Optimization of the Extrusion 3D Printing Process of Minced Chicken Products

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The influence of various control parameters of a food 3D printer on the quality of 3D printing of minced chicken products was studied, and the optimal values of these parameters were determined. Chilled chicken meat and table salt were used to prepare minced chicken. The 3D printing process, which consisted of extruding minced meat from a cartridge using a piston, was carried out at a temperature of 25 ºC. Printing time, weight and quality of the printed product were selected as criteria for assessing the influence of various factors on the extrusion 3D printing process. The desirability method was used to optimize the process parameters, and the solution with the highest desirability was selected as the optimal conditions. The nozzle speed and the layer fill rate had the greatest influence on the printing time, with the time decreasing with increasing speed and decreasing fill rate. The product weight was most influenced by material consumption and the layer fill rate, with an increase in the weight value observed with an increase in the above factors. The quality of the printed product was improved by increasing the consumption of minced chicken, the degree of filling the layer, and reducing the speed of movement of the nozzle and its diameter. The optimal values of the printer control parameters were obtained: the speed of movement of the nozzle is 58.7 mm / s, the material consumption is 54.7 mm3 / s, the nozzle diameter is 1.2 mm, the degree of filling the layer is 50 % with a desirability index of 0.89. The results of the study are of practical importance for adjusting the parameters of three-dimensional printing of products from minced meat raw materials.

Sobre autores

A. Martekha

Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: man6630@rgau-msha.ru

PhD in Technical Sciences

Russia

R. Kopytin

Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: romyxki@gmail.com
Russia

V. Toroptsev

Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Autor responsável pela correspondência
Email: toroptsev@rgau-msha.ru

PhD in Technical Sciences

Russia

Bibliografia

  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

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

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».