[发明专利]一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备和方法

说明书

本发明属于农产品加工技术领域，涉及一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，该设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统(2)、人机交互界面以及控制系统；螺杆挤压机本体包括喂料装置(3)、喂水装置(4)、挤压机筒(5)、挤压螺杆(6)、成型部件、悬挂分选收集装置(8)和驱动组件；压缩空气系统(2)包括空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器、单向阀以及输气管道；控制系统通过PLC获取区段温度传感器的数据，控制热电制冷器。本申请采用可拆分式挤压螺杆，依靠其产生的压缩空气以提升蛋白熔体在经过模口时由于压力的释放导致瞬间蒸发程度，从而提升压爆破情况，保证了挤出产品的蓬松结构，同时增强了可操作性以及生产的连续性。

技术领域

本发明属于农产品加工技术领域，特别涉及一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备和方法。

背景技术

作为蛋白质的主要来源，肉类消费总量在全球范围内增长了50％以上。世界人口也在快速增长，预计到2050年将达到90亿。因此，依靠肉类供应来满足日益增长的人口及其需求将是一项艰巨的任务，并将成为届时全球粮食安全的负担之一。因此，发展植物性肉类是解决蛋白质供应问题的较好选择。采用双螺杆挤压技术加工植物蛋白可以有效解决全球动物生态保护问题，还可以避免因动物疾病，动物肉本身组分复杂等原因引起的健康问题。

作为一种节能和高产量的方式，蛋白质在高水分、机械力和热能的作用下发生变性，并在蛋白质分子之间形成新的化学键，从而在挤压机的冷却模中产生纤维状的肉状纹理。其中，冷却模头被视为挤压过程中各向异性结构，即类肉纹理形成的先决条件。此外，它高温短时的加工特点还可以有效降低食品的降解和营养成分的破坏，最终提高挤出产物的品质。目前，丰富的纤维结构，类肉般的口感仍难以完全满足消费者的需求。这是由于传统的螺杆挤压设备忽视了植物蛋白经冷却模头成型后内部结构过于致密，内部间隙小的问题，这使得无论从口感、质感还是观感上都与动物肉有所差距；此外也严重阻碍了后期调味、调色过程的进行，增加了后处理过程中的繁琐步骤，不利于规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，以及基于高水分植物蛋白的双螺杆挤压加工方法。通过螺杆输送气体至挤压机筒内部，并同剪切混合的熔体进行进一步混合，随后经过温控模头衔接膨化模头成型部件，最终形成具有更好均匀性以及蓬松结构的挤压产物。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，所述双螺杆挤压设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统2、人机交互界面以及控制系统；

所述螺杆挤压机本体包括喂料装置3、喂水装置4、挤压机筒5、挤压螺杆6、成型部件、悬挂分选收集装置8和驱动组件；

所述驱动组件包括驱动电机10、联轴器和变速箱1，其中驱动电机10通过输出轴经联轴器与变速箱1相连接；

所述喂料装置3和喂水装置4的出口和挤压机筒5的内部腔室的进料区贯通，且不影响啮合的成对的挤压螺杆6转动；

成型部件包括温控模头71和膨化模头72；挤压机筒5的出口端与温控模头71的进料端连接，温控模头71的出料端与膨化模头72的进料端连接，膨化模头72的出料端同可拆卸式悬挂分选收集装置8连接；

可调节支撑装置9的一端连接在挤压机箱体上，另一端铰接在温控模头71的底部；成型部件由可调节支撑装置9所稳定；

挤压螺杆6包括进气口61、固定内气送通道62、隔热层63、壳层64、轴承65、旋转外芯轴66、螺纹元件67和气路单向阀68；

壳层64通过轴承65设置在旋转外芯轴66的内部，隔热层63黏结在壳层64的内表面；旋转外芯轴66同螺纹元件67连接，挤压螺杆6的旋转外芯轴66与变速箱1的动力输出轴硬连接；