提高3D打印南瓜零食凍干后形狀保真度和脆度的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計

來源：食研私享


2022年4月9日,，江南大學(xué)張慜教授團隊在國際期刊Food Research International(中科院一區(qū),；IF: 6.475)上在線發(fā)表了題為“Internal structure design for improved shape fidelity and crispness of 3D printed pumpkin-based snacks after freeze-drying(提高3D打印南瓜基零食凍干后形狀保真度和脆度的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計)”的研究性論文,。Xiao-huanChen為第一作者，張慜教授為通訊作者,。

該文旨在利用3D食品打印技術(shù)進行食物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計,，從而獲得脆度可控、形狀保真度較高的3D打印凍干南瓜,。研究人員研究了填充模式(蜂窩狀,、直線狀、網(wǎng)格狀和三角形)和填充率(25%, 50%, 75%和100%)這兩個內(nèi)部結(jié)構(gòu)變量對產(chǎn)品形狀保真度和脆度的影響,。隨著填充率的降低,，樣品的打印精度提高。不管是哪種填充模式，75%的填充樣品形變最大,。樣品的脆度與填充模式和填充率密切相關(guān),。在高填充率的情況下，樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密,，在外力作用下不易斷裂,，脆度降低。此外,，樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響其物理性能,，通過設(shè)計孔隙率可以實現(xiàn)產(chǎn)品脆度的定制。印刷樣品和鑄態(tài)樣品的形態(tài)差異表明,，3D食品打印有利于高粘彈性材料的加工和制備,，鑄造樣品的脆度明顯低于100%填充的印刷樣品。這一研究結(jié)果為創(chuàng)造高形狀保真度的酥脆食品提供了一個有趣的視角,，滿足了特定的質(zhì)地要求,，并提供了新的感官感受。

圖1. 樣品的穿刺曲線和穿刺部位的示例圖,。a: 穿刺曲線,；b: 穿刺部位(以25%填充的干燥樣品為例子)。

圖2. 具有不同填充模式和填充速率的數(shù)字模型(A)和印刷樣品(B),。


圖3. 凍干南瓜3D打印樣品的外觀和橫截面圖,。(A): 蜂巢；(B): 直線型,；(C): 網(wǎng)格,；(D): 三角形。

關(guān)于張慜

張慜 教授
江南大學(xué)食品學(xué)院

張慜,，江南大學(xué)二級教授,、至善特聘教授，江蘇省“生鮮食品智能加工與品質(zhì)監(jiān)控”國際聯(lián)合實驗室主任,，入選國家百千萬人才,，享受國務(wù)院特殊津貼。長期從事生鮮食品加工/保鮮高新技術(shù)研究,，近十年來在食品高效加工新技術(shù)領(lǐng)域有開創(chuàng)性的研究,，培養(yǎng)畢業(yè)研究生/博士后近200名。2007年起先后擔(dān)任Journal of Food Engineering,、Drying Technology,、International Agrophysics、Foods等SCI刊物的編委/副主編,。并兼任瑞典國際科學(xué)基金會(IFS)科學(xué)顧問,、澳大利亞昆士蘭大學(xué)食品科學(xué)榮譽教授,。近20年主持十三五國家重點研發(fā)項目1項、國家自然科學(xué)基金項目6項,、十二五/十一五國家863課題2項以及產(chǎn)學(xué)研重點項目30余項,；獲國內(nèi)外發(fā)明專利授權(quán)230余項，榮獲江蘇省“十大杰出專利發(fā)明人獎”(2012年）和江蘇省專利發(fā)明人獎（2020年）,；以通訊作者發(fā)表SCI論文590余篇,，被引總數(shù)超過1.3萬次，H-index數(shù)為70,，入選ELSIVER“中國高被引學(xué)者”榜單（2014-至今）和Clarivate全球“高被引科學(xué)家”榜單（2021年）,。主持的研究成果獲國家科技進步獎二等獎、江蘇省科技進步獎一等獎,、中國商業(yè)聯(lián)合會科技獎特等獎,、中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎一等獎等科技獎勵。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111220