Оптимизация процесса экструзионной 3D‑печати изделий из куриного фарша

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучено влияние различных параметров управления пищевым 3D-принтером на качество трехмерной печати изделий из куриного фарша и определены оптимальные значения этих параметров. Для приготовления куриного фарша использовали охлажденное мясо кур и пищевую соль. Процесс 3D-печати, заключавшийся в экструзии фарша из картриджа с помощью поршня, осуществляли при температуре 25 ºC. В качестве критериев оценки влияния различных факторов на процесс экструзионной 3D-печати выбраны время печати, масса и качество напечатанного изделия. Для оптимизации параметров процесса использовался метод желательности, а в качестве оптимальных условий выбрано решение с максимальной желательностью. Наибольшее влияние на время печати оказывали скорость перемещения сопла и степень заполнения слоя, причем время уменьшалось с увеличением скорости и уменьшением степени заполнения. На массу изделия наибольшее влияние оказывали расход материала и степень заполнения слоя, при этом наблюдался рост значения массы с увеличением вышеуказанных факторов. На повышение качества напечатанного изделия оказывали влияние увеличение расхода куриного фарша, степень заполнения слоя, а также снижение скорости перемещения сопла и величины его диаметра. Получены оптимальные значения параметров управления принтером: скорость перемещения сопла 58,7 мм/с, расход материала 54,7 мм3/с, диаметр сопла 1,2 мм, степень заполнения слоя 50 % с показателем желательности 0,89. Результаты исследования имеют практическое значение для настройки параметров трехмерной печати изделий из измельченного мясного сырья.

Об авторах

А. Н. Мартеха

ФГБОУ ВО «РГАУ -МСХА им. К.А. Тимирязева»

Email: man6630@rgau-msha.ru

канд. техн. наук

Россия

Р. И. Копытин

ФГБОУ ВО «РГАУ -МСХА им. К.А. Тимирязева»

Email: romyxki@gmail.com
Россия

В. В. Торопцев

ФГБОУ ВО «РГАУ -МСХА им. К.А. Тимирязева»

Автор, ответственный за переписку.
Email: toroptsev@rgau-msha.ru

канд. техн. наук

Россия

Список литературы

  1. Лисицын, А. Б. Формирование персонализированного рациона питания с использованием структурной оптимизации / А. Б. Лисицын, И. М. Чернуха, М. А. Никитина // Пищевые системы. – 2023. – Т. 6. – № 1. – С. 64–71. doi: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-64-71. Lisitsyn A. B. Development of a personalized diet using structural optimization method / A. B. Lisitsyn, I. M. Chernukha, M. A. Nikitina // Food Systems. – 2023. – V. 6. – № 1. – P. 64–71. doi: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-64-71
  2. Дыдыкин, А. С. Отдел функционального и специализированного питания. 50 лет на службе науки и отрасли: история, настоящее и будущее / А. С. Дыдыкин, А. В. Устинова, О. К. Деревицкая, М. А. Асланова, Н. Е. Содатова // Все о мясе. – 2023. – № 3. – С. 3–7. doi: 10.21323/2071-2499-2023-3-3-7. Dydykin, A. S. Department of functional and specialized nutrition. Fifty years in the service of science and industry: history, present and future / A. S. Dydykin, A. V. Ustinova, O. K. Derevitskaya, M. A. Aslanova, N. E. Sodatova // Vsyo o Myase. – 2023. – № 3. – P. 3–7. doi: 10.21323/2071-2499-2023-3-3-7
  3. Nachal, N. Applications of 3D printing in food processing / N. Nachal, J. A. Moses, P. Karthik, C. Anandharamakrishnan // Food Engineering Reviews. – 2019. – V. 11. – № 3. – P. 123–141. doi: 10.1007/s12393-019-09199-8
  4. Shubham, K. Iron deficiency anemia: a comprehensive review on iron absorption, bioavailability and emerging food fortification approaches / K. Shubham, T. Anukiruthika, S. Dutta, A. V. Kashyap, J. A. Moses, C. Anandharamakrishnan // Trends in Food Science & Technology. – 2020. – V. 99. – P. 58–75. doi: 10.1016/j.tifs.2020.02.021
  5. Каверина, Ю. Е. Оценка пригодности пшеничного теста к экструзионной 3D-печати / Ю. Е. Каверина, В. В. Торопцев, А. Н. Мартеха // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2024. – № 5–6. – С. 112–117. doi: 10.26297/0579-3009.2024.5-6.17. Kaverina, Yu. E. Assessing the suitability of wheat dough for extrusion 3D printing / Yu. E. Kaverina, V. V. Toroptsev, A. N. Martekha // Izvestiya Vuzov. Food Technology. – 2024. – № 5-6. – P. 112–117. doi: 10.26297/0579-3009.2024.5-6.17
  6. Каверина, Ю. Е. Моделирование гидродинамики потока пищевого материала в процессе экструзионной 3D-печати / Ю. Е. Каверина, В. В. Торопцев, А. Н. Мартеха // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2024. – № 2–3. – С. 60–66. doi: 10.26297/0579-3009.2024.2-3.10. Kaverina, Yu. E. Simulation of the hydrodynamics of food material flow in the extrusion 3D printing process / Yu. E. Kaverina, V. V. Toroptsev, A. N. Martekha // Izvestiya Vuzov. Food Technology. – 2024. – № 2–3. – P. 60–66. doi: 10.26297/0579-3009.2024.2-3.10
  7. Чурилова, Э. Ю. Производство мяса сельскохозяйственной птицы в РФ: анализ и прогнозы / Э. Ю. Чурилова // Все о мясе. – 2025. – № 1. – С. 3–9. doi: 10.21323/2071-2499-2025-1-3-9. Churilova, E. Yu. Production of poultry meat in the RF: analysis and forecasts / E. Yu. Churilova // Vsyo o Myase. – 2025. – № 1. – Р. 3–9. doi: 10.21323/2071-2499-2025-1-3-9
  8. Xu, J. Intelligent dynamic quality prediction of chilled chicken with integrated IoT flexible sensing and knowledge rules extraction / J. Xu, R. Ma, S. Stankovski, X. Liu, X. Zhang // Foods. – 2022. – V. 11. – № 6. – Article 836. doi: 10.3390/foods11060836
  9. Dong, H. Enhancement of the rheological, 3D printing, and digestive properties of minced meat by Egg White Protein Isolate-curcumin nanocomplex / H. Dong, P. Wang, X. Xu, X. Wang // LWT. – 2025. – V. 220. – Article 117534. doi: 10.1016/j.lwt.2025.117534
  10. Liu, C. The development of 3D food printer for printing fibrous meat materials / C. Liu, C. Ho, J. Wang // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – V. 284. – Article 012019. doi: 10.1088/1757-899x/284/1/012019
  11. Wang, L. Investigation on fish surimi gel as promising food material for 3D printing / L. Wang, M. Zhang, B. Bhandari, C. Yang // Journal of Food Engineering. – 2018. – V. 220. – P. 101–108. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2017.02.029
  12. Dong, X. Investigation of sweet potato starch as structural enhancer for 3D printing of Scomberomorus niphonius surimi / X. Dong, Y. Huang, Y. Pan, K. Wang, S. Prakash, B. Zhu // Journal of Texture Studies. – 2019. – V. 50. – № 4. – P. 316–324. doi: 10.1111/jtxs.12398
  13. Dick, A. 3D printing of meat / A. Dick, B. Bhandari, S. Prakash // Meat Science. –2019. –V. 153. – P. 35–44. doi: 10.1016/j.meatsci.2019.03.005
  14. Dick, A. Post-processing feasibility of composite-layer 3D printed beef / A. Dick, B. Bhandari, S. Prakash // Meat Science. – 2019. – V. 153. – P. 9–18. doi: 10.1016/j.meatsci.2019.02.024
  15. Dick, A. Feasibility study of hydrocolloid incorporated 3D printed pork as dysphagia food / A. Dick, B. Bhandari, X. Dong, S. rakash // Food Hydrocolloids. – 2020. – V. 107. – Article 105940. doi: 10.1016/j.foodhyd.2020.105940
  16. S, T. Printability assessment and optimization of process parameters for 3D printing of rice flour and jaggery paste / T. S, V. K. Arora, V. Prithviraj // Journal of Biosystems Engineering. – 2022. – V. 47. – № 2. – P. 248–262. doi: 10.1007/s42853-022-00143-z

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».