[发明专利]挤压膨化成型3D打印机

说明书

本发明涉及一种挤压膨化成型3D打印机，使用谷物、碎渣、面粉作为原料进行挤压膨化，并三维打印成型或简易绕线成型的设备。其主要包括：用于装入原料(202)的料斗(201)；挤压螺杆(209)及螺套(215)，用于粉碎、混合、揉搓、挤压物料，通过高温高压使物料中的淀粉糊化；喷头(210)，让物料膨化为线形；打印底板(206)，用来承托打印成型的食品(205)；三轴滑台(214)，可以带动打印底板在XYZ三轴方向按代码要求运动；或圆周运动的阻力圈(211)将线形膨化物缠绕，切刀(212)切割后，做成简单的麻花(213)。其他还包括：水冷块(203)，加热器(204)，反向卸压出口(208)，密封压盖(207)。本发明的有益之处在于，可以在较低功率下挤压膨化更多造型的食品，满足家用及商业厨具市场。

技术领域：

本发明涉及用于食品加工的厨具领域，具体地指一种使用谷物、碎碴、面粉作为原料进行挤压膨化，并三维打印成型或简易绕线成型的设备。

背景技术：

挤压式膨化是借助挤压机螺杆的推动力，将物料向前挤压，物料受到混合、搅拌和摩擦以及高剪切力作用而获得和积累能量达到高温高压，并使物料膨化的过程。工业生产的挤压膨化食品市场非常大，然而在厨具市场，膨化机限于微波加热粒小的硬壳爆裂玉米。工业挤压膨化机巨大的体积和功率，极强的专业性导致不适合家庭和餐饮业推广。工业生产膨化食品时的强塑性也没有合理利用，产品造型单一，仅限片状或棍状。

熔融沉积成型(FDM：“Fused Deposition Modeling”的缩写)3D打印机是新近兴起的技术，就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后在立体空间上排列形成立体实物。现有食品3D打印机亦使用FDM技术，多使用奶油、巧克力、面糊、糖果、酱料等易熔物或膏状物为原料，成型食品较小。

发明内容：

提出一种“挤压膨化成型”3D打印机：使用谷物(大米、小米、黄米等)、谷物碎碴(玉米碴)、各种面粉类淀粉含量50％以上的物料作为3D打印原料；挤压螺杆螺套对原料进行混合、磨粉、加温、加压、熔融、熟化、膨化，物料通过喷头后突然减压，物料中的水分迅速汽化膨胀，将物料膨化成多孔松脆的线形，再逐层堆积成型，完成3D立体模型的打印；或简易绕线成型的设备。

具体实施时：原料中可以添加各种调料；初级物料预粉碎加工处理，使物料的平均粒径小于2mm；挤压螺杆用长径比10：1～20：1的单螺杆挤压膨化机，挤压螺杆与螺套的间隙约为0.5～1mm，不同的原料可以更换不同的挤压螺杆以获得更好的磨粉挤压膨化效果；由于挤压螺杆螺套的间隙逐渐减小，挤压螺杆带动原料进行磨粉、加温、加压，产生约3个大气压的压强，130℃的高温，物料中淀粉的物理和化学性质都发生改变，淀粉α化，成为可塑形的粘糊状；原料从喷头小孔挤出瞬间，压强骤降为0.1MPa，物料中的水分瞬间汽化，使得物料中的凝胶淀粉膨化，形成充满无数微孔的海绵体，物料膨化为线型。

计算机三维建模，一般使用STL文件格式，例如动物模型、人物模型；专用的切片软件将STL模型文件转为针对本机优化的G-code代码；电脑通过USB线、Wi-Fi无线连接主控，或者手机、PAD通过蓝牙、Wi-Fi连接主控，或者主控直接读取U盘、SD卡上的G-code代码；主控按照G-code代码控制底部XYZ三自由度滑台(亦可采用极坐标滑台)将线状膨化食品逐层打印成型为各种三维造型的膨化食品。

例如：可以打印一个“招财猪存钱罐”造型的膨化食品。当然3D打印也包含单层2D打印，比如打印一个大幅面可食用地图。

在不需要三维打印时，也可以换下3D打印模块，换上简易的麻花模块应对日常食用。麻花模块是通过圆周运动的阻力圈使线状膨化食品缠绕成螺旋状，再切割成指定的长度。

附图说明：

参照说明书以示例的方式描述的实施方式以及参照所述附图,本发明的这些及其他方面将变得显而易见,并且将被进一步说明,在所述附图中: