本發(fā)明涉及食品3d打印，尤其是涉及一種基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料制備方法。

背景技術(shù)：

1、魚糜是一類高蛋白、低脂肪、富含多種營養(yǎng)元素的食品加工原料，其在經(jīng)鹽溶、斬拌后具有良好的流動性和類固體性質(zhì)，因此，魚糜原料具有開發(fā)3d打印技術(shù)的先決條件?，F(xiàn)有魚糜3d打印過程中，漿料在堆疊和后處理過程中會發(fā)生無法避免的形變，且打印產(chǎn)品結(jié)構(gòu)支撐能力差，漿料沒有固化使得無法打印復(fù)雜空心結(jié)構(gòu)。已公開的cn?111248474a方案為了改善漿料的打印效果，構(gòu)建了一套微波3d打印技術(shù)，極大程度的改善了漿料的成型質(zhì)量；已公開的cn?109820224?a方案中通過調(diào)整漿料擠出頭與微波加熱探頭之間的位置關(guān)系，實現(xiàn)了魚糜漿料的初步擠出即熟化的效果，有效的提高了魚糜漿料的3d打印效果。

2、但上述方式中，漿料的固化凝膠過程主要靠tg酶發(fā)揮作用，沒有充分利用魚糜自身的熱凝膠響應(yīng)；且由于微波的輸出端功率存在無可避免的浮動，使得魚糜在40℃左右的狹窄溫度范圍內(nèi)會堵塞管路，可打印微波功率和可實現(xiàn)的打印溫度受限，較低的打印溫度無法滿足食品生產(chǎn)的食用標準；因此，為解決上述的魚糜微波3d打印的問題，亟需開發(fā)一種基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料制備方法。本發(fā)明以流動狀態(tài)好且具備明顯熱凝膠性質(zhì)的魚糜為基礎(chǔ)，通過熱可逆水膠體的相變和耦合，旨在實現(xiàn)調(diào)控微波3d打印過程中魚糜的凝膠過程，實現(xiàn)更高溫度的微波3d打印，擺脫溫度波動限制和tg酶依賴，并利用熱可逆水膠體的降溫凝膠性質(zhì)實現(xiàn)擠出漿料的迅速凝膠效果，改善打印產(chǎn)品的固化性質(zhì)，以期獲得打印結(jié)構(gòu)致密且具有良好凝膠強度的微波3d打印產(chǎn)品。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的第一個目的是提供一種基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料的制備方法，包括如下步驟：各原料以重量份數(shù)計；

4、(1)將100-600份熱可逆膠體和3500-4500份水在2-10℃下混合，攪拌均勻，得到預(yù)水合膠體；所述熱可逆膠體為明膠和κ-卡拉膠的混合膠體；

5、(2)取4000-6000份魚糜、200-400nacl置于真空斬拌機中，斬拌，得到魚糜漿料a；

6、(3)將步驟(1)制得的水合膠體加入步驟(2)制得的魚糜漿料a中，繼續(xù)斬攪5min，制得所述適用于高溫微波3d打印的材料；2-10℃下儲存，備用。

7、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(1)中，明膠的凝凍強度值為150-300bloomg。

8、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(1)中，預(yù)水合膠體由150份明膠、450份κ-卡拉膠和4100份水混合制得。

9、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(1)中，攪拌的條件為：在2-25℃下，3000-4000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌1-6min。

10、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(2)中，魚糜為金線魚魚糜、白鰱魚魚糜、銅盆魚魚糜、帶魚魚糜、草魚魚糜、青魚魚糜中的一種；魚糜的水分含量為76-80％。

11、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(2)中，魚糜為-18℃冷凍的魚糜放置于4℃冰箱解凍8h后，切成3×3×3的立方體小塊，得小塊狀魚糜。

12、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(2)中，魚糜自凝膠定義為失去原有的流動性成為有明顯硬度的半固體或固體，其凝膠強度為100-400g·cm。

13、當(dāng)解凍時間過長導(dǎo)致魚糜自凝膠時，則選擇更換魚糜。

14、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(2)中，斬攪的條件為：溫度為2-10℃，真空度為-0.2～-0.6bar，轉(zhuǎn)速為1500-4500rpm，時間為1-5min。

15、在本發(fā)明的一種實施方式中，步驟(3)中，適用于高溫微波3d打印的材料中明膠的含量為1.5wt％，κ-卡拉膠的含量為4.5wt％。

16、本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述制備方法制得的基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料。

17、本發(fā)明的第三個目的是提供一種上述基于魚糜的適用于高溫微波3d打印的材料的應(yīng)用，用于3d打印食品。

18、本發(fā)明的第四個目的是提供一種上述適用于高溫微波3d打印的材料打印食品的方法，包括如下步驟：

19、將低溫條件(2-10℃)下儲存的上述材料作為打印漿料，裝入打印機配套的打印針筒內(nèi)，打印針筒進行離心，以保證完全除去打印針筒內(nèi)的氣泡；

20、啟動打印程序，微波3d打印機按提前設(shè)計的模型參數(shù)將打印漿料按層層堆疊的方式打印在工作平臺上，通過調(diào)整打印噴嘴直徑為0.8-1.2mm、單層高為0.8-1.2mm，打印速度為35-45mm/s實現(xiàn)打印漿料的擠出；

21、在控制系統(tǒng)和微波源的控制下，按2450mhz的微波頻率輸出微波，輸出功率為0-100w；利用熱像儀監(jiān)測打印噴嘴的漿料溫度為10-90℃；當(dāng)打印漿料從打印噴嘴擠出后，脫離微波熱效應(yīng)的漿料由于漿料自身與室溫的溫差較大，且熱可逆膠體具有降溫凝膠性質(zhì)，可以使打印漿料在不借助額外的冷卻固化方式的條件下，實現(xiàn)漿料在堆疊過程中的即時固化，得到基于魚糜的適用于高溫微波3d打印食品。

22、在本發(fā)明的一種實施方式中，打印針管在300-600rpm下離心3-6min，離心溫度為2-10℃。

23、在本發(fā)明的一種實施方式中，噴嘴直徑為1.0mm，單層高為1.0mm，打印速度為40mm/s。

24、在本發(fā)明的一種實施方式中，預(yù)設(shè)模型參數(shù)為：

25、1)圓柱模型：直徑和高度均為30mm；

26、2)空心球模型：內(nèi)徑為23mm、外徑為35mm，高度為29mm。

27、在本發(fā)明的一種實施方式中，打印環(huán)境溫度保持在室溫(10-25℃)。

28、在本發(fā)明的一種實施方式中，圓柱模型填充密度為60-80％，空心球模型為0-5％，使用直線進行填充。

29、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，該微波3d打印過程中，微波功率和漿料溫度需根據(jù)材料性質(zhì)進行靈活調(diào)節(jié)；當(dāng)微波功率設(shè)定過高時，容易造成材料熟化過度和打印噴嘴過熱形變，顯著降低微波3d打印產(chǎn)品的打印效果；當(dāng)微波功率設(shè)定過低時，無法發(fā)揮漿料的自凝膠性質(zhì)，顯著降低微波3d打印產(chǎn)品的成型質(zhì)量。

30、本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

31、(1)本發(fā)明以流動狀態(tài)好且具備較明顯熱凝膠性質(zhì)的魚糜為基礎(chǔ)，通過在魚糜漿料中添加熱可逆水膠體獲得適用于高溫微波3d打印的材料，再采用微波3d打印機進行打印，利用熱可逆水膠體的相變和耦合，實現(xiàn)調(diào)控微波3d打印過程中魚糜的凝膠過程，從而實現(xiàn)80℃的微波3d打印。微波3d打印過程中，熱可逆水膠體在熱能作用下逐漸熔化，由于膠體分子三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，其對水分的結(jié)合能力會降低，游離的水分會影響魚糜蛋白之間的交聯(lián)，同時膠體溶膠后以液態(tài)分散在魚糜之間，阻礙了魚糜蛋白的聚集，從而減緩魚糜的凝膠過程，使魚糜在較高溫度下仍能流暢擠出。微波3d打印后，漿料在堆疊過程中冷卻凝膠，顯著提升打印制品的固化效果。

32、本發(fā)明的基于魚糜的適用于更高打印溫度下的微波3d打印原料調(diào)控方案，有效擺脫了現(xiàn)有微波3d打印的溫度限制和tg酶依賴，不僅賦予打印制品更優(yōu)越的成型能力，更為未來食品制造提供了一種新的模式。

33、(2)本發(fā)明可以使魚糜漿料具有良好的流變學(xué)性質(zhì)，并能實現(xiàn)高溫條件下的微波3d打印。在微波輸出功率為42w時，利用熱像儀監(jiān)測打印噴嘴的漿料溫度為80℃，打印后漿料利用自身與室溫的溫差實現(xiàn)堆疊過程中的即時固化，得到的80℃下打印的高溫微波3d打印產(chǎn)品的凝膠強度較高，具有良好的抗形變能力，打印樣品整體結(jié)構(gòu)緊密，表面不出現(xiàn)明顯顆粒。

34、(3)本發(fā)明可以使魚糜漿料在高溫微波3d打印過程中維持良好的粘度和類固體性質(zhì)，使?jié){料流暢擠出并通過高溫微波3d打印實現(xiàn)即時固化，打印后產(chǎn)品獲得較高的凝膠強度，高達423.51(g·cm)，并具有較好的抗形變能力，可適用于具有復(fù)雜空心立體結(jié)構(gòu)的3d打印，例如空心球結(jié)構(gòu)：成功打印出具有良好的外觀和空心結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，打印的空心球的結(jié)構(gòu)完整，高度與模型接近；且在切割空心球結(jié)構(gòu)后，中空結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)塌陷，并在承受100g的壓力時仍能保持其形狀的完整性。

35、(4)本發(fā)明的方法工藝簡單、可操作性強，無需添加酶制劑，經(jīng)濟實惠，符合綠色健康的食品理念；為未來食品制造提供了一種新的模式。