成型后加热熟化形成功能性重组鱼排。以上专利公开了果蔬泥或重组鱼排的3d打印产品，主要侧重于含有功能性成分的3d打印材料开发上，这类产品均需后处理熟化过程，与本发明中3d打印山药健康休闲即食食品明显不同。
7.可见，食品原料组成特性及成分差异性导致其作为3d打印材料开发具有重大挑战。因此，寻求适合 3d打印的药食兼用食品原料并制备营养、安全、便捷、休闲的绿食品，是本发明研究的重点。

技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种药食兼用3d打印果蔬材料及健康、休闲、即食食品制备方法，拓展食品形式，开发满足外观、口感及营养的健康食品。
9.本发明的技术方案，一种3d打印山药健康食品及其制备方法，将山药清洗、去除根须、护、干燥、粉碎、添加辅料、糊化，静置冷却至室温，形成凝胶，装入打印料筒中，采用计算机辅助设计绘制模型，设置打印参数，进行山药健康食品3d打印。
10.具体步骤如下：
11.(1)山药前处理：选取新鲜、无病虫害、无腐烂的山药清洗干净并去除根须，切成丁(粒)，沸水烫漂后置于护液中浸泡0.5～2h，取出沥干备用；
12.(2)干燥：将步骤(1)所述沥干山药丁通过真空微波干燥技术进行脱水干燥处理，干燥至山药丁水分含量低于5％；
13.(3)粉碎：将步骤(2)所述干制山药丁用多功能粉碎机进行粗粉碎，过50目筛得到山药粗粉，再将山药粗粉放入超微粉碎机中进行超微粉碎；
14.(4)糊化：将步骤(3)所述山药粉与亲水胶体、柠檬酸、木糖醇按一定比例充分混合，分散于煮沸的蒸馏水中，搅拌均匀，沸水浴加热20-30min，直至完全糊化，静置冷却至室温，形成凝胶；
15.(5)3d打印：将步骤(4)所述凝胶放入3d打印料筒中，采用计算机软件绘制打印模型，设定打印工艺进行3d打印山药健康食品。
16.所述方案中，果蔬丁尺寸为1～4cm3，护液由以下质量百分数的组分组成，氯化钙为0.1～0.3％，柠檬酸为0.2～0.4％，抗坏血酸为0.2～0.3％。
17.所述方案中，真空微波干燥条件为真空度恒定-90kpa，微波功率6～8w/g。
18.所述方案中，多功能粉碎机粉碎时间为2～3min，超微粉碎时间为8～12min，过200目筛。
19.所述方案中，亲水胶体为黄原胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或者多种。
20.所述方案中，以质量百分比计，山药粉为35～45％，亲水胶体为0.6～0.8％，柠檬酸为0.05～0.1％，木糖醇为5～10％。
21.所述方案中，计算机软件绘制模型外层数为2～4，填充率为50-80％，填充方式为网格型，打印工艺为喷头直径0.6～0.8mm，打印速度15～25mm/s。
22.本发明的有益效果：
23.(1)本发明采用3d打印技术，更大限度的保留山药的营养成分不破坏、不流失，显
著提高产品软糯口感性及食用方便性。
24.(2)本发明提供的3d打印山药健康食品，材料药食兼用，营养价值高，安全可靠，环保健康，制作方法先进，成本低；且可根据个人喜好及营养需求对产品感官特性及营养特性进行个性化定制，拓展产品形式，满足不同人需求。
具体实施方式
25.实施例1：3d打印酸甜型山药健康食品及其制备方法
26.将新鲜、无病虫害的怀山药清洗、去根须，切成约为4cm3丁状，在氯化钙为0.1％、柠檬酸为0.2％、抗坏血酸为0.2％的护液中浸泡1h，取出沥干后放入真空微波干燥机中，设置真空度为-90kpa，微波功率为6w/g，干燥50min，测定水分含量为4.89％。将干制山药丁用多功能粉碎机进行粗粉碎2min，过 50目筛得山药粗粉，移入超微粉碎机中进行超微粉碎10min，过200目筛得山药超微粉，使得粉体粒径小于75μm。选择壳聚糖为亲水胶体，以质量百分比计，将35％山药粉，0.8％壳聚糖，0.1％柠檬酸，10％木糖醇分散于煮沸的蒸馏水中，搅拌均匀，沸水浴加热20-30min直至完全糊化，静置冷却至室温，形成凝胶。将凝胶放入3d打印料筒中，采用计算机软件绘制圆柱形打印模型，并导入3d打印机中，高15mm，直径15mm，外层数为2，填充率为50％，填充方式为网格型，设定喷头直径0.8mm，打印速度为25mm/s，打印温度为25℃，进行3d打印酸甜型山药健康食品。
27.实施例2：3d打印清淡型山药健康食品及其制备方法
28.将新鲜、无病虫害的怀山药清洗、去根须，切成约为4cm3丁状，在氯化钙为0.1％、柠檬酸为0.2％、抗坏血酸为0.2％的护液中浸泡1h，取出沥干后放入真空微波干燥机中，设置真空度为-90kpa，微波功率为6w/g，干燥50min，测定水分含量为4.89％。将干制山药丁用多功能粉碎机进行粗粉碎2min，过 50目筛得山药粗粉，移入超微粉碎机中进行超微粉碎10min，过200目筛得山药超微粉，使得粉体粒径小于75μm。选择黄原胶为亲水胶体，以质量百分比计，将40％山药粉，0.6％黄原胶，0.05％柠檬酸，5％木糖醇分散于煮沸的蒸馏水中，搅拌均匀，沸水浴加热20-30min直至完全糊化，静置冷却至室温，形成凝胶。将凝胶放入3d打印料筒中，采用计算机软件绘制圆柱形打印模型，并导入3d打印机中，高15mm，直径15mm，外层数为2，填充率为80％，填充方式为网格型，设定喷头直径0.8mm，打印速度为25mm/s，打印温度为25℃，进行3d打印清淡型山药健康食品。
29.以上所属实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明涉及方案前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种显而易见的变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已全部记载在权利要求书中。

技术特征：

1.一种3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于所述山药健康食品采用3d打印技术制备而成，首先将山药进行前处理、干燥、粉碎、添加辅料，混合均匀后加热糊化，静置冷却至室温，形成凝胶，装入打印料筒中，采用计算机辅助设计绘制模型，设置打印参数，进行山药健康食品3d打印，其特征在于具体步骤如下：(1)山药前处理：选取新鲜、无病虫害、无腐烂的山药清洗干净并去除根须，切成丁(粒)，沸水烫漂后置于护液中浸泡0.5～2h，取出沥干备用；(2)干燥：将沥干山药丁通过真空微波干燥技术进行脱水干燥处理，干燥至山药丁水分含量低于5％；(3)粉碎：将干制山药丁用多功能粉碎机进行粗粉碎，过50目筛得到山药粗粉，再将山药粗粉放入超微粉碎机中进行超微粉碎；(4)糊化：将超微粉碎的山药粉与亲水胶体、柠檬酸、木糖醇按一定比例充分混合，分散于煮沸的蒸馏水中，搅拌均匀，沸水浴加热20-30min，直至完全糊化，静置冷却至室温，形成凝胶；(5)3d打印：将凝胶放入3d打印料筒中，采用计算机软件绘制打印模型，设定打印工艺进行3d打印山药健康食品。2.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：果蔬丁尺寸为1～4cm3，护液由以下质量百分数的组分组成，氯化钙为0.1～0.3％，柠檬酸为0.2～0.4％，抗坏血酸为0.2～0.3％。3.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：真空微波干燥条件为真空度恒定-90kpa，微波功率6～8w/g。4.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：多功能粉碎机粉碎时间为2～3min，超微粉碎时间为8～12min，过200目筛。5.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：亲水胶体为黄原胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或者多种。6.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：以质量百分比计，山药粉为35～45％，亲水胶体为0.6～0.8％，柠檬酸为0.05～0.1％，木糖醇为5～10％。7.根据权利要求1所述的3d打印山药健康食品及其制备方法，其特征在于：计算机软件绘制模型外层数为2～4，填充率为50-80％，填充方式为网格型，打印工艺为喷头直径0.6～0.8mm，打印速度为15～25mm/s。

技术总结

一种3D打印山药健康食品及其制备方法，属于健康休闲食品技术领域。本发明将山药清洗、去除根须、护，6～8W/g功率下进行真空微波干燥，超微粉碎过200目筛。以质量百分比计，35～45％山药粉，0.6～0.8％亲水胶体，0.05～0.1％柠檬酸，5～10％木糖醇充分混合，分散于煮沸的蒸馏水中，搅拌均匀，沸水浴加热20-30min，直至完全糊化，静置冷却至室温，形成凝胶。通过计算机软件绘制外层数为2～4，填充率为50-80％，填充方式为网格状的打印模型，选定喷头直径0.6～0.8mm，打印速度15～25mm/s。本发明所提供的3D打印山药健康食品更大限度的保留山药的营养成分不流失，显著提高其软糯口感性及食用方便性，且可根据个人喜好及营养需求对产品感官特性及营养特性进行个性化定制，拓展产品形式，满足不同人需求。满足不同人需求。