铁皮石斛复合凝胶CFD数值模拟与个性化3D打印性能预测

来源：中国食品学报杂志2024年第6期北京时间：

作者：冯思敏，王晶，谢晨曦，陈碧莲，余佳浩，邵平

单位：冯思敏浙江工业大学 杭州 310000,王晶浙江工业大学 杭州 310000,谢晨曦浙江工业大学 杭州 310000,陈碧莲浙江省食品药品检验所 杭州 310000,余佳浩浙江工业大学 杭州 310000,邵平浙江工业大学 杭州 310000,

摘要：铁皮石斛粉富含多糖，具有特殊流变学特性，可用于开发3D打印食品材料。本文探讨铁皮石斛粉对淀粉基凝胶3D打印适应性的影响。通过流变学、质构学、扫描电子显微镜、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等检测手段，结合计算流体动力学(CFD)模拟，分析铁皮石斛粉对淀粉基凝胶3D打印材料结构及打印特性的影响。结果表明，添加石斛粉对淀粉基凝胶的微观结构、流变及质构特性有显著的影响。随着石斛添加量由0 g(SG)增到1.00 g(SG-1.00D)，淀粉基凝胶的硬度由(59.81±1.39) g增到(105.67±2.05) g，黏附性由(43.40±2.07) g·s增到(78.59±0.23) g·s。石斛添加量为0.15 g可以优化凝胶体系的网络结构。添加石斛可引起FT-IR特征峰的迁移，增强17°附近XRD衍射特征标记峰的强度，说明生成了更强的氢键，然而未生成新的物质。SG-0.15D凝胶体系的打印速度可达6.13×10-2 1/s，打印效果最优。研究结果为石斛在3D打印食品材料中的应用提供了参考，为实际生产石斛3D打印材料提供了技术支持。

关键词：淀粉基凝胶; 3D打印; 铁皮石斛; 计算流体动力学

基金资助：国家食品营养与安全重点研发计划专项(2023YFF1104100)；浙江省重点研究发展计划项目(2021C02019，2020C02046)；浙江省自然科学基金项目(LGD22C200001)