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(jì)

來(lái)源：食研私享


2022年4月9日，江南大學(xué)張慜教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)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(jì))”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(jìn)行食物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變量對(duì)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(guò)設(shè)計(jì)孔隙率可以實(shí)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(gè)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(jí)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(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任，入選國(guó)家百千萬(wàn)人才，享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼。長(zhǎng)期從事生鮮食品加工/保鮮高新技術(shù)研究，近十年來(lái)在食品高效加工新技術(shù)領(lǐng)域有開(kāi)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(guó)際科學(xué)基金會(huì)(IFS)科學(xué)顧問(wèn)、澳大利亞昆士蘭大學(xué)食品科學(xué)榮譽(yù)教授。近20年主持十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目6項(xiàng)、十二五/十一五國(guó)家863課題2項(xiàng)以及產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)項(xiàng)目30余項(xiàng)；獲國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)230余項(xiàng)，榮獲江蘇省“十大杰出專(zhuān)利發(fā)明人獎(jiǎng)”(2012年）和江蘇省專(zhuān)利發(fā)明人獎(jiǎng)（2020年）；以通訊作者發(fā)表SCI論文590余篇，被引總數(shù)超過(guò)1.3萬(wàn)次，H-index數(shù)為70，入選ELSIVER“中國(guó)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(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、江蘇省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)。

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