基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，具体为基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及方法。

背景技术

冷榨油豆粕是大豆物理压榨去油后的产物，其保留了大豆的其他物质，包括大豆的蛋白、大豆纤维，还有没有去尽大约5%-10%的油脂，现有的冷榨油豆粕一般烘干后成为面筋食品的添加料或者直接当做饲料，利用的价值不大，售卖的价值不高。

将冷榨油豆粕通过单螺杆挤压机将冷榨油豆粕直接挤压成素肉，售卖价值更高，但是这种方式加工出的素肉不易复水，导致了不易入味；

要是用双螺杆干挤压机挤压冷榨油豆粕，因为原料中含有油脂，挤压后不易成形，再次利用意义不大；

要将冷榨油豆粕的价值做到最大，需要将去油后的低温豆粕先分离出蛋白，然后再用蛋白粉膨化挤压成素肉，这一过程需要大量的水来分离，一吨分离蛋白需要二十五吨的水来分离，能耗、污染比较大；

因此亟需设计基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及方法，以解决上述背景技术中提出的无法节能简单的处理冷榨油豆粕，实现冷榨油豆粕价值最大化的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置，包括螺杆挤压机和进料斗，所述螺杆挤压机由筒身主体、电机和挤压螺杆组成，所述电机的输出端通过连轴器与挤压螺杆连动，所述挤压螺杆的外表面套设有筒身主体，所述筒身主体的一端设置有增湿机构，所述筒身主体的另一端固定有固定座，所述固定座的右侧设置有锥型模具组件，所述锥型模具组件包括模具头，且所述模具头与固定座连接固定，所述模具头的一端内嵌有隔片，所述模具头的另一端固定有过料筒，所述隔片的中心处抵触有支撑锥，所述支撑锥背离隔片的一端抵触有分料锥，且所述分料锥的外表面均匀开设有过料孔，所述支撑锥和分料锥皆呈锥形，所述分料锥的外周与模具头的内壁相抵并将模具头内分为两个腔室，所述模具头左侧腔室通过过料孔与右侧腔室连通，所述分料锥的右侧抵触有缩径筒，所述过料筒的右侧设置有冷却组件，所述冷却组件包括冷却段和第一液冷组件，所述冷却段与第一液冷组件之间均匀设置有流道控制组件，且所述冷却段与第一液冷组件之间通过流道控制组件连通。

优选的，所述筒身主体的底部设置有第二液冷组件，所述第二液冷组件由水池、第二循环泵和第二导管组成，所述筒身主体为双层结构，所述筒身主体的内部设有两个腔室，所述挤压螺杆位于内腔室，第二循环泵固定在水池内，第二导管分布在水池内部两侧，且第二循环泵的输出端通过第二导管与筒身主体的外腔室连通。

优选的，所述挤压螺杆的外表面分布有内螺纹，且所述挤压螺杆的左侧螺纹间距和右侧螺纹间距大小递减，所述筒身主体的内腔室壁上分布有外螺纹，外螺纹与内螺纹配合。

优选的，所述增湿机构包括增压泵，所述增压泵设置于筒身主体的一侧，所述增压泵的输入端通过管道连接有进液斗，所述增压泵的输出端固定有导水管，所述导水管的底端固定有单向阀，且所述单向阀的底端固定在筒身主体上，所述导水管的内腔通过单向阀与筒身主体的内腔室连通。

优选的，所述模具头与过料筒皆呈锥形，所述模具头内腔与过料筒内腔连通，所述隔片的外表面均匀开设有通孔，所述筒身主体的内腔室通过通孔与模具头的内腔连通，过料孔的左侧口径大于右侧口径。

优选的，所述冷却段包括外筒和内筒，所述内筒的外表面套接有外筒，所述外筒和内筒之间均匀开设有冷却流道，所述冷却流道螺旋分布内筒上。

优选的，所述第一液冷组件包括液冷槽，所述液冷槽的内部固定有第一循环水泵，所述第一循环水泵的输出端与第一导管连接固定，所述第一导管背离第一循环水泵的一端连接有分流管，所述第一导管的数量有两个，两个所述第一导管分布在分流管的两侧，所述液冷槽通过第一导管与分流管连通。

优选的，所述流道控制组件包括进液管，所述进液管的顶端贯穿外筒并与外筒固定连接，所述进液管的底端固定有电磁阀，所述电磁阀的底端贯穿分流管并与分流管固定连接，所述冷却流道通过进液管与电磁阀连通，所述电磁阀内腔与分流管内腔连通。

基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置的工作方法，包括以下步骤：

S1.备料，取冷榨油豆粕25-40份，豌豆分离蛋白10-20份、大豆分离蛋白10-20份、火麻仁蛋白5-10份，谷朊粉5-10份、水25-45份、调味料1-5份，将其混合备用；

S2.将混合后的蛋白粉料通过进料斗加入筒身主体中，同时向进液斗内加水混合；

S3.启动电机和增压泵，电机驱动挤压螺杆旋转，使油豆粕和不同植物蛋白被挤压混合，增压泵将水增压后通过导水管排入筒身主体中，给油豆粕和不同植物蛋白提供水分，使油豆粕和不同植物蛋白充分混合；

S4.混合后的植物蛋白经冷却组件冷却后出料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及其制备方法减少了生产环节，降低了环境污染，大大提高经济效益。

（1）通过在筒身主体上安装有增湿机构，使原料在筒身主体内混合时，能通过增湿机构向筒身主体内提供水分，将冷榨油豆粕添加不同植物蛋白通过进料斗加入筒身主体中，再通过水润湿，使冷榨油豆粕和不同植物蛋白充分混合膨化，再经过锥型模具组件分流搓揉，使成品素肉有嚼劲，易复水，解决了双螺杆设备干法挤压对于含有油脂和纤维的原料不成形、不好加工的问题，同时解决了需要分离蛋白的步骤，达到减少生产环节，降低了环境污染，大大提高经济效益的效果。

（2）通过在过料筒的尾端安装有冷却组件，并在冷却段与第一液冷组件之间均匀安装有流道控制组件，每个流道控制组件能单独开合，每个流道控制组件又都与分流管连通，使冷却液的流动路径能灵活控制，调整内筒内的冷却距离，从而生产出不同口感的素肉。

附图说明

图1为本发明的结构整体示意图；

图2为本发明的结构局部剖视示意图；

图3为本发明图2中锥型模具组件的结构剖视示意图；

图4为本发明图2中冷却组件的结构剖视示意图；

图5为本发明图2中流道控制组件的结构剖视示意图。

图中：1、螺杆挤压机；11、筒身主体；12、电机；13、挤压螺杆；2、进料斗；3、增湿机构；31、增压泵；32、进液斗；33、导水管；34、单向阀；4、固定座；5、锥型模具组件；51、模具头；52、隔片；53、支撑锥；54、分料锥；55、缩径筒；6、过料筒；7、冷却组件；71、冷却段；711、外筒；712、内筒；713、冷却流道；72、第一液冷组件；721、液冷槽；722、第一循环水泵；723、第一导管；724、分流管；8、流道控制组件；81、进液管；82、电磁阀；9、第二液冷组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置及方法，包括螺杆挤压机1和进料斗2，螺杆挤压机1由筒身主体11、电机12和挤压螺杆13组成，电机12的输出端通过连轴器与挤压螺杆13连动，挤压螺杆13的外表面套设有筒身主体11，筒身主体11的一端设置有增湿机构3，筒身主体11的另一端固定有固定座4，固定座4的右侧设置有锥型模具组件5，锥型模具组件5包括模具头51，且模具头51与固定座4连接固定，模具头51的一端内嵌有隔片52，模具头51的另一端固定有过料筒6，隔片52的中心处抵触有支撑锥53，支撑锥53背离隔片52的一端抵触有分料锥54，且分料锥54的外表面均匀开设有过料孔用于植物蛋白混合物的通过，支撑锥53和分料锥54皆呈锥形，分料锥54的外周与模具头51的内壁相抵，分料锥54将模具头51内分为两个腔室，模具头51左侧腔室通过过料孔与右侧腔室连通，分料锥54的右侧抵触有缩径筒55，如图3所示，左侧腔室由支撑锥53、分料锥54和模具头51三者构成，支撑锥53、分料锥54和模具头51之间形成截面为三角的空腔用于对植物蛋白混合物进行二次挤压，本发明加工时以冷榨油豆粕为主要原料，分别添加豌豆分离蛋白、大豆分离蛋白、谷朊粉、火麻仁蛋白，并根据四种植物蛋白的不同属性，加工成不同口感的植物蛋白组织结构，根据需要调制不同的植物蛋白混合物，植物蛋白混合物进入空腔内先扩散，后续植物蛋白混合物继续进入充满空腔，形成压缩，且由于空腔内壁底部是三角形，使植物蛋白混合物呈三角形翻卷，再透过过料孔挤出在右侧空腔内进行三次混合挤压，产生反复搓揉的效果；

过料筒6的右侧设置有冷却组件7，冷却组件7包括冷却段71和第一液冷组件72，冷却段71与第一液冷组件72之间均匀设置有流道控制组件8，且冷却段71与第一液冷组件72之间通过流道控制组件8连通，第一液冷组件72工作能使冷却液注入冷却段71内循环冷却。

进一步的，如图1所示，筒身主体11的底部设置有第二液冷组件9，第二液冷组件9由水池、第二循环泵和第二导管组成，筒身主体11为双层结构，筒身主体11的内部设有两个腔室，挤压螺杆13位于内腔室，第二循环泵固定在水池内，第二导管分布在水池内部两侧，且第二循环泵的输出端通过第二导管与筒身主体11的外腔室连通，通过第二循环泵工作，将第二液冷组件9内冷却液通过左侧第二导管导入外腔室，在外腔室内循环流动对筒身主体11进行散热，再通过右侧第二导管回到水池内，形成循环。

进一步的，如图2所示，挤压螺杆13的外表面分布有内螺纹，且挤压螺杆13的左侧螺纹间距和右侧螺纹间距大小递减，使挤压力度逐渐增加，将油豆粕和不同植物蛋白逐渐增压混合膨胀，使水充分稀释残余油脂，筒身主体11的内腔室壁上分布有外螺纹，外螺纹与内螺纹配合，利用螺纹间挤压力能使油豆粕和不同植物蛋白混合膨胀。

进一步的，如图2-3所示，增湿机构3包括增压泵31，增压泵31设置于筒身主体11的一侧，增压泵31的输入端通过管道连接有进液斗32，增压泵31的输出端固定有导水管33，导水管33的底端固定有单向阀34，且单向阀34的底端固定在筒身主体11上，导水管33的内腔通过单向阀34与筒身主体11的内腔室连通，增压泵31用于为进液斗32内水进行增压，再通过导水管33流入筒身主体11内，单向阀34起到限制流向的作用，避免筒身主体11内水通过单向阀34回流到导水管33内。

进一步的，如图2-3所示，模具头51与过料筒6皆呈锥形，模具头51内腔与过料筒6内腔连通，隔片52的外表面均匀开设有通孔，筒身主体11的内腔室通过通孔与模具头51的内腔连通，过料孔的左侧口径大于右侧口径，使植物蛋白混合物素肉从左侧腔室进入右侧腔室被二次挤压，产生搓揉的效果。

进一步的，如图4所示，冷却段71包括外筒711和内筒712，内筒712的外表面套接有外筒711，外筒711和内筒712之间均匀开设有冷却流道713，冷却流道713螺旋分布内筒712上，使冷却液能在内筒712内螺旋流动，充分带走内筒712上的热量。

进一步的，如图4所示，第一液冷组件72包括液冷槽721，液冷槽721的内部固定有第一循环水泵722，第一循环水泵722的输出端与第一导管723连接固定，第一导管723背离第一循环水泵722的一端连接有分流管724，第一导管723的数量有两个，两个第一导管723分布在分流管724的两侧，液冷槽721通过第一导管723与分流管724连通，液冷槽721内冷却液通过第一循环水泵722工作增压，使冷却液通过第一导管723注入分流管724内。

进一步的，如图4-5所示，流道控制组件8包括进液管81，进液管81的顶端贯穿外筒711并与外筒711固定连接，进液管81的底端固定有电磁阀82，电磁阀82的底端贯穿分流管724并与分流管724固定连接，冷却流道713通过进液管81与电磁阀82连通，电磁阀82内腔与分流管724内腔连通，电磁阀82开启时，冷却液能在内筒712和分流管724之间流动。

基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置的工作方法，包括以下步骤：

S1.备料，取冷榨油豆粕25-40份，豌豆分离蛋白10-20份、大豆分离蛋白10-20份、火麻仁蛋白5-10份，谷朊粉5-10份、水25-45份、调味料1-5份，将其混合备用；

S2.将混合后的蛋白粉料通过进料斗2加入筒身主体11中，同时向进液斗32内加水混合；

S3.启动电机12和增压泵31，电机12驱动挤压螺杆13旋转，使油豆粕和不同植物蛋白被挤压混合，增压泵31将水增压后通过导水管33排入筒身主体11中，给油豆粕和不同植物蛋白提供水分，使油豆粕和不同植物蛋白充分混合；

S4.混合后的植物蛋白经冷却组件7冷却后出料。

工作原理：使用时，通过外接电源使该基于高湿挤压冷榨油豆粕的植物蛋白肉制备装置处于通电状态，再将油豆粕和不同植物蛋白通过进料斗2加入筒身主体11中，同时向进液斗32内加水，启动电机12和增压泵31，电机12驱动挤压螺杆13旋转，使油豆粕和不同植物蛋白被挤压混合，增压泵31将水增压后通过导水管33排入筒身主体11中，给油豆粕和不同植物蛋白提供水分，使油豆粕和不同植物蛋白充分混合。

混合好的植物蛋白混合物透过隔片52上的通孔进入模具头51内，再通过分料锥54上的过料孔分流后在缩径筒55内再度混合，达到对植物蛋白混合物搓揉的效果，使植物蛋白混合物冷却后更加劲道。

最后植物蛋白混合物通过过料筒6进入内筒712内，通过第一循环水泵722工作，使冷却液通过第一导管723流入分流管724内，再通过分流管724将冷却液分流到流道控制组件8内，通过流道控制组件8流入冷却流道713内，冷却液在冷却流道713内流动带走内筒712上的热量，使植物蛋白混合物在内筒712内冷却，最后从内筒712尾端挤出成型。

通过调整右侧不同位置流道控制组件8的开合，即可控制冷却液在冷却流道713内的出口位置，通过调整出口位置，能控制冷却液在冷却流道713内的冷却路径，如将五个流道控制组件8都关闭，那么冷却液到第五个就会通过流道控制组件8排入分流管724内再回流到液冷槽721内，从而缩短内筒712的冷却距离，植物蛋白混合物在高温时，内部蛋白还会改性，因此不同的冷却速度会生产处不同口感的素肉，通过调试能达到最佳的口感。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨再将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。