激光技术在食品3D打印中的应用及发展趋势

随着食品3D打印技术的快速发展,各种辅助技术与其结合的创新应用越来越受关注。激光技术具有精确、高能量和快速实现材料成型等特点,与食品3D打印技术的个性化定制优势高度契合,两者的结合在食品加工领域展现出巨大的应用前景。本文在介绍食品3D打印技术和激光技术发展现状的基础上,着重阐述激光技术在食品3D打印中的应用,包括激光参数(如波长、功率、脉冲等)和工艺优势。同时,指出激光技术在食品3D打印应用中所面临的挑战,如激光照射下的食品安全、应用局限等问题。最后,对激光技术和食品3D打印技术深度融合的发展趋势进行总结与展望,指明未来发展方向,为激光技术在食品3D打印领域的创新应用提供理论参考。

食品4D打印技术在食品工业中的应用进展

4D打印技术作为在3D打印的基础上增加了“时间”这个维度的新兴打印技术,不仅可以在三维空间内构建复杂结构,还能通过材料的预设形变来实现打印物体的自我组装和形态变化。4D打印技术作为新一代的增材制造技术,因演变过程完全可预测、可设计和可控制的特点,其潜力和影响力正在不断扩大。近年来,4D打印技术在现代食品加工领域也得到了广泛的研究和应用,通过4D打印实现食品结构、营养成分、口感等特性的精准控制。本文综述了食品4D打印技术原理、要素及优势,分析了食品4D打印在现代食品加工领域中的应用进展,包括4D打印材料特性、外界刺激等方面,并重点探讨了4D打印智能食品的微观结构控制与口感之间的关系,最后展望了食品4D打印技术发展趋势和挑战,旨在为现代食品加工领域提供参考借鉴。

鲟鱼重组鱼排3D打印特性的研究

该研究以鲟鱼肉为原料,复配鸭肉和山药并借助3D打印技术制备重组鱼排。通过分析复配物料的流变特性及3D打印效果,考察熟化后鱼排的质构特性、色泽、水分特性、微观结构,结合感官评定结果,探究山药和鸭肉复配比对重组鱼排品质的影响。研究结果表明,当山药和鸭肉总添加量为26.25%时,随山药占比增加,复配物料表观黏度降低,流动性增大。核磁共振结果显示,山药的添加会提高水分迁移率,使得重组鱼排微观网络结构逐渐粗糙不均匀。当山药与鸭肉复配比例为3∶7~4∶6时,重组鱼排的剪切力为456.86~504.19 g,硬度为300.72~391.79 g,此时3D打印鱼排结构紧密,具有良好稳定性且感官接受度高。综上,当山药与鸭肉复配比例在3∶7~4∶6时,对重组鱼排进行加工,鱼排质构特性较为适宜,成型性良好,具有优良的品质。

橙足海参多肽的制备工艺优化及其抗氧化活性研究

以橙足海参(Cucumaria frondosa)为原料,通过水解度、可溶性多肽含量、DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率、总还原力和铁离子还原能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)等理化指标的分析,结合单因素实验和响应面实验,探究了复合酶酶解法制备海参多肽的最佳工艺参数。利用切向流超滤技术对海参酶解液进行分离,考察了不同分子量段的海参多肽在体外消化前后的抗氧化活性。结果表明,最佳工艺参数为时间5.0 h、温度50.0℃和pH值7.0,在此条件下测得ABTS自由基清除率为38.43%。当分子量<3000 Da时,DPPH自由基清除率IC 50达到2.76 mg/mL,ABTS自由基清除率IC 50达到2.61 mg/mL,总还原力为0.31,FRAP为0.16μmol/mL Fe^(2+)当量。同时,体外消化结果显示,海参多肽的ABTS自由基清除率上升,DPPH自由基清除率、总还原力和FRAP下降,但是仍具有较高的抗氧化活性。实验结果表明,海参多肽在消化前后均具有良好的抗氧化活性,为其功能性食品组分的添加和开发提供了理论依据。

超微粉碎辅助酶解法制备海参冻干粉的生物活性分析

以超微粉碎辅助酶解法制备的海参(Cucumaria frondosa)冻干粉为研究对象,通过DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率和还原力、HeLa细胞增殖抑制率、小鼠转棒实验及血乳酸(lactic acid,LA)含量和环磷酰胺(cyclo-phosphamide,CY)诱导的免疫缺陷小鼠实验及免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)含量,分别研究海参冻干粉的抗氧化能力、抗肿瘤、抗疲劳和提高免疫力的能力。结果表明,DPPH自由基清除率的IC50为12.46 mg/mL,羟基自由基清除率的IC50为15.22 mg/mL,还原力为0.35,表明海参冻干粉具有抗氧化能力。海参冻干粉对HeLa细胞增殖抑制率的IC50为556.2μg/mL,表现出抗肿瘤能力。通过灌胃海参冻干粉,小鼠转棒运动时间随着剂量升高而延长,运动后高剂量组的LA含量(19.15 mmol/L)较低,说明小鼠运动耐力提高,且CY诱导的免疫缺陷小鼠降低了体质量的下降速率,高剂量组IgG含量恢复到11.98 mg/mL。综上,海参冻干粉具有抗氧化、抗肿瘤抗疲劳和提高免疫力的多功能活性潜力。

3D打印技术在太空食品加工领域的研究进展

随着我国“太空180”试验的成功以及“太空母港”计划和载人火星探索计划的提出,宇航员在深空中的长期任务逐渐增多,因此,太空食品的供应技术也面临着新的挑战。3D打印技术又称为增材制造技术,因其可实现食品高度定制化和个性化,为解决航天饮食问题提供了新思路。本文通过调研分析,介绍了常见的食品3D打印方式,系统讨论了3D打印技术在设计制作太空食品形状、调控营养成分及口味方面的应用以及实现太空食品长期储存和运输方面的优势,提出了3D打印食品在太空环境中生产存在的独特问题,包括微重力条件下的打印成型、宇宙辐射对材料和设备的影响等,展望了3D打印太空食品技术发展的趋势和未来方向,旨在为太空食品创新提供参考借鉴。

金属橡胶隔振构件中不锈钢丝的微动摩擦磨损性能研究

以金属橡胶隔振构件疲劳试验数据为基础，将柱-块摩擦样品表面刻槽以嵌入并固定钢丝，在SRV高温摩擦磨损试验机上评价φ0.3mm的冷拉拔1Cr18Ni9不锈钢钢丝在不同载荷下的微动摩擦磨损性能，用激光扫描共焦显微镜对其磨痕表面进行分析．结果表明：冷拉拔不锈钢丝的表面粗糙度尺。值为3．447μm；在磨损初期阶段，需要约28s打磨其表面的凹凸体；由不锈钢丝“微动单元”的摩擦曲线可以将其磨损过程划分为表面打磨、接触面黏着、第三体床形成以及稳定磨损4个阶段，其中稳定磨损阶段的摩擦系数相对平稳，磨痕表面光滑程度高于基体的原始表面，磨痕深度介于50～60μm之间．

扇贝柱质构分析的测试条件

研究了扇贝柱质构分析(TPA)的测定方法。考察了TPA测定时扇贝柱适宜的预处理方法,比较了压缩程度、压缩速率对扇贝柱TPA特性参数硬度、弹性、凝聚性、咀嚼性和回复性的影响。研究结果表明,压缩程度对扇贝柱咀嚼性之外的TPA特性参数影响显著,压缩速率对其影响不显著。最终确定扇贝柱的适宜预处理条件为温度70℃,时间12 min;最适TPA测试条件为压缩程度60%,压缩速率1.0 mm/s。

液体种子种龄对姬松茸深层发酵的影响

研究了姬松茸液体种子种龄对其深层发酵过程中生物量、胞内多糖、胞外多糖和胞外纤维素酶的影响 ,以及深层发酵过程中还原糖和 pH值的变化。结果表明 ,种龄为 4d时接种 ,深层发酵产生的生物量、胞内多糖和胞外多糖均高于所选种龄为 6d和 8d时接种 ;种龄为 8d时接种生成的胞外外切 β 1 ,4 葡萄糖苷酶 (C1酶 )与内切 β 1 ,4 葡萄糖苷酶 (Cx酶 )高于种龄为 4d和 6d时接种。

牡蛎冷冻干燥后复水特性及微观结构的研究

研究牡蛎冷冻干燥后的复水特性,将新鲜牡蛎分为直接冻干组(Fresh+FD组)、预煮处理后冻干组(Boiled+FD组)和自然干燥组(Fresh+ND组),考察干燥后牡蛎的干燥比、复水比、复水率和微观结构的差异。结果表明:两冻干组牡蛎的含水量远低于自然干燥组,在常温和沸水中的复水比和复水速率均大于自然干燥组,冷冻干燥更有利于牡蛎中水分的去除和复水;干燥后牡蛎闭壳肌微观形态优劣程度依次为Fresh+FD组>Boiled+FD组>Fresh+ND组,其中Fresh+FD组闭壳肌纤维细长、舒展,间隙均匀,Fresh+ND组闭壳肌纤维束堆叠,组织致密;常温复水80min,两冻干组牡蛎的复重系数和复水率均高于自然干燥组。

金属橡胶可变形材料三维参数化实体建模研究

金属橡胶可变形材料内部不锈钢丝的勾连结构对其减振、过滤、吸声降噪等性能都有重要影响,MR材料的制备主要依赖于经验参数和多次尝试的方法,极大地限制了此种新材料的推广应用,为了实现此类新材料的参数化设计,提出了基于CAD技术对MR材料进行三维结构建模的方法,利用AutoCAD的二次开发工具ObjectARX,开发了交互式参数化设计的应用程序,该程序以离散和自适应算法重点解决钢丝重叠问题,使得MR三维模型更加真实可靠.研究结果表明:该方法实现了MR材料的参数化设计,可明显缩短产品开发周期,建立的模型可用于统计计算MR材料的固相体积分数和钢丝接触点数以预报预测其性能-结构关系.

金属橡胶用冷拉拔奥氏体不锈钢丝的微观组织

利用OM(光学显微镜)、SEM(扫描电镜)、TEM(透射电镜)和EBSD(电子背散射衍射)等技术,对金属橡胶用冷拉拔奥氏体不锈钢丝的微观组织进行研究。结果表明,钢丝由α′相的形变诱发马氏体与残余奥氏体相组成,马氏体相的亚结构为孪晶和位错,而残余奥氏体晶粒被细化到微米尺度。同时研究发现了钢丝在拉拔方向上形成的以第二相硬质颗粒为核心的梭形微孔洞。进一步研究分析后认为,Cr17-N i7系奥氏体不锈钢丝更适合制备高阻尼的金属橡胶材料。

金属橡胶隔振构件中不锈钢丝疲劳断裂的原因

采用激光扫描共焦显微镜观察了成分与302不锈钢基本相同的冷拉拔0.3 mm不锈钢丝的表面形貌特征,并用扫描电镜对其显微组织进行了观察,对用此钢丝制备的金属橡胶隔振构件进行了疲劳试验并对钢丝疲劳断裂的原因进行了分析。结果表明:该不锈钢丝表面存在较多微米量级的凹凸体,其表面粗糙度Ra为3.447μm;钢丝内部存在以硬质颗粒为核心,长轴方向与拉拔方向一致的梭形微孔洞;钢丝的疲劳裂纹均起源于表面,并且呈现多源特征,断口上的裂纹扩展区和瞬断区面积所占比例各半,裂纹扩展区有典型的舌形叠加波浪状疲劳辉纹,其形成与钢丝内部的梭形微孔洞有重要关系。

海参体壁组织电镜样品的制备方法

建立了改进的海参体壁组织的扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和透射电镜(transmission electron microscope,TEM)制样方法。SEM样品采用戊二醛固定、乙醇梯度脱水、CO2临界点干燥等处理,与直接冷冻干燥制样法相比,可以最大限度上避免因前处理导致的海参组织变化并消除表面张力的影响;TEM样品采用了先用盐酸胍预处理和人造海水(artificial sea water,ASW)平衡后再进行样品固定的方法,与对样品直接固定的常规方法相比,更有利于保持海参体壁胶原纤维的横纹结构。结果表明:改进的SEM和TEM制样方法能较好地保持样品的微观结构,有利于研究海参体壁组织在加工过程中的超微结构变化。

基于三维模型的毛纽扣回弹性能仿真研究

针对毛纽扣仿真几何模型相对简单、仿真优化手段缺乏等问题,基于拟静态算例算法,提出了构建毛纽扣的三维模型,重点研究了不同材料以及不同压缩量对毛纽扣回弹性能的影响。结果表明:压缩量8%情况下,不同材料导致回弹性能存在差异,C17200毛纽扣回弹效果最好,其次是Ni20Cr80,最后是Mo。相同材料下,压缩量在4%以内毛纽扣具有相对完整的回弹特性,回弹率可高达99.9%,呈现出近线性关系。研究成果为毛纽扣材料选取、压缩量选择提供了一定的技术指导。

术前导入式健康教育对患者心理状态的影响

目的探讨术前导入式健康教育对患者心理状态的影响。方法将400例手术患者随机分为实验组与对照组各200例,对照组采取常规术前指导;实验组采用术前导入式健康教育4步法①由医护人员对入院患者进行宣教,讲明疾病的原因、过程及手术治疗方法。②分批组织患者远距离参观手术或观看手术录像及有关资料。③让术前患者与术后恢复期患者沟通交流,以减轻患者心理负担。④对患者家属进行相关疾病知识的健康教育。给予患者心理疏导并讲解术式、注意事项等。结果实验组宣教后焦虑水平显著低于对照组(t=2.23,P<0.05)。结论术前导入式健康教育可降低手术患者焦虑水平,有利于手术顺利进行及患者术后康复。

机场净空区CAD系统设计

针对机场净空区设计、计算以及人工出图工作繁重等问题,在三维地形模型的基础上提出机场净空区设计专用CAD系统的功能框架,采用参数化设计方法开发相应的集成CAD系统.采用ARX(AutoCAD Runtime eXtension)和VC++对AutoCAD进行二次开发,在AutoCAD中实现该专用CAD系统的各项重要功能,给出三维地形三角网格的数据结构以及净空区各限制面的建模方法;通过构建和比较分析机场实地三维模型和机场净空立体模型,直观地显示出机场净空障碍物的分布,自动生成包含净空区地形的平面图和剖面图.某机场的实例表明,该专用CAD系统可简化繁重的计算和出图工作,对促进机场净空区设计具有参考价值.

采用原子力显微镜研究刺参体壁酶促溶性胶原蛋白的溶液聚集状态

为研究刺参热加工过程中体壁胶原蛋白的物性变化规律,利用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)考察样品浓度、溶剂和热处理条件对刺参体壁酶促溶性胶原蛋白(pepsin-soluble collagen,PSC)溶液聚集状态的影响。结果表明:在乙酸缓冲液(pH2.7)、PBS缓冲液(pH7.2)和超纯水中,海参体壁酶促溶性胶原蛋白均随着浓度的增大而逐渐开始自组装,并最终形成无规则的团状结构或者片状网络结构。但是,溶剂不同,其开始自组装所需要的胶原蛋白浓度也不同。随着加热温度的升高或加热时间的延长,刺参体壁酶促溶性胶原蛋白分子逐渐聚集成网络结构,但加热温度超过100℃或时间超过2 h后,其交联程度逐渐降低,网络结构逐渐消失。

装备维修训练中机械故障设置方法研究

针对装备维修训练中各种机械故障不易设计、设置和实现等问题,对装备常见的机械零件和机械故障进行分类分析,并对故障设置方法进行系统归纳和总结,提出快速完全替换法、局部替换法和调整法3种故障设置方法,并对常见的机械故障给出具体的技术路线。以齿轮为例采用快速完全替换法、局部替换法对齿轮的磨损、断裂、啮合间隙等故障的设置方法进行了设计。研究内容对提高装备维修训练效果具有较强实用价值。

豆腐皮加工设备整机改进及定量灌装机构设计

鉴于豆制品加工长期依赖手工作坊生产,生产规模受限,卫生条件令人堪忧,现有豆腐皮加工设备尚不能完全满足实际加工需求等现状,详细分析现有两种豆腐皮加工机械的工作原理及其特点,提出相应改进方案和措施,并在此基础上完成由豆腐脑生产豆腐皮的关键机构——定量灌装机构的设计开发:利用三维造型软件Pro/ENG INEER设计装料桶、落料桶部分、阀门控制部分的关键零部件,并进行虚拟装配,利用动态仿真分析软件ADAMS对整体机构进行运动学和动力学分析,验证了该机构的可行性.为豆制品生产行业逐步实现机械化和自动化提供必要的技术支撑.