[发明专利]打印3D食物的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种打印3D食物的方法及其设备。

背景技术

在食品批量加工过程中，食品的装饰是食品加工的必要步骤。为了满足不同的食品加工需求，制造商们开发了各式各样的食物打印机供加工选用。但是普通食物打印机在利用融化的食物原料打印纹路、文字或3D食物模型时存在温度过高或过低的现象，温度过高会使融化状态的食物原料无法快速有效的成形，出现流淌现象而无法堆叠，而温度过低时会使食物原料产生大量沉淀，同时无法与已打印好的基层很好的融合，并且融化状态的食物原料的供料流量无法实时控制，导致最终打印出的产品分辨率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种流量和温度可精确和智能的控制、打印分辨率高的打印3D食物的方法及其设备。

本发明的技术解决方案如下：一种3D食物打印设备，它由3D打印机和送料装置组成；所述送料装置包括智能控制及显示模块、温度传感器、加热器、容器、外壳、PP管、容器盖、第一硅胶管、可调速微型泵、第二硅胶管；所述3D打印机包括打印喷头；所述PP管的一端伸入容器底部，另一端穿过容器盖与所述第一硅胶管的一端相接，所述第一硅胶管的另一端连接所述可调速微型泵的输入端；所述可调速微型泵的输出端通过第二硅胶管与3D打印机的打印喷头连接；所述加热器、温度传感器、可调速微型泵均与智能控制及显示模块电连接。

所述PP管为食品级的耐热、硬质PP管。

所述加热器由环绕容器的电热丝加热。

所述容器为食品级材料制成的耐热容器。

所述打印喷头上设有冷却风扇。

所述打印喷头出口内径为0.2-8mm。

所述智能控制及显示模块包括温度设定电路模块、流量设定电路模块、温度和流量显示屏。

一种利用上述3D食物打印设备打印3D食物的方法：

1）计算机控制3D打印机按照设定的打印速度V实现X、Y轴和Z轴的2.5轴联动打印：开始时Z轴处于初始位置，计算机根据目标图形进行切片运算后，控制3D打印机实现X、Y轴联动逐层打印，此时的打印速度V为X、Y轴移动的切向速度；当一层打印完成后，Z轴向下移动一个固定值Z₀，此时的打印速度V为Z轴的移动速度，再进行X、Y轴联动打印下一层；重复上述过程，即可以实现三维图形的3D打印；

2）计算机控制智能控制及显示模块实现温度梯度的智能控制：智能控制及显示模块可以调整和控制食物原料的融化温度T₁，该温度保证融化的食物原料的粘度既适合可调速微型泵的供料工作，又能保证融化的食物原料能够打印成型；计算机根据环境温度T₀，控制冷却风扇的转速，由冷却风扇导致的温度差为T₂；可调速微型泵供料过程引起的温度差为T₃；融化的食物原料成型温度T= T₁- T₂- T₃，其中T₂、T₃分别为T₀的函数，可以通过常规实验测得；

3）计算机控制智能控制及显示模块实现食物原料打印流量的智能控制：智能控制及显示模块根据计算机设定的打印速度V（单位：mm/s），控制可调速微型泵的供料流量L（单位：ml/min），保证3D打印机的打印速度V与可调速微型泵的供料流量L相匹配，适于将食物原料快速打印成型，设打印喷头的内径为D（单位：mm），则流量L=15pD²V×10^-3；

4）将食物原料放入送料装置的容器中，在智能控制及显示模块中设定加热温度T₁继而通过加热器对容器加热，根据不同的食物原料设定适宜的加热及保温温度T₁；加热及保温温度T₁由食物原料特性决定，食材不同，T₁数值不同；待食物原料完全融化后，对食物原料进行保温控制，维持食物原料的温度为T₁；

5）3D打印时，在计算机上设定打印速度V和可调速微型泵的流量L，并通过I/O接口输出信号给智能控制及显示模块，启动可调速微型泵将容器中融化的食物原料输送至打印机喷头处供3D打印机打印3D食物。

作为优选，所述的食物原料为巧克力，糖果，奶油。