提高3D打印南瓜零食冻干后形状保真度和脆度的内部结构设计

来源：食研私享


2022年4月9日，江南大学张慜教授团队在国际期刊Food Research International(中科院一区；IF: 6.475)上在线发表了题为“Internal structure design for improved shape fidelity and crispness of 3D printed pumpkin-based snacks after freeze-drying(提高3D打印南瓜基零食冻干后形状保真度和脆度的内部结构设计)”的研究性论文。Xiao-huanChen为第一作者，张慜教授为通讯作者。

该文旨在利用3D食品打印技术进行食物内部结构设计，从而获得脆度可控、形状保真度较高的3D打印冻干南瓜。研究人员研究了填充模式(蜂窝状、直线状、网格状和三角形)和填充率(25%, 50%, 75%和100%)这两个内部结构变量对产品形状保真度和脆度的影响。随着填充率的降低，样品的打印精度提高。不管是哪种填充模式，75%的填充样品形变最大。样品的脆度与填充模式和填充率密切相关。在高填充率的情况下，样品内部结构致密，在外力作用下不易断裂，脆度降低。此外，样品的内部结构影响其物理性能，通过设计孔隙率可以实现产品脆度的定制。印刷样品和铸态样品的形态差异表明，3D食品打印有利于高粘弹性材料的加工和制备，铸造样品的脆度明显低于100%填充的印刷样品。这一研究结果为创造高形状保真度的酥脆食品提供了一个有趣的视角，满足了特定的质地要求，并提供了新的感官感受。

图1. 样品的穿刺曲线和穿刺部位的示例图。a: 穿刺曲线；b: 穿刺部位(以25%填充的干燥样品为例子)。

图2. 具有不同填充模式和填充速率的数字模型(A)和印刷样品(B)。


图3. 冻干南瓜3D打印样品的外观和横截面图。(A): 蜂巢；(B): 直线型；(C): 网格；(D): 三角形。

关于张慜

张慜 教授
江南大学食品学院

张慜，江南大学二级教授、至善特聘教授，江苏省“生鲜食品智能加工与品质监控”国际联合实验室主任，入选国家百千万人才，享受国务院特殊津贴。长期从事生鲜食品加工/保鲜高新技术研究，近十年来在食品高效加工新技术领域有开创性的研究，培养毕业研究生/博士后近200名。2007年起先后担任Journal of Food Engineering、Drying Technology、International Agrophysics、Foods等SCI刊物的编委/副主编。并兼任瑞典国际科学基金会(IFS)科学顾问、澳大利亚昆士兰大学食品科学荣誉教授。近20年主持十三五国家重点研发项目1项、国家自然科学基金项目6项、十二五/十一五国家863课题2项以及产学研重点项目30余项；获国内外发明专利授权230余项，荣获江苏省“十大杰出专利发明人奖”(2012年）和江苏省专利发明人奖（2020年）；以通讯作者发表SCI论文590余篇，被引总数超过1.3万次，H-index数为70，入选ELSIVER“中国高被引学者”榜单（2014-至今）和Clarivate全球“高被引科学家”榜单（2021年）。主持的研究成果获国家科技进步奖二等奖、江苏省科技进步奖一等奖、中国商业联合会科技奖特等奖、中国轻工业联合会科技进步奖一等奖等科技奖励。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111220