本发明涉及一种改善高糖体系成型及3d精确打印性能的配方调控方法，属于果蔬食品加工领域。
背景技术：
区别于传统的减材制造，3d打印技术又称增材制造技术，是通过连续的物理层叠加并逐层增加材料来实现生产三维实体的技术。待生产三维产品的模型由cad软件事先制作好。理论上3d打印可以生产出任何形状及外观的产品。此外，3d打印技术属于全自动的智能技术，还节约了时间及劳力成本。
调理重组食品是两种或两种以上的食品材料按照特定的配方混合后，经前处理及配制加工后，采用速冻技术，并在冻结状态下（产品中心温度在-18℃以下）储存、运输和销售的包装食品。传统的调理重组食品因为加工技术的限制，外型不够好，口感也有待改善。目前3d打印技术主要应用于塑料及金属制品等重工业项目。但是鉴于3d打印技术的定制化生产方面的优势，3d打印技术应用于调理重组食品加工技术上，或许可以发展出解决这一问题的良好措施。
宣鑫龙等（2015）发明了“一种3d打印用纯可可脂型巧克力的方法”（公开号：cn104996691a），将原料包括可可液块、脱脂乳粉、白砂糖、可可脂和乳化剂，经过预处理、混合和精磨、精炼、灌装和调温制得，该发明的巧克力具有良好的流动性，产品不易发花、发白。适用于中小型目标量的3d打印，减少不必要的浪费，节约成本，使用及操作方便。本发明中产品制备更加简便，不需要预处理，更加节约成本，使用及操作更加简便。
黄海瑚等（2015）发明了“一种植脂奶油3d打印方法”（公开号：cn104687222a），通过在传统的打印平台上设一冷却系统，更有利于植脂奶油的固定定型，便于使用植脂奶油进行三维打印。并采用超声波将植脂奶油分子进一步粉碎细化质地，从而提高3d打印系统的打印效果，防止因植脂奶油成分混合不均匀而导致打印喷头的堵塞。本发明方法采用不同尺寸的打印喷头以确保打印出料的成功率和连续性，因为过细的物料可能因延展性好伴随打印形状的坍塌，因此不同尺寸的打印喷头可以保证比较得到最佳的颗粒尺寸的物料配方；此外，本发明使用高速均质机在样品制备过程中持续搅拌样品，使得各种配料在水溶液中尽可能的溶解和融合以及样品的质地尽可能地被细化，从而提高3d打印系统的打印效果，防止因产品中成分混合不均匀而导致打印喷头的堵塞；加上添加纳米果蔬粉可以明显降低物料的延展性，从而降低打印后发生形变或坍塌的可能，使得维持打印形状和结构的能力变强，有效提高打印成型效果。
赵婉艺等（2014）发明了“一种多口味夹心食品的3d打印生产方法”（公开号：cn104365954a），该工艺利用3d打印的方法，生产一种具有多口味空间夹心结构的食品。在生产的过程中，多个3d打印头内装有不同的食品基材和夹心材料，基材和夹心材料可以根据设计的需求打印出不同的空间形状和数量，而且夹心材料可以完全被包覆在基材内。该发明改变了传统夹心食品夹心单一的缺点，实现特殊的口感，满足人们多样化味觉的需求。本发明是基于工业化果冻配方以及3d打印机对物料的要求而研究出的全新的物料配方，具有巨大的市场潜力。
李恒等（2014）发明了“一种3d甜品打印加工装置及相应的加工方法”（公开号：cn103734216a），该工艺根据目标甜品的形状生成甜品的三维图像；进行切片处理；打印所述的甜品坯；烘烤所述的甜品坯；打印所述的奶油。该发明采用了该结构的3d甜品打印加工装置，巧妙地将3d打印技术和食品制作结合起来，可以制造出结构精巧、外形美观的甜品，制作出的奶油甜品与事先设计的偏差小，特别适合特殊场合所使用的甜品；加工方法操作简单，可在三维方向连续地裱上奶油，成品精致，实用性强。本发明是基于工业化果冻配方以及3d打印机对物料的要求而研究出的全新的物料配方，具有巨大的市场潜力。
陈海佳等（2015）发明了“一种3d面膜的制备方法”（公开号：cn104940113a），该工艺在无菌真空的条件下，根据人体面部轮廓，采用3d打印机依次叠加打印胶原蛋白凝胶以及面膜液，得到3d打印面膜。本发明采用3d打印技术进行面膜的制备，通过依次叠加打印胶原蛋白凝胶以及面膜液即可得到面膜，方法简单，耗时短，并且打印过程无需经过高温过程，可以完整保存面膜液的有效成分。另外，胶原蛋白凝胶在真空条件下，形成多孔的面膜支架，可以最大程度的吸附面膜液。得到的3d打印面膜根据人体面部轮廓个体化定制，能够100％贴合于人体面部皮肤毛孔。本发明是不需要经过高温过程，基于工业化果冻配方以及3d打印机对物料的要求而研究出的全新的物料配方，制作方法简便易行，适合大规模工业化生产，具有巨大的市场潜力。
技术实现要素：
本发明的目的是开发一种改善高糖体系成型及3d精确打印性能的配方调控方法，主要目的有两个，一是多糖凝胶类模拟体系，为以后的果冻及蔬菜泥商业化产品研制打基础；二是开发食品打印技术，改善材料的可打印性，在满足3d打印的条件下，尽量得到独特的令人满意的外型及口感。
本发明的技术方案，主要采取三个关键方面的控制来达到改善高糖体系成型及3d打印性能的目的，一是泡发，泡发的主要目的是确保明胶最终能完全溶解，得到均一致密的高糖凝胶体系。二是搅拌，同样也是确保明胶最终能完全溶解，体系稳定化、颗粒细小化。三是用蒸煮，起到杀菌的效果，因此最终得到的是直接可以吃的成品，同时这也能促进各配料的融合，最终得到均一稳定的体系。
一种改善高糖体系成型及3d精确打印性能的配方调控方法，将明胶用适量自来水或去离子水泡发，将剩余的自来水或去离子水和蔗糖、泡发好的明胶混合，蒸煮至沸腾，然后将冷却至室温的已呈均一凝胶状态的高糖体系搅碎，可根据需要添加适量的弱防腐剂柠檬酸和干燥的果蔬粉；添加纳米果蔬粉可以明显降低物料的延展性，从而降低打印后发生形变或坍塌的可能使得维持打印形状和结构的能力变强；该高糖体系以质量计的组成为：自来水或去离子水34%-36%、明胶5.5%-6.5%、马铃薯淀粉2%-2.5%、刺槐豆胶0.05%、羟丙基二淀粉磷酸酯0.05%、蔗糖55%-57%、纳米果蔬粉0.25%-0.30%和食品级柠檬酸0.14%；将冷却至室温的已呈均一凝胶状态的高糖体系搅碎后加入到3d打印机的料斗中；选定3d打印的模型和体系对应的3d打印参数进行3d打印；具体步骤如下：
（1）纳米果蔬粉的制备：将果蔬粉以1︰500的质量体积比g/ml溶解于自来水或去离子水中，获得初配溶液；初配溶液经孔径截留分子量为5000-200000da的超滤膜过滤，获得超滤液；超滤液经高压微射流纳米分散处理，其中压力为5-250mpa，流速15-5000ml/min，收集处理液，将其真空冷冻干燥或喷雾干燥制得粉剂，即得纳米果蔬粉；
（2）溶解：将羟丙基二淀粉磷酸酯、刺槐豆胶、淀粉溶于适量去离子水中，磁力搅拌器搅拌完全，得到溶液ⅰ；
（3）泡发：选取高品质食用级明胶，将明胶按质量1︰1的比例溶于自来水或去离子水中，泡发30min，得到溶液ⅱ；
（4）溶解蔗糖：将剩余的自来水或去离子水和蔗糖混合、蒸煮至沸腾；
（5）再次蒸煮：然后立即将步骤（2）所得溶液ⅰ和步骤（3）所得泡发完全的明胶溶液ⅱ加入步骤（4）煮沸的蔗糖溶液中，使用高速均质机继续搅拌混匀，直至再次煮沸而且溶质完全溶解为止，待体系温度降至60℃以下倒入食用的陶瓷碗中待用；
（6）搅碎体系：用打蛋器搅碎体系至少5min，使得体系变得尽可能细碎，最终呈现为半透明均匀的碎粒的最大直径低于2mm的状态；
（7）储藏：添加弱防腐剂柠檬酸和干燥的纳米果蔬粉；
（8）3d打印过程：选定3d打印的模型，此高糖凝胶体系的温度选择范围是25-35℃，打印喷头的直径选择范围是0.8mm、1.0mm或2.0mm。
所述蔗糖为食用级的白砂糖。
本发明的有益效果：①研究了从改变打印喷头尺寸以及制备过程中釆用高速均质细化物料质地来改善3d精确打印性能，可直接做为产品配方及工艺步骤使用；②本发明添加纳米果蔬粉，健康营养，不添加任何人工合成色素成份，安全可靠，同时降低物料延展性从而改善打印产品成型效果；③本发明没有复杂的长时间处理过程，节约成本，操作性强；④本发明完整地提供了加工与储运的全过程工艺及建议事项。
具体实施方式
实施例1：含水果纳米粉的3d精确打印软糖的制备工艺
此工艺所需的各原料为：水（35.03%）、明胶（6.07%）、马铃薯淀粉（2.33%）、刺槐豆胶（0.05%）、羟丙基二淀粉磷酸酯（0.05%）、蔗糖（56.05%）、橙子干燥粉（0.28%）和食品级柠檬酸（0.14%）。羟丙基二淀粉磷酸酯、刺槐豆胶、淀粉溶于适量去离子水中，磁力搅拌器搅拌完全，得到溶液ⅰ。同时将明胶按质量1︰1的比例溶于水中，使之泡发完全，得到溶液ⅱ。适量的水溶解蔗糖，然后在电磁炉上熬煮至半透明完全溶解状态，第一次沸腾10s后，先添加溶液ⅰ，再添加溶液ⅱ，再添加柠檬酸及橙子干燥粉，再添加剩余的去离子水，然后使用高速均质机继续搅拌至所有原料完全融合并充分溶解，第二次沸腾后停止加热。高速均质机继续搅拌，此时添加弱防腐剂柠檬酸和干燥的纳米果蔬粉，至体系冷却至60℃以下，移入器皿或储存箱中。待体系冷却至室温时，体系呈固态。用打蛋器将体系搅碎至均一细密的状态，保证体系最大细碎颗粒直径不超过2mm。打印过程中，不断向进料口进料，保证进料槽内原料一直保持压实状态而不飞溅，有利于打印喷头一直连续出料，尽量避免断头现象的发生，从而改善打印效果。
选定3d打印的模型，此高糖凝胶体系的温度选择范围是25-35℃，打印喷头的直径选择范围是0.8mm、1.0mm或2.0mm。最终得到橙黄色的具有丰富健康的天然植物化合物的产品。成型效果：打印后20min不塌陷，打印形状的精准度达到95%以上。
实施例2：含蔬菜纳米粉的3d精确打印软糖的制备工艺
此工艺所需的各原料为：水（35.03%）、明胶（6.07%）、马铃薯淀粉（2.33%）、刺槐豆胶（0.05%）、羟丙基二淀粉磷酸酯（0.05%）、蔗糖（56.05%）、甜菜干燥粉（0.28%）和食品级柠檬酸（0.14%）。羟丙基二淀粉磷酸酯、刺槐豆胶、淀粉溶于适量去离子水中，磁力搅拌器搅拌完全，得到溶液ⅰ。同时明胶溶于适量水中，使之泡发完全，得到溶液ⅱ。适量的水溶解蔗糖，然后在电磁炉上熬煮至半透明完全溶解状态，第一次沸腾10s后，先添加溶液ⅰ，再添加溶液ⅱ，再添加柠檬酸及甜菜干燥粉，再添加剩余的去离子水，然后使用高速均质机继续搅拌至所有原料完全融合并充分溶解，第二次沸腾后停止加热。高速均质机继续搅拌，此时添加弱防腐剂柠檬酸和干燥的纳米果蔬粉，至体系冷却至60℃以下，移入器皿或储存箱中。待体系冷却至室温时，体系呈固态。将体系搅碎至均一细密的状态。打印过程中，不断向进料口进料，保证进料槽内原料一直保持压实状态而不飞溅，有利于打印喷头一直连续出料，尽量避免断头现象的发生，从而改善打印效果。
选定3d打印的模型，此高糖凝胶体系的温度选择范围是25-35℃，打印喷头的直径选择范围是0.8mm、1.0mm或2.0mm。最终得到酒红色的具有丰富健康的天然植物化合物的产品。成型效果：打印后20min不塌陷，打印形状的精准度达到95%以上。