Hatice YAPRAK AYDIN, Ali KILIÇ, Ali Rıza TEKİN

LOKUM VE PESTİL GİBİ GELENEKSEL TÜRK GIDALARININ BASKISI İÇİN 3-BOYUTLU YAZICILARDA UYGUN EKSTRUDER TASARLANMASI

Bu çalışmada, 3 boyutlu yazıcıların gıda sanayisine nasıl uyarlanabileceği ve bunun için uygun ekstruderlerin ne tür özelliklerde olması gerektiği ile ilgili hesaplamalar yapılmaktadır. Dikkat edilmesi gereken en önemli husus, gıda yapısı şekil oluştururken sergileyeceği reolojik davranışların mümkün olduğunca doğru tahmin edilebilmesi noktasıdır. Gıdalar yapıları gereği, dış etkenlerin değişmesiyle, çabuk bozulabilir, tatları değişebilir veya farklı davranışlar sergileyebilirler. Söz konusu çalışma kapsamında yapılan ön denemelerde 3 boyutlu yazıcılarla imal edilecek olan lokum, pestil ve çikolatanın sıcaklık ve basınca bağlı olarak olması gereken reolojik özellikleri belirlenecektir. Buradan çıkacak olan optimum reolojik özelliklere karşılık gelecek olan sıcaklık ve basınç değerlerine göre uygun ekstruderler kullanarak 3 boyutlu yazıcılardan yaratıcı şekiller oluşturulması hedeflenmektedir. Bu kapsamda hali hazırda elimizde bulunan 3 boyutlu yazıcı için pestil, lokum ve çikolatadan oluşan 3 boyutlu gıdalar üretebilmek için uygun ekstruder sistemi geliştirilecektir. Geliştirilecek ekstruder, hassas sıcaklık kontrollü olacak, içine konulacak gıda ürününün bir kısmı veya tamamı istenilen sıcaklığa çıkarılabilecektir. Cam göstergeli paslanmaz çelik bir hazneden üretilmesi planlanan ekstruder, itki sistemli yüksek çözünürlüklü bir step motor ile hareketlendirilecek, böylelikle çok hassas dozajlama yapılabilecektir.

Anahtar Kelimeler:

3 boyutlu yazıcı, eklemeli imalat, pestil, lokum, gıda yazıcısı

PRINTING TRADITIONAL TURKISH FOODS USING 3D PRINTER

In this study, the use of 3D printers in food industry and determination of the properties of extruders used for food production were studied. In extruder design, it is one of the most important points to estimate the rheological behavior of food structure as it is possible. Foods are products that, due to their nature, can be rapidly degraded, change their taste or exhibit different behaviors by changing external factors. In the preliminary experiments conducted within the scope of the study, rheological properties of foods such as Turkish delight and chocolate to be produced by using 3-D printer were determined. By using appropriate extruders according to the temperature and pressure values corresponding to the optimum rheological properties obtained from this, it is aimed to develop the suitable extruder system for producing creative shapes from 3D printers and producing 3D foods composed of delight and chocolate in 3D printer. In the designed extruder system, thanks to the sensitive temperature control, it is ensured that some or all of the food product is put into the desired temperature. In the extruder system produced from a stainless-steel chamber with glass display, a high-resolution stepper motor with pusher system is activated and very precise dosing can be performed.

PDF

___

F. C. Godoi, S. Prakash, B. R. Bhandari, ‘’3-d printing technologies applied for food design: Status and prospects,’’ Journal of Food Engineering, 179, 44-54, 2016.
J. Sun, Z. Peng, W. Zhou, J. Y.H.Fuh, G. S. Hong, A. Chiu, ‘’ A Review on 3D Printing for Customized Food Fabrication,’’ ,Procedia Manufacturing,Volume 1, Pages 308–319,2015.
J. I. Lipton, M. Cutler, F. Nigl, D. Cohen and H. Lipson, ‘’Additive manufacturing for the food industry,’’Trends in Food Science & Technology 43, 114-123,2015.
J. Sun & W. Zhou & D. Huang & J. Y. H. Fuh & G. S. Hong, ‘’ An Overview of 3D Printing Technologies for Food Fabrication,’’Food Bioprocess Technol, 8:1605–1615, DOI 10.1007/s11947-015-1528-6, 2015.
M. Lille, A. Nurmela, E. Nordlund, S. Mets€a-Kortelainen, N. Sozer,‘’Applicability of protein and fiber-rich food materials in extrusion-based 3D printing,’’ Journal of Food Engineering xxx, 1-8, 2017.
A. Derossi, R. Caporizzi, D. Azzollini, C. Severini,‘’Application of 3D printing for customized food. A case on the development of a fruit-based snack for children,’’ Journal of Food Engineering xxx, 1-11, 2017.
J. Sun, W. Zhou, L. F. Pallottino & L. Hakola & C. Costa & F. Antonucci & S. Figorilli & A. Seisto2 &P. Menesatti,‘’Printing on Food or Food Printing,’’Food Bioprocess Technol,DOI 10.1007/s11947-016-1692-3, 2017.
J. Sun, W. Zhou, L. Yan, D. Huang, L. Lin,’’ Extrusion-based food printing for digitalized food design and nutrition control,’’Journal of Food Engineering xxx, 1-11, 2017.
F. Jia, X. Wang, N. Mustafee, L. Hao, ‘’ Investigating the feasibility of supply chain-centric business models in 3D chocolate printing: A simulation study,’’Technological Forecasting & Social Change, 102, 202–213, 2016.
R. Jerez-Mesa, J.A. Travieso-Rodriguez, X. Corbella, R. Busqué, G. G. Gras,‘’Finite element analysis of the thermal behavior of a RepRap 3D printer liquefier,’’ Mechatronics 36, 119–126, 2016.
S. Holland, T. Foster, W. MacNaughtan, C. Tuck, ‘’ Design and characterisation of food grade powders and inks for microstructure control using 3D printing,’’Journal of Food Engineering xxx, 1-8, 2017.
A. Bégin-Drolet, M.-A. Dussault, S. A. Fernandez, J. Larose-Dutil, R. L. Leask, C. A. Hoesli, J. Ruel, ‘’ Design of a 3D printer head for additive manufacturing of sugar glassfor tissue engineering applications,’’Additive Manufacturing 15, 29–39, 2017.
C. L. Tohic, J. J. O'Sullivan, K. P. Drapala, V. Chartrin, T. Chan, A. P. Morrison, J. P. Kerry, A. L. Kelly, ‘’ Effect of 3D printing on the structure and textural properties of processed cheese,’’Journal of Food Engineering xxx, 1-9, 2017.
T. F. Wegrzyn, M. Golding and R. H. Archer, ‘’ Food Layered Manufacture: A newprocess for constructing solid foods,’’Trends in Food Science & Technology 27, 66-72, 2012.
V. Vancauwenberghe, L. Katalagarianakis, Z. Wanga, M. Meerts, M. Hertog, P. Verboven, P. Moldenaers, M. E. Hendrickx, J. Lammertyn, B. Nicolaï, ‘’ Pectin based food-ink formulations for 3-D printing of customizable porous food simulants,’’Innovative Food Science and Emerging Technologies 42, 138–150, 2017.
S. C. Hung, NTHU Chair Professor, J. Y. Lai, Doctoral Student, ‘’When innovations meet chaos: Analyzing the technology development of printers in 1976–2012,’’ J. Eng. Technol. Manage. 42, 31–45, 2016.
C. Değerli, S. N. El,‘’Üç Boyutlu (3D) Yazıcı Teknolojisi ile Gıda Üretimine Genel Bakış,’’Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknolojisi Dergisi, 5(6):593-599,2017.