一种面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置

1.本实用新型属于植物蛋白肉制造领域，涉及一种面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置。


背景技术：

2.随着全球人口的增长，人类对于动物肉类这一人体蛋白质主要来源需求不断增加，致使动物肉类消费量大，导致传统畜牧业养殖的规模也不断扩大。而目前畜牧养殖已经成为了资源消耗和环境污染等全球化问题的主要来源。以植物提取物质为主要营养成分的人造肉对于实现碳达峰碳中和目标具有重大意义。植物蛋白人造肉是以大豆、小麦、豌豆等从植物中提取的蛋白质为主要原料，添加脂质、维生素、糖类等人体所需营养成分以及调味剂、粘结剂、着色剂等添加剂，利用挤压、剪切等工艺技术方法，实现对蛋白质的热剪切和压力等作用，使蛋白质发生重组，生成类似于动物肉类的组织。
3.挤出机依据机头料流方向以及螺杆中心线的夹角，可以将机头分成直角机头和斜角机头等，螺杆挤出机是依靠螺杆旋转产生的压力及剪切力，能使得物料可以充分进行塑化以及均匀混合，通过口模成型，双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的，由于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点，目前已经广泛应用于挤出制品的成型加工。但是，现有的双螺杆挤出机使用时结构复杂，且不方便进行下料，需要人工将原料按配比混合后加入挤出机；此外，直接添加原料可能会造成混合不均匀的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置，具备自动按比例加料，自动混合，且能够分批次加入辅料，以保证部分原料不在挤压机高温高剪切环境中变质，能够自动梯度控制蛋白质组织化各阶段温度等优点，以解决上述背景技术中提出现有的双螺杆挤压机使用时结构复杂、不方便进行下料、原料混合不均匀等问题。
5.为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
6.本实用新型提供一种面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置，包括驱动电机、搅拌器、挤压机和混匀器，挤压机的传动端与驱动电机相连、进料端与搅拌器相连、出料端与混匀器相连。
7.进一步，搅拌器的顶部设置进料斗，其底部呈斗状并设置下料管，下料管的出口设置电磁阀。
8.进一步，挤压机上设置环形加热板。
9.进一步，挤压机上并靠近出料端缠绕有冷却介质管道，冷却介质管道连接有循环泵。
10.进一步，搅拌器和混匀器均设置带调速电机的搅拌轴，搅拌轴包括横向搅拌杆、螺
旋搅拌叶，横向搅拌杆设为纵向平行布置的多根，各横向搅拌杆末端连接螺旋搅拌叶。
11.进一步，搅拌器、混匀器均通过管道连接有多个并带有计量泵的料筒。
12.进一步，挤压机内设置同向啮合的双螺杆，双螺杆上设置捏合块，且单个螺杆设为四段式螺纹结构，第一段螺纹采用单头变导程螺纹，第二段螺纹采用单头同导程螺纹，第三段螺纹采用双头螺纹，第四段螺纹采用反向双头螺纹。
13.进一步，挤压机与驱动电机之间设置减速箱，减速箱为五轴同向传动变速箱，由箱体以及设于箱体内的输入轴、传动轴和输出轴组成，传动轴和输出轴均设为两根，并相对于输入轴呈对称布置，输入轴上所设的主动齿轮啮合传动于两根传动轴上各自所设的传动大齿轮，两根传动轴上所设的传动小齿轮分别啮合传动于两个输出轴上所设的从动齿轮，两根输出轴分别对应连接挤压机的双螺杆。
14.本实用新型的技术效果在于：
15.本实用新型提及的面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置，采用多级混合结构，使原料分批加入，防止部分原料在挤压过程中会失效，而放置在挤压段结束后加入，从而有效的解决了蛋白质组织化过程中部分物质破坏的问题，并可以实现连续加料，节省了人力物力；同时，采用双螺杆挤压机，有益于蛋白质组织化效果。
16.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
17.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
18.图1为本实用新型中面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置的结构示意图；
19.图2为图1的俯视示意图；
20.图3为搅拌器的侧面示意图；
21.图4为混匀器的侧面示意图；
22.图5为减速箱的内部结构示意图；
23.图6为挤压机的双螺杆结构示意图；
24.图7为搅拌轴的结构示意图。
25.附图标记：
26.驱动电机1，减速箱2，计量泵3，料筒4，下料管5，调速电机6，搅拌轴7，搅拌器8，进料斗9，挤压机10，环形加热板11，冷却介质管道12，循环泵13，混匀器14，双螺杆15；
27.输入轴2a，主动齿轮2b，传动轴2c，输出轴2d，从动齿轮2e，传动小齿轮2f，传动大齿轮2g；
28.电磁阀5a；
29.横向搅拌杆7a，螺旋搅拌叶7b；
30.捏合块15a，第一段螺纹15b，第二段螺纹15c，第三段螺纹15d，第四段螺纹15e。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
32.如图1-7所示，本实施例提供的一种面向植物蛋白肉制造的植物蛋白组织化预处理装置，包括驱动电机1、搅拌器8、挤压机10和混匀器14，该挤压机10的传动端与驱动电机1相连、进料端与搅拌器8相连、出料端与混匀器10相连；搅拌器8用于组织化蛋白主要原料如植物蛋白、脂质、盐和水等的均匀混合，挤压机10用于将搅拌器混合后的蛋白质等原料加压、加热、剪切组织化；混匀器14用于辅助添加植物色素、氨基酸、维生素、抗氧化物、营养酵母、香料等对温度和压力敏感的原料，以与组织化蛋白混合，并最终制造出植物蛋白肉。使用时，搅拌器将部分植物蛋白质原料混合均匀后，形成植物蛋白浆并下料至挤压机中，而挤压机在驱动电机的带动下，对植物蛋白浆进行加热加压剪切的组织化化处理，使得植物蛋白质在挤压机中充分组织化，得到熔融植物蛋白浆并输向混匀器，而混匀器通过辅助添加碳水化合物溶液和风味色素溶液等进行植物蛋白糊调质处理，使之组织化效果更好，再由其向后续工序传输，以最终形成植物蛋白肉产品。
33.具体的，搅拌器8的顶部设置进料斗9，用于粉料的进入，其底部呈斗状并设置与挤压机10的进料端连接的下料管5，且下料管5的出口设置电磁阀5a；搅拌器8还通过管道(未标识)连接有两个并带有计量泵3的料筒4。搅拌器8的罐体外壁还可以安装有加热电阻丝(未画出)，在搅拌的同时对电阻丝通电，加热原料。这样，搅拌器8可将由进料斗9进入的粉料(如植物蛋白)及由计量泵3从料筒4内抽取的液体原料(如脂质、水)进行混合均匀、预热及预搅拌充分的糊状蛋白质等原料通过下料管5下方的电磁阀5a流入挤压机10的进料端。而挤压机10下方设置底座(未标识)，其上的中间段外壁安装有环形加热板11及靠近出料端安装有冷却介质管道12，且冷却介质管道12连接有循环泵13，冷却介质管道12中流通的冷却介质可以为水、空气等，用于对挤压机在蛋白质等加热组织化后适当降温。挤压机10通过设置六个独立环形加热板11和一组冷却介质管道12，在蛋白质组织化加工过程中，可以根据挤压机上安装的温度传感器分别控制各环形加热板的加热温度，如该挤压机10的设置参数可为：喂料速度为10-20kg/h，转速为100-170r/min，六个独立环形加热板11所形成的区域i温度为20℃，区域ⅱ温度为50℃，区域ⅲ温度为80℃，区域ⅳ温度为110℃，区域
ⅴ
温度为150℃，区域ⅵ温度为170℃，而冷却介质管道12所形成的区域ⅶ温度为150℃；以调控蛋白质各阶段组织化的加热温度，确保蛋白质组织化效果，并形成熔融的组织化蛋白由其出料端进入到混匀器14中，而该混匀器14也通过管道连接有多个并带有计量泵3的料筒4，以在接收挤压机10送入的熔融的组织化蛋白同时，再辅助加入植物色素、氨基酸、维生素等原料，以免造成原料的破坏，影响最终产品的质量；该混匀器14的本体外壁还可以安装有加热电阻丝(未画出)，在搅拌的同时对电阻丝通电，保温原料；并在其内实施混合搅拌工作后，再向后续工序输出，以最终获取植物蛋白肉的生产制造。
34.在本实施例中的搅拌器8和混匀器14均设置带调速电机6的搅拌轴7，该搅拌轴7包括横向搅拌杆7a、螺旋搅拌叶7b，横向搅拌杆设为纵向平行布置的多根，各横向搅拌杆末端连接螺旋搅拌叶。该搅拌轴结构能够实现对原料实施充分混匀。
35.在本实施例中的挤压机10内设置同向啮合的双螺杆15，该双螺杆15上设置两组夹角为45
°
的捏合块15a，且单个螺杆设为四段式螺纹结构，第一段螺纹15b采用单头变导程螺纹，第二段螺纹15c采用单头同导程螺纹，第三段螺纹15d采用双头螺纹，第四段螺纹15e采用反向双头螺纹。这样，变导程螺杆具有良好的混合输送和压缩效果，捏合块和双头螺纹能够提供更大的剪切力，反向螺纹用于提供高压的剪切环境，通过螺纹的配合，可以很好提高组织化的效果。
36.在本实施例中的挤压机10与驱动电机1之间设置减速箱2，该减速箱2为五轴同向传动变速箱，由箱体以及设于箱体内的输入轴2a、传动轴2c和输出轴2d组成，传动轴2c和输出轴2d均设为两根，并相对于输入轴2a呈对称布置，输入轴2a上所设的主动齿轮2b啮合传动于两根传动轴2c上各自所设的传动大齿轮2g，两根传动轴2c上所设的传动小齿轮2f分别啮合传动于两个输出轴2d上所设的从动齿轮2e，两根输出轴2d分别对应连接挤压机10的双螺杆15。
37.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。