3D打印精准结构设计提升鱼糜凝胶热传导效率与性能研究

本研究创新性地利用3D打印技术构建四种不同尺寸的圆柱模型，通过优化结构设计显著提升鱼糜（surimi）凝胶的热传导效率（加热速率最高达140.5°C/min），使凝胶强度提升至2.7N且蒸煮损失降至0.9%。研究发现热传导效率通过改变蛋白质三级结构（tertiary structure）而非二级结构（secondary structure）影响凝胶性能，为食品加工节能与品质提升提供了新策略。

　　

Highlight

工业应用

3D打印技术作为未来食品加工的核心手段，能显著改善食品功能与结构特性。提升鱼糜凝胶质量始终是行业技术难点，本研究通过3D打印精准结构设计增强热传导效率（thermal conductivity），在提升凝胶品质的同时实现节能目标。

制备3D打印墨水

实验采用冷冻白鲢鱼糜（含水率75±0.5%），经解冻后斩拌调节含水率至80%（w/w），加入NaCl制备打印墨水。

墨水流变特性

鱼糜墨水的3D打印适性取决于其流变性能（rheological properties）。挤出式食品打印的关键在于墨水的剪切稀化特性（shear-thinning）。实验显示墨水表观粘度随剪切速率增加而下降，证实其优异的打印可行性。

结论

通过3D打印构建四种热传导效率差异的鱼糜模型，其中最大外径模型（43.9mm）表现出最高加热速率（表面140.5°C/min，中心27.06°C/min），最短时间达到目标温度，并产生最佳凝胶性能（2.7N强度，0.9%蒸煮损失）。证明热传导效率通过调控蛋白质三级结构影响凝胶性能。