提高3D打印南瓜零食凍干后形狀保真度和脆度的內(nèi)部結構設計

來源：食研私享


2022年4月9日，江南大學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)部結構設計)”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食品打印技術進行食物內(nèi)部結構設計，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)部結構變量對產(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。在高填充率的情況下，樣品內(nèi)部結構致密，在外力作用下不易斷裂，脆度降低。此外，樣品的內(nèi)部結構影響其物理性能，通過設計孔隙率可以實現(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。

關于張慜

張慜 教授
江南大學食品學院

張慜，江南大學二級教授、至善特聘教授，江蘇省“生鮮食品智能加工與品質監(jiān)控”國際聯(lián)合實驗室主任，入選國家百千萬人才，享受國務院特殊津貼。長期從事生鮮食品加工/保鮮高新技術研究，近十年來在食品高效加工新技術領域有開創(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基金會(IFS)科學顧問、澳大利亞昆士蘭大學食品科學榮譽教授。近20年主持十三五國家重點研發(fā)項目1項、國家自然科學基金項目6項、十二五/十一五國家863課題2項以及產(chǎn)學研重點項目30余項；獲國內(nèi)外發(fā)明專利授權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“中國高被引學者”榜單（2014-至今）和Clarivate全球“高被引科學家”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