Влияние реологических характеристик на качество 3Д-печати пищевых паст

Автор: Бредихин С.А., Антипов С.Т., Андреев В.Н., Мартеха А.Н.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств

Статья в выпуске: 2 (88), 2021 года.

Бесплатный доступ

В экструзионной 3D-печати реологические свойства пищевых продуктов имеют решающее значение для достижения качественной печати. Целью данного исследования является изучение потенциальных корреляций между печатаемостью пищевых паст и реологическими характеристиками. В качестве модельной системы использовались картофельное и томатное пюре. Исследованы реологические свойства картофельного пюре с добавлением картофельного крахмала и их поведение при 3D-печати. Установлена корреляция между рецептурой и технологичностью при 3D-печати. Картофельная масса без крахмала обладала низким пределом текучести, что сказывалось на деформации и проседании массы впоследствии. При этом добавление 2% крахмала показало отличную экструдируемость и печатаемость, то есть способность к истечению. При таких условиях печатные объекты обладали гладкой формой, хорошим разрешением и могли выдерживать форму с течением времени. Объект с добавлением 4% крахмала представлял собой хорошее сохранение формы, но плохую экструдируемость из-за высокого индекса консистенции и вязкости. Полученные результаты с использованием томатного пюре показали линейную корреляцию между напряжением потока ингредиента, нулевой сдвиговой вязкостью и соответствующей стабильностью печати. Давление экструзии, необходимое для экструдирования томатной пасты, линейно увеличивается с увеличением напряжения потока. Модули вязкости, упругости и нулевая скорость сдвига оказались линейно не коррелированными с силой выдавливания, что можно объяснить тем, что эти параметры отражают реологические свойства недеформирующегося состояния материала в отличие от напряжений течения.

Еще

Реология, 3д-печать, оптимизация, экструзия, пищевые пасты

Короткий адрес: https://readera.org/140261164

IDR: 140261164   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-40-47

Список литературы Влияние реологических характеристик на качество 3Д-печати пищевых паст

  • Ильин И.В. Обзор технологий трехмерной печати // Научно-практические исследования. 2018. № 1(10). С. 35-42.
  • Холодилов А.А., Яковлева А.В., Пузынина М.В. Моделирование технологии послойного деления трехмерной модели при 3Dпечати изделий сложной формы // Вестник современных исследований. 2019. № 1.13(28). С. 173-176.
  • Родионова О.И., Алешков А.В., Синюков В.А. 3Dпечать пищевой продукции как инновационная технология // Вестник Хабаровского государственного университета экономики и права. 2019. № 2(100). С. 119-124.
  • Семенов А.С, Максимов А.С., Бесфамильная Е.М., Талмазова Д.В. Технологии 3Dпечати в пищевой промышленности // Молодой ученый. 2021. № 21(363). С. 41-43.
  • Дресвянников В.А., Страхов Е.П., Возмищева А.С. Анализ применения аддитивных технологий в пищевой промышленности // Продовольственная политика и безопасность. 2017. Т. 4. № 3. С. 133-139. https://doi.org/10.18334/ppib.4.3.38500
  • Гришин А.С., Бредихина О.В., Помоз А.С. и др. Новые технологии в индустрии питания - 3Dпечать // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2016. Т. 4. № 2. С. 36-44. https://doi.org/10.14529/food160205
  • Толочко Н.К., Андрушевич А.А., Василевский П.Н., Чугаев П.С. Применение технологии экструзионной 3Dпечати в литейном производстве // Литье и металлургия. 2018. № 4(93). С. 139-144. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-4-139-144
  • Коган В.В., Семенова Л.Э. Инженерная реология в пищевой промышленности // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2019. № 4. С. 147-156. https://doi.org/10.24143/2073-5529-2019-4-147-156
  • Dankar I., Haddarah A., Omar Fawaz E.L., Sepulcre F. et al. 3D printing technology: The new era for food customization and elaboration // Trends in Food Science & Technology. 2018. V. 75. P. 231-242. https://doi.org//10.1016/j.tifs.2018.03.018
  • Rahman J.M.H., Shiblee N.I., Ahmed K., Khosla A. et al. Rheological and mechanical properties of edible gel materials for 3D food printing technology // Heliyon. 2020. V. 6. I. 12. e05859. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05859
  • Derossi A., Caporizzi R., Oral M.O., Severini C. Analyzing the effects of 3D printing process per se on the microstructure and mechanical properties of cereal food products // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020. V. 66. 102531. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102531
  • Le-Bail A., Maniglia B.C., Le-Bail P. Recent advances and future perspective in additive manufacturing of foods based on 3D printing // Current Opinion in Food Science. 2020. V. 35. P. 54-64. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2020.01.009
  • Wilms P., Daffner K., Kern C., Gras S.L. et al. Formulation engineering of food systems for 3D-printing applications - A review // Food Research International. 2021. V. 148. 110585. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110585.
  • Raman Kumar P., Kumar R. 3D printing of food materials: A state of art review and future applications // Materials Today: Proceedings. 2020. V. 33. Part 3. P. 1463-1467. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.005
  • Masbernat L., Berland S., Leverrier C., Moulin G. et al. Structuring wheat dough using a thermomechanical process, from liquid food to 3D-printable food material // Journal of Food Engineering. 2021. V. 310. 110696. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110696
  • Joyner S. (Melito) H. Explaining food texture through rheology // Current Opinion in Food Science. 2018. V. 21. P. 7-14. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2018.04.003
  • De Bondt Y., Hermans W., Moldenaers P., Courtin C.M. Selective modification of wheat bran affects its impact on gluten-starch dough rheology, microstructure and bread volume // Food Hydrocolloids. 2021. V. 113. 106348. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106348
  • Jaensson N.O., Anderson P.D., Vermant J. Computational interfacial rheology // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2021. V. 290. 104507. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2021.104507
  • Sargent M.J., Hallmark B. Investigating the shear rheology of molten instant coffee at elevated pressures using the Cambridge multipass rheometer // Food and Bioproducts Processing. 2019. V. 115. P. 17-25. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2019.02.008.
  • Mishra K., Kohler L., Kummer N., Zimmermann S. et al. Rheology of cocoa butter // Journal of Food Engineering. 2021. V. 305. 110598. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110598
  • Wen Y., Che Q.T., Kim H.W., Park H.J. Potato starch altered the rheological, printing, and melting properties of 3D-printable fat analogs based on inulin emulsion-filled gels // Carbohydrate Polymers. 2021. V. 269. 118285. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118285
Еще
Статья научная