用于实现食物烹饪的三维打印机的制作方法

本发明涉及三维打印机领域，更具体地涉及一种用于制造食物制品的三维打印机和一种使用这种三维打印机制造食物制品的方法。

背景技术：

1、食物是指一种可食用物质，其特征特别在于它的组成材料，比如例如番茄酱、蛋糕面糊、巧克力、牛油果泥或披萨面团。

2、食物的特征还在于质地。更准确地说，食物的质地对应于食物的物理质量，包括其密度、粘度和均匀性。因此，同一种食物可以有多种质地。例如，黄油在0℃时质地是坚硬的，在20℃时质地是粘稠的，而饼干在烹饪前质地是粘稠的，在烹饪后质地是酥脆的。

3、最后，食物的特征在于烹饪程度。在本说明书中，烹饪包括加热食物，这一方面通过去除至少一部分水和化学反应来改变材料，另一方面改变食物的质地。烹饪程度从生到熟不等。

4、在本说明书中，食物适于通过三维打印机打印。因此，它具有粘度适于热或冷挤压工艺的质地。

5、食物制品对应于至少一种食物在其几何形状和烹饪方面的实施形式。食物制品具有所定义的几何形状和给定的烹饪程度。食物制品可以包括多种食物。当然，食物制品的特征还在于其组成材料和质地。

6、本发明特别适用于包含足够量的水和淀粉以允许在糊化过程后粘度增加的食物。

7、如文献wo2017006330中所述，已知使用三维打印机制作食物。更准确地说，该文献公开了一种三维打印机，其包括容纳食物的器皿和配置成将食物条状物沉积在打印表面上的挤压嘴。所述三维打印机还包括用于烹饪沉积在打印表面上的条状物从而烹饪整个食物制品的装置。

8、这种三维打印机的缺点是，在食物条状物已经沉积在打印表面上之后才烹饪食物。因此，不可能对食物的烹饪进行精细调整来获得复杂的三维形状，即包括一个条状物不在另一个条状物上而且具有不同质地的食物制品。此外，与打印表面接触的食物条状物会熟过头，而沉积在另一个条状物上的食物条状物又不太熟。因此，对食物制品的烹饪不均匀。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过提出一种用于由至少一种食物制造食物制品的三维打印机来弥补上述全部或部分缺点，所述三维打印机包括容纳至少一种食物的至少一个器皿以及配置成将所述食物的条状物沉积在打印表面上的至少一个挤压嘴，其特征在于，所述至少一个挤压嘴包括烹饪元件，所述烹饪元件配置成在与打印表面接触之前通过加热来执行条状物的全部或部分烹饪。

2、所述器皿包括封闭的内部容积，食物位于该内部容积中。例如，器皿可以是具有各种形状的容器或包装，工业上预先填充的、或空的，并且是固体的或柔性的。

3、打印表面优选基本上是平面的。

4、挤压嘴连接到器皿上，从而允许食物通过挤压嘴流到器皿外部。挤压嘴的长度和直径是预先确定的，并决定了条状物的直径。

5、挤压嘴可在平行于打印表面延伸的打印平面内移动。

6、挤压嘴和/或打印表面可沿着垂直于打印平面的轴线移动。

7、烹饪元件主要允许改变食物的稠度。

8、烹饪元件位于挤压嘴处，从而在条状物沉积在打印表面上之前通过加热执行对条状物的至少一部分烹饪。因此，挤压前的食物和沉积在打印表面上的食物的烹饪程度不同。更准确地说，烹饪元件可以位于挤压嘴中，例如以集成在挤压嘴的构成材料中的电阻丝的形式，或者可以位于挤压嘴的出口处。在后一种情况下，条状物形成但尚未与打印表面接触。

9、通过烹饪元件的具体定位，能够对食物条状物的一部分进行局部烹饪。因此，可以沿着条状物的长度改变食物的烹饪程度。例如，可以以第一程度烹饪第一长度的条状物，然后以第二程度烹饪第二长度的条状物，第一烹饪程度和第二烹饪程度是不同的。

10、因此食物的烹饪程度特别精确。这有利于获得食物具有不同烹饪程度的食物制品。通过这一点还能制作具有复杂三维形状的食物制品，如果没有本发明所述的烹饪元件，是无法制作出这样的食物制品的。

11、本发明还可以具有一个或多个单独或组合的以下特征。

12、根据一个实施例，烹饪元件在条状物挤压速度方面具有低惯性。

13、因此，烹饪元件具有高度的响应性，能够对条状物进行局部烹饪。

14、根据一个实施例，烹饪元件可随挤压嘴移动。

15、根据一个实施例，烹饪元件可在平行于打印表面延伸的打印平面中围绕挤压嘴移动。

16、因此，烹饪元件可以根据挤压嘴的位移而合理地定位。换言之，烹饪元件总是位于尽可能靠近条状物沉积的位置。

17、根据一个实施例，烹饪元件围绕挤压嘴转动以使得条状物烹饪变得均匀。

18、根据一个实施例，烹饪元件配置成减少条状物的含水量以让条状物具有所确定的粘度，使其能够在其自身重量的作用下保持在打印表面上。

19、烹饪元件允许干燥以条状物形式沉积的食物，从而获得预先确定的烹饪程度和质地。

20、根据一个实施例，烹饪元件使用选自欧姆加热、辐射加热、热空气加热和传导加热的技术。

21、欧姆加热是一种食物热处理方法，包括由电流的通过在食物中感应热量。欧姆加热是基于食物的电阻特性和焦耳效应。

22、辐射加热可以使用所有类型的辐射，包括红外线、激光和微波辐射。

23、热空气加热包括用热空气包围条状物。

24、传导加热可以是感应加热。

25、根据一个实施例，至少一个器皿包括至少一个预热元件，用于将食物的温度升高到高于其初始温度的温度，从而能够减少至少一种食物的挤压后的烹饪时间。

26、作为补充，预热元件能够改变食物的含水量并因此改变粘度。

27、预热后，食物应具有允许挤压的质地。

28、通过预热元件的具体定位能够对器皿中的食物进行全面加热，从而能够通过烹饪元件进行更快的烹饪。

29、在食物包含足够量的水和淀粉以允许糊化过程后粘度增加的情况下，这种主动预热构成了材料转化过程的第一开始阶段。通过这样能加速启动淀粉糊化过程所需的加热动力学，该糊化过程发生在由烹饪元件引起的加热产生的随后的第二转化阶段。材料转化过程的第一开始阶段不足以确保将条状物牢固地保持在打印表面上，而发生糊化过程的第二阶段能够将条状物牢固地保持在打印表面上。材料转化是指食物的物理化学结构被改变。

30、烹饪元件和预热元件可以以所确定的功率依次或同时使用，并且以完美地获得食物制品的烹饪程度和期望质地。

31、根据一个实施例，预热元件可随器皿移动。

32、根据一个实施例，预热元件配置成减少食物含水量的同时限制粘度的变化，以便能够保持挤压至少一种食物的可能性。

33、因此，通过预热元件能够在将食物挤压成条状物形式之前对其进行干燥，并且获得食物制品的预先确定的烹饪程度和质地。

34、根据一个实施例，预热元件使用选自欧姆加热、辐射加热和传导加热的技术。

35、辐射加热可以使用所有类型的辐射，包括红外线、激光和微波辐射。

36、传导加热可以是感应加热或通过与食物接触的电阻丝加热。

37、根据一个实施例，三维打印机除了至少一个烹饪元件之外还包括至少一个附加加热元件，所述附加加热元件配置成加热打印在打印表面上的食物制品。

38、通过附加加热元件能保持温度和/或改变食物制品的烹饪程度并因此改变其质地。

39、附加加热元件定位成加热沉积在打印表面上的食物制品。因此，附加加热元件在食物制品的至少一个区域上实施加热。附加加热元件的作用的针对性不如烹饪元件。

40、通过附加加热元件能在食物制品内部引起温度梯度。

41、烹饪元件、预热元件和附加加热元件可以以所确定的功率依次或同时使用，以便完美地获得食物制品的烹饪程度和期望质地。

42、根据一个实施例，附加加热元件使用选自传导加热、辐射加热或热空气加热的技术。

43、热空气加热包括在食物制品附近或在食物制品上吹热空气。

44、传导加热可以是感应加热。

45、根据一个实施例，附加加热元件或者集成到托盘中，托盘的一面对应于打印表面，或者在与托盘相对的一侧面向打印表面布置。

46、三维打印机的托盘面向挤压嘴。条状物、并且食物制品因此在挤压嘴和托盘之间、在打印表面上沉积。

47、当加热元件集成到托盘中时，在食物制品中通过传导执行加热。

48、根据一个实施例，附加加热元件可与挤压嘴一起移动。

49、根据一个实施例，附加加热元件在平行于打印表面延伸的打印平面中围绕挤压嘴转动。

50、根据一个实施例，附加加热元件相对于打印表面是固定的。

51、根据一个实施例，烹饪元件对应于附加加热元件。

52、根据一个实施例，三维打印机包括挤压装置，所述挤压装置配置成以连续的方式制造食物条状物。

53、通过挤压装置能将食物从器皿传送到挤压嘴，从而形成连续的食物条状物。

54、替代地，挤压装置配置成以不连续的方式，即一滴一滴地制造食物条状物。

55、挤压装置可以是活塞、泵、蜗杆或变形元件，其配置成压在可变形的封闭容器上以便提取食物。

56、根据一个实施例，三维打印机包括限定内部空间的外壳，所述内部空间包括打印表面的至少一部分，所述外壳配置成能够控制外壳的内部空间的温度。因此，通过外壳能够完美地控制实施打印时的条件，特别是温度条件。

57、根据一个实施例，外壳的内部空间至少部分地包括所述至少一个挤压嘴。

58、根据一个实施例，打印机还包括设置在打印表面上并限定内部空间的钟形件，所述内部空间包括至少一个食物制备部分，所述钟形件配置成允许控制钟形件的内部空间的温度。

59、本发明还涉及一种使用根据本发明的三维打印机制造食物制品的方法。

60、根据一个实施例，所述方法包括加热步骤，在该步骤中，烹饪元件、和/或至少一个附加加热元件、和/或至少一个预热元件根据预定义的顺序在至少一种食物中或在食物制品中引起温度梯度。

61、通过根据本发明的方法能够获得对食物制品的受到完美控制的烹饪。

62、所述制造过程还包括装载步骤，在该步骤中，在器皿中填充食物。所述食物可以是使用者制作的制品或工业制作的制品。

63、当食物包含足够量的水和淀粉以允许糊化过程后粘度增加时，所述制造过程包括由预热元件执行的第一材料转化阶段和由烹饪元件执行的第二糊化阶段。