一種食品打印成型的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及食品加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種食品打印成型機(jī)。該食品打印成型機(jī)包括送料單元、打印頭、加熱單元、冷卻單元和控制系統(tǒng)，將顆粒狀或粉末狀的食品原料放入送料單元，在控制系統(tǒng)的控制下，送料單元工作擠壓輸送食品原料至打印頭的通道中，形成固態(tài)絲狀的食品原料，同時(shí)在控制系統(tǒng)的控制下，加熱單元工作傳熱給打印頭，進(jìn)而打印頭使固態(tài)絲狀的食品原料表面加熱變?yōu)槌頎?，?nèi)部仍為固態(tài)狀，由于送料單元、加熱單元均與所述控制系統(tǒng)連接，送料單元進(jìn)料的速度和打印頭加熱食品原料的溫度得到很好的控制和協(xié)調(diào)，食品打印成型的自動(dòng)化程度提高，打印成型的食品不需要過長的凝結(jié)時(shí)間，使食品快速連續(xù)打印成型，食品成型質(zhì)量好。
【專利說明】一種食品打印成型機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種食品打印成型機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D (Dimens1ns)打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)；3D打印的特點(diǎn)是首先是輸入三維數(shù)據(jù)，經(jīng)過系統(tǒng)軟件、控制系統(tǒng)的處理和指令輸出后，能夠讓相應(yīng)的設(shè)備按照輸入的三維數(shù)據(jù)所描述的形態(tài)而形成立體的實(shí)物。
[0003]目前，3D打印技術(shù)在生活中應(yīng)用較多，主要還是應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的打印制造，也有部分涉及食品3D打印成型，但是在應(yīng)用中都存在很多的問題，例如現(xiàn)在食品打印技術(shù)多為通過擠壓液體狀態(tài)的食品而打印平面形態(tài)(即單層打印)，也有打印比較復(fù)雜的3D形態(tài)。
[0004]如圖5所示，現(xiàn)有技術(shù)中的食品打印成型機(jī)包括外部加熱裝置、驅(qū)動(dòng)組件101、料筒103、活塞102、打印針頭105。操作過程為將食品原料在外部加熱裝置里加熱變成流體狀態(tài)，再吸入或者灌進(jìn)料筒103內(nèi)，套上活塞102，驅(qū)動(dòng)組件101推動(dòng)活塞102往下移動(dòng)將流體狀食品原料104擠壓后通過打印針頭105擠出，堆砌成相應(yīng)形態(tài)。
[0005]然而，這樣的結(jié)構(gòu)方式中，驅(qū)動(dòng)組件、料筒和活塞直接設(shè)置在打印針頭的上方，屬于近端送料，這種近端送料方式會(huì)導(dǎo)致打印頭的承重負(fù)擔(dān)大，影響打印速度和打印精度；食品原料在打印出來后由于流體狀的食品凝結(jié)成型有較大溫差，所以打印出來后無法在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)成型，不能快速連續(xù)打印，一般只能完成平面打印，即單層打??；另外，上述食品打印成型機(jī)不適用于顆粒狀或粉末狀的固態(tài)食品原料的輸送打印成型。
[0006]另外，現(xiàn)有的食品打印成型機(jī)操作不便，自動(dòng)化程度低，成型質(zhì)量難以保證。
[0007]因此，針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供了一種食品打印成型機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明的目的是提供一種食品打印成型機(jī)，以滿足固態(tài)食品原料輸送的需求，且可解決現(xiàn)有的食品打印成型技術(shù)存在的打印頭的承重負(fù)擔(dān)大、自動(dòng)化程度低和不能快速連續(xù)打印的問題。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種食品打印成型機(jī)，其包括送料單元、打印頭、加熱單元、冷卻單元和控制系統(tǒng)，所述送料單元的出料口通過遠(yuǎn)端輸送管道與打印頭的進(jìn)料口相連，所述加熱單元與打印頭的外側(cè)面接觸，所述冷卻單元設(shè)置在打印頭的出口端處，所述送料單元、加熱單元均與所述控制系統(tǒng)連接。
[0012]其中，所述送料單元包括料斗、螺桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，螺桿設(shè)置在料斗內(nèi)，以向料斗出料口推送原料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過一支架設(shè)置在料斗上方，且與螺桿連接，以驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]其中，所述打印頭的內(nèi)部通道包括相連通的進(jìn)料段、中間段和所述熔融出料段，所述中間段為漸縮狀，所述熔融出料段的直徑與中間段的下部縮口的直徑相同。
[0014]其中，所述加熱單元與所述熔融出料段的外側(cè)面接觸。
[0015]其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述控制系統(tǒng)連接。
[0016]其中，所述控制系統(tǒng)包括處理單元以及與所述處理單元相連接的電機(jī)控制單元和溫度控制單元，所述電機(jī)控制單元與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述溫度控制單元與所述加熱單元連接。
[0017]其中，還包括打印頭安裝架，所述打印頭可滑動(dòng)地設(shè)置在所述打印頭安裝架上。
[0018]其中，所述打印頭安裝架上設(shè)置有滑軌，所述滑軌上設(shè)置有滑動(dòng)件，所述打印頭固定在所述滑動(dòng)件上。
[0019]其中，還包括滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述滑動(dòng)件連接，以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)件在滑軌上的移動(dòng)，所述控制系統(tǒng)與所述滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的食品打印成型機(jī)中，將顆粒狀或粉末狀的食品原料放入送料單元，在控制系統(tǒng)的控制下，送料單元工作擠壓輸送食品原料至打印頭的通道中，形成固態(tài)絲狀的食品原料，同時(shí)在控制系統(tǒng)的控制下，加熱單元工作傳熱給打印頭，進(jìn)而打印頭使固態(tài)絲狀的食品原料表面加熱變?yōu)槌頎?，?nèi)部仍為半固態(tài)狀，內(nèi)部半固態(tài)狀保證了食品打印形態(tài)的穩(wěn)定性，表面稠狀保證了絲狀食品原料堆砌成型需要的相互之間的粘連性，由于送料單元、加熱單元均與所述控制系統(tǒng)連接，送料單元進(jìn)料的速度和打印頭加熱食品原料的溫度得到很好的控制和協(xié)調(diào)，一方面使食品打印成型的自動(dòng)化程度提高，可以保證加工的效率，打印成型的食品不需要過長的凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)配合冷卻單元使食品快速連續(xù)打印成型，另一方面可以保證固態(tài)絲狀的食品原料表面的熔融處于較佳的程度，食品成型質(zhì)量好；另外，送料單元的出料口通過遠(yuǎn)端輸送管道與打印頭的進(jìn)料口相連，送料單元不會(huì)增加打印頭的承重負(fù)擔(dān)，從而可提高打印速度和打印精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例食品打印成型機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例食品打印成型機(jī)中打印頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例食品打印成型機(jī)中加熱裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例食品打印成型機(jī)中送料控制和溫度控制的原理圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例食品打印成型機(jī)中打印頭在打印頭安裝架上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是現(xiàn)有技術(shù)中食品打印成型機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中，1:驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2:螺桿；3:料斗；4:固態(tài)食品原料；5:遠(yuǎn)端輸送管道；6:加熱單元；7:冷卻單元；8:打印頭；9:控制系統(tǒng)；10:打印頭安裝架；11:滑軌:12:滑動(dòng)件；13:打印臺(tái)面；61:電子發(fā)熱頭；62:環(huán)形導(dǎo)熱金屬塊；81:進(jìn)料段；82:中間段；83:熔融出料段；101:驅(qū)動(dòng)組件；102:活塞；103:料筒；104:流體狀食品原料；105:打印針頭。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0030]如圖1和圖4所示，本發(fā)明提供的食品打印成型機(jī)包括送料單元、打印頭8、加熱單元6、冷卻單元7和控制系統(tǒng)9，所述送料單元的出料口通過遠(yuǎn)端輸送管道與打印頭的進(jìn)料口相連，所述加熱單元6與打印頭8的外側(cè)面接觸，冷卻單元7設(shè)置在打印頭8的出口端處，所述送料單元、加熱單元6均與所述控制系統(tǒng)9連接。
[0031]上述實(shí)施方式中，將顆粒狀或粉末狀的食品原料(固態(tài)食品原料4)放入送料單元，在控制系統(tǒng)9的控制下，送料單元工作擠壓輸送食品原料至打印頭8的通道中，形成固態(tài)絲狀的食品原料，同時(shí)在控制系統(tǒng)9的控制下，加熱單元6工作傳熱給打印頭8，進(jìn)而打印頭8使固態(tài)絲狀的食品原料表面加熱變?yōu)槌頎?，?nèi)部仍為固態(tài)狀，內(nèi)部固態(tài)狀保證了食品打印形態(tài)的穩(wěn)定性，表面稠狀保證了絲狀食品原料堆砌成型需要的相互之間的粘連性，由于送料單元、加熱單元6均與所述控制系統(tǒng)9連接，送料單元進(jìn)料的速度和打印頭8加熱食品原料的溫度得到很好的控制和協(xié)調(diào)，從而一方面使食品打印成型的自動(dòng)化程度提高，可以保證加工的效率，打印成型的食品不需要過長的凝結(jié)時(shí)間，使食品快速連續(xù)打印成型，另一方面可以保證固態(tài)絲狀的食品原料表面的熔融處于較佳的程度，食品成型質(zhì)量好；冷卻單元7設(shè)置在打印頭8的出口端處，可以使打印成型食品快速冷卻，進(jìn)一步提高成型質(zhì)量和便于后續(xù)加工處理。
[0032]具體地，所述送料單元包括料斗3、螺桿2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，螺桿2設(shè)置在料斗3內(nèi)，以向料斗3出料口推送原料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)I通過一支架設(shè)置在料斗3上方，且與螺桿2連接，以驅(qū)動(dòng)螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)I的驅(qū)動(dòng)下，螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌、推送、擠壓食品原料至打印頭8中。
[0033]所述料斗3出料口通過遠(yuǎn)端輸送管道5與打印頭8的進(jìn)料口相連，從而送料單元和打印頭8的位置設(shè)置較為靈活，且可解決現(xiàn)有的食品打印成型技術(shù)存在的打印頭的承重負(fù)擔(dān)大的問題，避免了送料單元對(duì)打印頭8工作的影響，提高了打印成型速度和打印精度。
[0034]優(yōu)選地，如圖2所示，所述打印頭8的內(nèi)部通道包括相連通的進(jìn)料段81、中間段82和熔融出料段83，所述中間段82為漸縮狀，所述熔融出料段83的直徑與中間段82的下部縮口的直徑相同，熔融出料段83的直徑優(yōu)選為0.6?2mm。打印頭8內(nèi)部通道的中間段82為漸縮狀可方便下料，使食品形成絲狀。
[0035]具體地，如圖3所示，所述加熱單元6包括環(huán)形導(dǎo)熱金屬塊62和電子發(fā)熱頭61，環(huán)形導(dǎo)熱金屬塊62套設(shè)在打印頭8的熔融出料段83的外側(cè)面，對(duì)打印頭8熔融出料段83均勻加熱，環(huán)形導(dǎo)熱金屬塊62中具有用于放置電子發(fā)熱頭61的腔體，具體有兩個(gè)腔體。打印頭8穿過導(dǎo)熱金屬塊，兩者相互接觸，導(dǎo)熱金屬塊內(nèi)腔與打印頭8接觸的范圍為圖2所示打印頭8的熔融出料段83，在送料裝置的驅(qū)動(dòng)下，食品原料擠壓到打印頭8的熔融出料段83部分開始形成絲狀，這個(gè)時(shí)候加熱單元6開始對(duì)其加熱，使絲狀食品原料形成表面熔融狀態(tài)，絲狀食品在受熱后中心部分仍未半固態(tài)，外表部分為熔融狀態(tài)。
[0036]具體地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和電子發(fā)熱頭61均與所述控制系統(tǒng)9連接。所述控制系統(tǒng)9包括處理單元以及與所述處理單元相連接的電機(jī)控制單元和溫度控制單元，所述電機(jī)控制單元與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I連接，所述溫度控制單元與所述電子發(fā)熱頭61連接。這樣，電機(jī)控制單元可控制食品原料的進(jìn)料速度，溫度控制單元可控制打印頭8的加熱溫度，同時(shí)通過處理單元可以協(xié)調(diào)進(jìn)料速度的控制和打印頭8加熱溫度的控制，從而食品送料打印成型的自動(dòng)化程度高，可保證加工的效率，且可以保證固態(tài)絲狀的食品原料表面的熔融處于較佳的程度，食品成型質(zhì)量好。
[0037]進(jìn)一步地，如圖5所示，所述打印頭安裝架10上設(shè)置有滑軌11，所述滑軌11上設(shè)置有滑動(dòng)件12，所述打印頭8固定在所述滑動(dòng)件12上。該滑動(dòng)件12具體為一滑動(dòng)塊，這樣打印頭8隨著滑動(dòng)塊在滑軌11上移動(dòng)，滿足打印成型靈活性的要求；還包括滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述滑動(dòng)件12連接，以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)件12在滑軌11上的移動(dòng)，滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用常規(guī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖4所示，所述控制系統(tǒng)與滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。這樣，通過控制系統(tǒng)控制打印頭8的移動(dòng)情況，結(jié)合對(duì)送料單元和加熱單元的控制，可提高整機(jī)的工作效率。
[0038]進(jìn)一步地，所述打印頭安裝架10的底部設(shè)置有打印臺(tái)面13，所述打印頭8位于所述打印臺(tái)面13的上方。從打印頭8出來的食品落在打印臺(tái)面13，在打印臺(tái)面13上形成成型后的食品形狀。
[0039]綜上所述，本發(fā)明提供的食品打印成型機(jī)，通過送料單元為食品打印提供連續(xù)、穩(wěn)定的固態(tài)原料供應(yīng)，通過打印頭8的結(jié)構(gòu)設(shè)置控制擠出的食品原料為一定粗細(xì)的固態(tài)絲狀，通過加熱單元6為通過打印頭8成型的固態(tài)絲狀食品外表均勻加熱，從而使表面融化內(nèi)部仍為半固態(tài)的絲狀食品能夠快速的相互粘結(jié)而最終凝固成型，通過電機(jī)控制單元和溫度控制單元及處理單元，可以協(xié)調(diào)進(jìn)料速度的控制和打印頭8加熱溫度的控制，一方面可保證加工的效率，另一方面可保證固態(tài)絲狀的食品原料表面的熔融處于較佳的程度，食品成型質(zhì)量好。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種食品打印成型機(jī)，其特征在于:其包括送料單元、打印頭、加熱單元、冷卻單元和控制系統(tǒng)，所述送料單元的出料口通過遠(yuǎn)端輸送管道與打印頭的進(jìn)料口相連，所述加熱單元與打印頭的外側(cè)面接觸，所述冷卻單元設(shè)置在打印頭的出口端處，所述送料單元、加熱單元均與所述控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述送料單元包括料斗、螺桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，螺桿設(shè)置在料斗內(nèi)，以向料斗出料口推送原料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過一支架設(shè)置在料斗上方，且與螺桿連接，以驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述打印頭的內(nèi)部通道包括相連通的進(jìn)料段、中間段和所述熔融出料段，所述中間段為漸縮狀，所述熔融出料段的直徑與中間段的下部縮口的直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述加熱單元與所述熔融出料段的外側(cè)面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述控制系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括處理單元以及與所述處理單元相連接的電機(jī)控制單元和溫度控制單元，所述電機(jī)控制單元與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述溫度控制單元與所述加熱單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:還包括打印頭安裝架，所述打印頭可滑動(dòng)地設(shè)置在所述打印頭安裝架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:所述打印頭安裝架上設(shè)置有滑軌，所述滑軌上設(shè)置有滑動(dòng)件，所述打印頭固定在所述滑動(dòng)件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的食品打印成型機(jī)，其特征在于:還包括滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述滑動(dòng)件連接，以驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)件在滑軌上的移動(dòng)，所述控制系統(tǒng)與所述滑動(dòng)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
【文檔編號(hào)】A23P1/10GK104382214SQ201410645044
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】王彥殳 申請(qǐng)人:北京北科光大信息技術(shù)股份有限公司