冷挤压技术:3D打印的牛奶

2020-09-27 12:29:31 15

至于3D打印的食物,我真的需要停止思考,“好了,现在我看到了一切!”每一次,我都会被证明错了。这是新加坡科技与设计大学(SUTD)的一个研究小组的最新创新成果,他们成功地制作了3D打印牛奶——是的,你能正确地阅读。我不是说你应该去拿些饼干,然后把杯子放到挤出机下面。这个小组确定了怎样把奶粉变成墨水。

SoftFluidicsLab大学的ChengPauLee,RahulKaryappa和MichinaoHashimoto最近在RSCAdvances杂志上发表了一项研究,他们通过使用直接墨水,将牛奶产品的室温3D打印方法改变了材料的流变性。书写技巧和冷挤压技巧。

这个可以吃的小沙发由奶粉制成了3D打印。

3D打印机

“食品的3D打印已经被展示在不同的领域,比如选择性激光烧结(SLS)和热熔挤出(SLS)。但需要高温的方法并不适合制作由温度敏感营养物质组成的3D模型。乳类食品中含有丰富的营养,如对温度敏感的钙、蛋白质等。冷压法是另一种3D打印方法,但需要添加流变剂和对多种成分进行优化。为解决这个问题,我们利用牛奶墨水的简单配方,通过冷挤压的方式,实现牛奶DIW3D打印。只有一种乳品(乳粉)是我们使用的方法。

为冷挤压而设计的直接油墨书写3D打印(DIW)装置。实验中所用的DIW打印机的相片。用乳液墨水在玻璃基底上的网状结构的DIW图。

研究者们希望避免使用大多数冷3D打印所需的稳定剂,也避免使用不需要高温的打印牛奶。这样的话,像热熔挤出和SLS这样的AM方法就无法工作了,因为AM方法通常与许多种类的食物(如牛奶)中发现的对温度敏感的营养素(如蛋白质和钙)不兼容。

首席研究员桥本助理教授解释说:“冷挤压不会损害热敏感营养素,但是可以满足个人3D打印需求,在美观、有营养的食品方面有很大潜力。”

冷挤可能有效,但要提高印刷结构的稳定性,需要添加添加剂或流变剂,而这一点可能难以实现。另外,用于DIW3D印刷的墨水需要表现出剪切稀化行为,并且能够在挤压后保持形状。

3D打印机

为此,研究者研究了奶粉浓度对乳墨流变学性能的影响,并对乳墨的流变学性能进行了相应调整,以找到最佳的解决方案。为了分析其流变性,他们完成了乳汁配方的“广泛表征”。

牛乳模型的DIW3D打印光学图像。由印模可以清楚地看到牛奶浓度对印墨扩散的影响。采用M10,M60,M65油墨印刷网分散和填充空隙。使用M70和M75(比例:5毫米)印刷后,要保持网状结构。

研究人员写到:“牛奶配方墨水是基于牛奶成分,这种成分能控制其自身墨水的流动特性。”他说:“通过调整奶粉浓度,可以改变牛奶墨水的流变性,表征其性质,并评价其可印刷性。我们用含有70-75w/w%奶粉的墨水,成功地打印出复杂的3D结构。

它们的配方中只包括奶粉,并与水混合,这样用DIW和冷挤压的方法就能使3D打印的牛奶模型正确地一致。事实上,水是控制墨流变性的因素,这使得解决方案非常简单,可以很快在现实世界中成功应用,比如在疗养院或医院,而不仅仅是实验室环境中。

这项研究的第一作者Lee说:“这个新颖、简单的方法可以用于制作各种营养食物,包括那些为住院病人提供特殊饮食需要的食物。”

3D打印机

为获得最好的可印性,研究人员用3D打印出三叶草叶子、圆锥形、卡子、轮子以及小巧可爱的沙发,并测试了他们的方法和材料,以及其他一些形状。通过将牛奶墨水与巧克力糖浆和可可粉混合制成的巧克力,他们还在沙发上印刷了两个色调的多材料版本,并测试了如何用奶油、椰子和枫糖浆等材料填充印刷品。

3D打印机

SUTD小组用牛奶印制出不同的三维图形。D:3D打印的沙发、堡垒、轮子和立体式树叶的牛奶结构。3D打印,含有液体巧克力糖浆作为内部填充物的锥体。这是一张3D打印的立方体,有四个隔间,里面有液体蓝莓糖浆、液体巧克力糖浆、乳脂和枫糖浆作为内部填充。

这个方法提供了一个很简单的方式来制作其它无添加剂的食用墨水,并且创造出视觉上有吸引力的食物,而无需温度控制。研究者们得出结论:“我们的方法在各种食物的营养和原料特性方面都有潜在的应用,这些食物的油墨能够在常温下被挤出来,而不会影响那些在高温下会被降解的营养。”


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本文链接:http://www.3dsentson.com/news/196.html

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标签: 3D打印牛奶
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