CN111357950A - 一种适合3d打印未经漂洗鱼糜材料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于3D打印技术领域，公开了一种适合3D打印未经漂洗鱼糜材料的制备方法及应用，取鱼肉并用冰水洗净；将鱼肉沥干，用绞肉机搅碎鱼肉；将碎鱼肉中添加山梨醇和三聚磷酸钠，混合得到未漂洗鱼鱼糜；将鱼糜原料放入密封袋密封后，置于冰箱冻藏；鱼糜原料取出解冻，置于擂溃机中空擂，加入NaCl盐擂，加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃；将擂溃后的鱼糜置于冰箱中形成凝胶。本发明将鱼糜制作工艺进行简化，省去了漂洗等步骤，省时省力，减少了资源的浪费和营养物质的损失，缩短了生产周期，大大节约了成本；在不漂洗鱼糜的基础上，加入了Tg酶和卡拉胶，保证了鱼糜的凝胶强度和白度。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种适合3D打印未经漂洗鱼糜材料的制备方法及应用。
背景技术
目前，目前3D打印技术发展速度比较快，但打印材料是3D打印技术在食品加工业中普及的难题之一。用于3D打印的食品材料首先必须具有一定的流动特性或熔融特性，能够顺利地从喷头处挤出，不会造成堵塞；然后在打印完成后又需要具有成型性，保持产品形状的能力，能够很好地支撑层与层之间的结构，不会造成塌陷。由于食品材料特性的限制，适用于3D打印的食品材料种类比较少，严重制约着食品3D打印工业的发展，现在最常见的3D打印食品材料主要有奶油、巧克力和面团等等。巧克力加热后熔融状态，流动性比较好，而挤出后冷却凝固成型，是一种比较成熟的商业化打印材料，面团其特定的流变性质也赋予了面团类粘弹性流体3D可打印性。3D打印技术即快速成型技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。该技术具有灵活方便、节约原材料、可实现个性化生产、可制造出传统生产技术无法制造出的外形等优点。近年来，3D打印技术在汽车、航空航天、建筑、医疗、教育、工业设计等领域正得到日益广泛的应用，在食品工业中也展现出巨大的应用潜力。在食品领域，3D打印可根据不同人群需要提供针对性的营养强化，实现科学的饮食结构，并且通过计算机设计出传统加工手段无法制造出的精美复杂的形状，满足消费者对食品个性化需求。随着人们对生活品质的要求逐渐提高，人们的饮食习惯和饮食结构发生了巨大的变化，营养健康的食品越来越受到人们的欢迎。那么将3D打印技术引入食品营养健康加工领域，可以改良食品品质，很好地解决当前中国居民膳食营养结构不平衡的问题，比如说增强免疫和营养强化等等，发展空间相当广阔。
鱼糜是以海水鱼或淡水鱼为原料经过一系列加工制成的一种高蛋白、低脂肪、低胆固醇的水产制品，是我国传统的水产加工食品，深受消费者的喜爱。由于近些年来海水鱼的捕捞量过大导致以海水鱼为原料的鱼糜制品原料供应不足，淡水鱼为鱼糜原料鱼的市场逐渐被打开，越来越多的淡水鱼被用于制作鱼糜制品。但是，不是所有淡水鱼糜都适合加工成鱼糜，多数淡水鱼体型小且骨刺多容易造成资源浪费。淡水鱼中个体较大以及肉多刺少的鱼类，非常适合用来制作鱼糜。鱼糜凝胶体系具有一定的凝胶强度和粘弹性，在此基础上调节其流变性质和力学性质，是能够开发成适合3D打印的有前途的食品材料，同时也为鱼糜制品产业提供了新的发展道路。在传统鱼糜加工过程中，漂洗是其中最重要的步骤之一，它可以去除鱼肉中的水溶性蛋白质、色素、气味、脂肪以及无机离子等成分，从而提高鱼糜的凝胶强度和白度。但同时漂洗出的蛋白和脂肪会造成营养物质大量流失、产率降低，漂洗后的废水也会引起环境污染。
现有技术一公开了一种3D打印用鱼糜材料的制备方法与应用，首先在0～10℃条件下将原料鱼洗净，取其鱼肉并用绞肉孔板直径为3～9mm的绞肉机搅碎鱼肉；然后用鱼糜重量2～5倍的去离子水漂洗所得到的碎鱼肉，再将碎鱼肉重量2～4倍、质量分数0.3％～0.6％氯化钠溶液漂洗剩下的碎鱼肉1～3次，每次9～12min，水温控制在4℃；漂洗后以500～1000g离心脱水10～20min，最后在0～10℃下进行擂溃，分为空擂、盐擂和调味擂(加入淀粉及一系列调味品)，得到适合3D打印的鱼糜材料。虽然该专利获得的鱼糜材料进行3D打印获得的鱼糜制品立体成型率高，但其漂洗步骤中分别使用去离子水和盐水进行多次漂洗，之后还要进行脱水，操作复杂，费时费力且成本较高。
现有技术二公开了一种3D打印用海参-鱼糜复配材料的制备方法，在0～4℃条件下取鱼肉并用绞肉机绞碎，然后用去离子水漂洗2～3次，用盐水漂洗1次，每次漂洗时间为3～8min，再将漂洗后的碎鱼肉脱水、擂溃，擂溃分为空擂、盐擂和调味擂，所得鱼糜置于4℃暂存；将海参通过处理成为浓缩海参浆，最后鱼糜与海参浆按照重量比1～2：1混合擂溃得到海参-鱼糜复合材料用于3D打印。该专利虽然通过创新使海参得到了高值化利用，但过程中仍然少不了多次漂洗等复杂步骤，增加了原料成本和人力成本。
现有用于3D打印的鱼糜材料均由传统鱼糜制作工艺得到的，漂洗虽能提高鱼糜凝胶强度和白度，漂洗会去除鱼肉中的水溶性蛋白质、色素、气味、脂肪以及无机离子等成分，从而提高鱼糜的凝胶强度和白度。但漂洗出的蛋白和脂肪会造成营养物质大量流失。且鱼肉因漂洗会被浪费，至少损失三分之一，造成产品得率降低，漂洗后的废水也会引起环境污染，但造成了资源浪费、产品得率不高的现象，同时还会造成环境污染，加大了生产成本。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有用于3D打印的鱼糜材料均由传统鱼糜制作工艺造成了资源浪费、产品得率不高的现象，同时还会造成环境污染，加大了生产成本。
解决以上问题及缺陷的难度为：虽然可选择不漂洗看似解决漂洗带来的负面效益，但鱼糜本身为淡水鱼糜，凝胶性不及海水鱼鱼糜，而不漂洗的话鱼糜凝胶性更差，将远远达不到3D打印的要求。
解决以上问题及缺陷的意义为：简化鱼糜打印材料的工艺，节约了时间和成本；同时又为3D打印食品材料的开发提供了新的视野，对鱼糜产业开辟了新的发展道路。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适合3D打印未经漂洗鱼糜材料的制备方法及应用。
本发明是这样实现的，一种未经漂洗鱼糜材料的制备方法，所述未经漂洗鱼糜材料的制备方法包括：
第一步，取鱼肉并用冰水洗净；
第二步，将鱼肉沥干，用绞肉机搅碎鱼肉；
第三步，将碎鱼肉中添加山梨醇和三聚磷酸钠，混合得到未漂洗鱼糜；
第四步，将鱼糜原料放入密封袋密封后，置于冰箱冻藏；
第五步，鱼糜原料取出解冻，置于擂溃机中空擂，加入NaCl盐擂，加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃；
第六步，将擂溃后的鱼糜置于冰箱中形成凝胶。
进一步，所述第二步用绞肉孔板直径为6mm的绞肉机搅碎鱼肉；鱼肉要绞3～4遍。
进一步，所述第三步按照碎鱼肉：山梨醇：三聚磷酸钠为400:16:1的比例添加抗冻剂。
进一步，所述第四步将鱼糜原料放入密封袋密封后，置于-20℃冰箱冻藏。
进一步，所述第五步将鱼糜原料取出解冻，将其置于擂溃机中空擂2min，加入1.5％～2％NaCl盐擂2min，加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃2min。
进一步，所述第五步中Tg酶浓度为0.1％，卡拉胶浓度为1％，鱼糜含水量80％；
所述第六步将擂溃后的鱼糜置于4℃冰箱中24h形成凝胶。
进一步，所述第一步、第二步、第三步、第五步所有操作过程温度低于10℃。本发明的另一目的在于提供一种由所述未经漂洗鱼糜材料的制备方法制备的未经漂洗鱼糜材料。
本发明的另一目的在于提供一种由所述未经漂洗鱼糜材料制备鱼糜制品的方法，所述制备鱼糜制品的方法包括以下步骤：
步骤一，使用未漂洗鱼糜材料作为3D打印原料进行打印；3D打印机的打印参数为喷嘴直径1.55mm，打印速度25mm/s，打印温度20～25℃；
步骤二，将步骤一中打印好的立体鱼糜静置于室温下30min，增加鱼糜的弹性和保水性；
步骤三，将立体鱼糜放于烤箱中烘烤，上下火温度均为150～200℃，时间为15～20min，得到鱼糜制品。
本发明的另一目的在于提供一种所述制备鱼糜制品的方法在3D打印中的应用，所述应用包括在汽车3D打印、航空航天3D打印、建筑3D打印、医疗3D打印、教育3D打印、工业设计3D打印。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供了可适用于3D打印的不漂洗鱼糜凝胶制备方法，初步解决了3D打印食品材料种类较少的问题，既对3D打印食品材料的开发提供了新的视野，又对鱼糜产业开辟了新的发展道路。本发明将鱼糜制作工艺进行了简化，省去了漂洗等步骤，省时省力，减少了资源的浪费和营养物质的损失，缩短了生产周期，大大节约了成本；每进行一次漂洗至少要浪费掉三分之一的鱼肉，传统工艺中一般都需要多次漂洗。每次漂洗大概10min。在不漂洗鱼糜的基础上，加入了Tg酶和卡拉胶，保证了鱼糜的凝胶强度和白度。本发明有利于很好地制备未漂洗鱼糜凝胶。
经过反复实验得，本发明的鱼糜材料具有良好的流动性和适中的粘度，不易堵塞打印喷头，而且打印精度较高，打印出来的实体有一定自我支撑能力保持其形状。由于用于3D打印的鱼糜材料很细腻，所以制得的鱼糜制品比传统鱼糜制品口感更好，更有利于老年人和儿童的消化吸收。3D打印技术是一种灵活方便的快速成型技术，能够在短时间内制造出传统加工手段无法制造出来的复杂精美的外观，满足当代消费者对时尚的追求。
本发明解决了现有3D鱼糜材料制备工艺繁杂、成本高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的未经漂洗鱼糜材料的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的制备鱼糜制品的方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的不漂洗鱼糜的加工效果图；
图中：(a)不漂洗鱼糜；(b)在不漂洗鱼糜的基础上加入了Tg酶和卡拉胶。
图4是本发明实施例提供的数据示意图。
图5是本发明实施例提供的鱼糜材料的表观粘度随剪切速率变化的曲线示意图。
图6是本发明实施例提供的添加卡拉胶的鱼糜凝胶能够显著降低其形变量示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适合3D打印未经漂洗鱼糜材料的制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的未经漂洗鱼糜材料的制备方法包括以下步骤：
S101：原料预处理：选取鱼进行去头、去内脏和去皮处理，取鱼肉并用冰水洗净；
S102：绞鱼肉：将鱼肉沥干，用绞肉孔板直径为6mm的绞肉机搅碎鱼肉；
S103：加抗冻剂：将步骤S102的碎鱼肉中添加山梨醇和三聚磷酸钠，混合均匀得到未漂洗鱼糜；
S104：冻藏：将步骤S103中的鱼糜原料放入密封袋密封后，置于-20℃冰箱冻藏；
S105：擂溃：将步骤S104中的鱼糜原料取出解冻，将其置于擂溃机中空擂2min，加入1.5％～2％NaCl盐擂2min，最后加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃2min；
S106：凝胶化：将步骤S105中擂溃后的鱼糜置于4℃冰箱中24h形成凝胶。
在本发明中，步骤S101中鱼为新鲜鱼或取完鱼籽酱后的剩余鱼体。
在本发明中，步骤S102中鱼肉要绞3～4遍，使鱼糜均匀细腻。
在本发明中，步骤S103中按照碎鱼肉：山梨醇：三聚磷酸钠为400:16:1的比例添加抗冻剂。
在本发明中，步骤S105中Tg酶浓度为0.1％，卡拉胶浓度为1％，鱼糜含水量控制在80％左右。
在本发明中，步骤S101、步骤S102、步骤S103、步骤S105中所有操作过程均需控制温度在10℃以下。
如图2所示，本发明提供的制备鱼糜制品的方法包括以下步骤：
S201：打印：使用未漂洗鱼糜材料作为3D打印原料进行打印；
S202：定型：将步骤S201中打印好的立体鱼糜静置于室温下30min，增加鱼糜的弹性和保水性；
S203：熟化：将步骤S202中的立体鱼糜放于烤箱中烘烤，上下火温度均为150～200℃，时间为15～20min，得到鱼糜制品。
在本发明中，步骤S201中的具体参数为：3D打印机的打印参数为喷嘴直径1.55mm，打印速度25mm/s，打印温度20～25℃。
下面结合附图对本发明的技术效果作详细的描述。
图3(a)在不漂洗鱼糜的基础上，图3(b)加入了Tg酶和卡拉胶，保证了鱼糜的凝胶强度和白度。数据如图4所示。图5中显示了鱼糜材料的表观粘度随剪切速率变化的曲线。粘度是3D打印材料能否顺畅地从喷嘴挤出的关键指标。粘度过低不利于3D结构沉积，而过高时又会导致挤出不均匀。当剪切速率从0.1s-1增加到100s-1，粘度呈现逐渐降低的趋势，这表明鱼糜凝胶表现出了剪切稀化行为。但是在相同剪切速率下，鱼糜粘度随着卡拉胶含量的增加而增加，剪切稀化现象减弱，有利于支撑逐层沉积的结构，维持3D结构形状。这可能是卡拉胶与蛋白形成的交联结构引起的粘度增加。当添加量为0.2％时，鱼糜粘度的增加尤为显著。
图6中显示，添加卡拉胶的鱼糜凝胶能够显著降低其形变量，这意味着当外力去除时，恢复为原来形状的能力增大。当鱼糜凝胶中卡拉胶的添加量为0.2％时，在相同的时间内相比其余几组鱼糜形变量最小，表明卡拉胶可以使鱼糜抵抗外部变形的能力增强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述未经漂洗鱼糜材料的制备方法包括：
第一步，取鱼肉并用冰水洗净；
第二步，将鱼肉沥干，用绞肉机搅碎鱼肉；
第三步，将碎鱼肉中添加山梨醇和三聚磷酸钠，混合得到未漂洗鱼鱼糜；
第四步，将鱼糜原料放入密封袋密封后，置于冰箱冻藏；
第五步，鱼糜原料取出解冻，置于擂溃机中空擂，加入NaCl盐擂，加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃；
第六步，将擂溃后的鱼糜置于冰箱中形成凝胶。
2.如权利要求1所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第二步用绞肉孔板直径为6mm的绞肉机搅碎鱼肉；鱼肉要绞3～4遍。
3.如权利要求1所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第三步按照碎鱼肉：山梨醇：三聚磷酸钠为400:16:1的比例添加抗冻剂。
4.如权利要求1所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第四步将鱼糜原料放入密封袋密封后，置于-20℃冰箱冻藏。
5.如权利要求1所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第五步将鱼糜原料取出解冻，将其置于擂溃机中空擂2min，加入1.5％～2％NaCl盐擂2min，加入Tg酶和卡拉胶混合擂溃2min。
6.如权利要求4所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第五步中Tg酶浓度为0.1％，卡拉胶浓度为1％，鱼糜含水量80％；
所述第六步将擂溃后的鱼糜置于4℃冰箱中24h形成凝胶。
7.如权利要求1所述的未经漂洗鱼糜材料的制备方法，其特征在于，所述第一步、第二步、第三步、第五步所有操作过程温度低于10℃。
8.一种由权利要求1～7任意一项所述未经漂洗鱼糜材料的制备方法制备的未经漂洗鱼糜材料。
9.一种由权利要求8所述未经漂洗鱼糜材料制备鱼糜制品的方法，其特征在于，所述制备鱼糜制品的方法包括以下步骤：
步骤一，使用未漂洗鱼糜材料作为3D打印原料进行打印；3D打印机的打印参数为喷嘴直径1.55mm，打印速度25mm/s，打印温度20～25℃；
步骤二，将步骤一中打印好的立体鱼糜静置于室温下30min，增加鱼糜的弹性和保水性；
步骤三，将立体鱼糜放于烤箱中烘烤，上下火温度均为150～200℃，时间为15～20min，得到鱼糜制品。
10.一种如权利要求9所述制备鱼糜制品的方法在3D打印中的应用，其特征在于，所述应用包括在汽车3D打印、航空航天3D打印、建筑3D打印、医疗3D打印、教育3D打印、工业设计3D打印。
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