[发明专利]一种适合航天要求的易吞咽带馅包子同步3D打印的方法

说明书

本发明公开了一种适合航天要求的易吞咽带馅包子同步3D打印的方法，属于食品加工技术领域。本发明使用适用于微重力环境的微波协同食品双喷头3D打印机进行包子的制作，以面粉和乳清蛋白粉为主要原料，添加酵母制作包子面皮，以常见的植物或肉类凝胶(豆沙、猪肉馅等)作为包子馅料，添加维生素D强化营养，并加入结冷胶改善其吞咽性。该发明使用的3D打印机包括微波协同食品3D打印机、离心舱、驱动装置和连接装置，可以提供离心力模拟重力环境，克服航空中的真空和失重环境。采用本发明方法加工得到的包子机械强度高，营养物质丰富，易于吞咽，适合用于制作符合航天要求的食品。

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种适合航天要求的易吞咽带馅包子同步3D打印的方法。

背景技术

3D太空食品是为宇航员准备的。与地面环境相比，空间环境更加困难，飞船的载荷和舱内的空间都是有限的。太空食品应该体积小、重量轻、便于携带且易于咀嚼。航天食品按加工和贮藏方式分类，可分为补水食品、生鲜食品、罐头食品和“一口”食品。在航天飞行过程中，航天员的胃肠功能会受到影响，从而导致他们对营养物质的吸收利用不足，他们还面临着骨质流失和肌肉质量流失的问题。因此，与普通食物相比，太空食物应该含有更多的营养成分。为了适应失重环境，航天食品还应该便于吞咽。与以往相比，太空食品的种类有所增加。除了压缩饼干、罐头等传统航天食品外，航天员在航天飞行中还可以吃到具有民族特色的食品。目前，为中国航天员研制的食品有100多种。

乳清蛋白是牛奶中常见的蛋白质，具有丰富的营养，并且易消化吸收，含有多种活性成分。还能增强人体的免疫力，符合航天员对营养的需求。乳清蛋白目前在食品的开发上有着广泛的应用，在面食的制作中，它还可以时面点的口感更好。太空中航天员容易肌肉萎缩，要求食品提供充足的优质蛋白质，骨钙丢失要求食品提供充足的钙，维生素D可以对其起到补钙的作用。

3D打印技术也被成为增材制造技术。是一种集计算机技术、精密传动技术、数控技术和材料科学技术于一体的新型快速成型技术。过程与传统打印技术相近，以连续的物理层叠形式实现生三维结构物体。目前它在食品领域有着一定的应用。通过3D打印技术可以制作符合消费者要求的形状或风味的食物，提高进食的趣味性。还可以针对特殊人群的需求进行定制含有特殊营养的食物。除此之外，3D打印料筒还具有便于储存的优点。在打印过程中，喷嘴尺寸、填充图案、填充密度等印刷参数会影响3D打印食品的印刷性能。有研究表明，填充密度可以影响最终产品的打印精度，并且它还和3D打印食品的机械强度和咀嚼性有关。目前该技术在航天食品的开发上有着一定的应用。2013年，美国航空航天食品局便开始研发3D打印航空食品了。在中国航天员中心航天营养与食品研究室实验室，也有针对3D打印机的研发项目。航天员可以根据自己的需要对3D打印的原料进行调配，补充所需的元素和营养物质，定制特需的食品，增加进食的乐趣。双喷头3D打印技术也是一热门话题，两个喷头轮流工作，可以将多个物料组合为符合要求的食品。

在太空中，材料不受重力的作用，因此要求材料不可过稀，避免产生爬壁。同时需要使用以给定速率旋转的离心机产生离心力，模拟出和地球相近的重力克服失重，确保材料沉积到位。

微波加热技术是以物料吸收微波能使物料中极性分子与微波电磁场相互作用，使电磁能转换成热能，从而起到加热物料的作用。微波协同的3D打印机装有实时微波加热装置，对已经挤出的物料起到快速固化以及熟化处理的作用，提高材料机械强度，减少在失重环境中的不稳定性。微波功率和打印速度以及挤出速度应该相匹配。如果微波功率过大会导致物料过度脱水，使其形状改变，不利于物料堆积。同时物料失水过多时，物料之间的粘合也会受影响，使层与层之间的粘合不够紧密，影响打印样品的稳定性；微波功率过小时，无法有效熟化以及固化挤出的物料。