用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统的制作方法

1.本发明属于植物蛋白仿肉制品加工技术领域，涉及加工冷却环节，特别是涉及一种用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统。


背景技术：

2.目前，植物蛋白仿肉制品加工技术以及加工设备均已基本成熟。例如，申请号为cn201120248748.5的专利公开一种生产植物组织化蛋白的模具，其包括连接件、两块冷模板和两个可调整垫片，两块冷模板由上至下并排平行设置，两个可调整垫片并排平行设置在两块冷模板之间，两块冷模板、两个可调整垫片构成的空腔为冷却型腔，所述连接件的内腔与冷却型腔连通。该模具为组合式结构，可随意拆分，便于清理更换及维修，通过改变调整垫片的厚度和宽度可改变冷却型腔的尺寸。但是，该模具的缺点是冷却型腔内不能进行分段控温，只起到冷却作用，且不能进行温度控制，也不可以进行冷却区域的随时调整，从而使得植物蛋白仿肉制品的产品品质欠佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统，其能够实现分段控温，以解决上述现有技术存在的植物蛋白仿肉制品的产品品质欠佳的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统，包括：
6.成型模头，所述成型模头内部设置有用于植物蛋白原料成型的蛋白成型内腔，所述蛋白成型内腔的一端设置进料口，另一端设置出料口；
7.冷却套筒，所述冷却套筒可拆卸套装于所述成型模头的外部，且所述冷却套筒沿所述蛋白成型内腔内所述植物蛋白原料的流动方向设置有多个；任意一所述冷却套筒的筒壁内均设置有供冷却介质流动的冷却介质通道；
8.冷却介质控温装置，所述冷却介质控温装置能够向所述冷却介质通道输送所述冷却介质，并控制所述冷却介质的温度；任意一所述冷却套筒均与一所述冷却介质控温装置连接，且多个所述冷却套筒内所述冷却介质的温度，沿所述蛋白成型内腔内所述植物蛋白原料的流动方向依次减小。
9.可选的，所述成型模头的外壁面为圆柱面，所述蛋白成型内腔为与所述圆柱面同轴设置的圆柱形内腔或棱柱内腔。
10.可选的，所述蛋白成型内腔的沿其轴向的两端分别设置所述进料口和所述出料口，所述成型模头的设置所述进料口的一端用于连接挤压机，以向所述蛋白成型内腔内引入所述植物蛋白原料。
11.可选的，所述成型模头的设置所述进料口的一端通过腔体变径连接装置与所述挤压机连接；其中，所述腔体变径连接装置包括同轴设置的第一节筒和第二节筒，所述第一节筒的筒径小于所述第二节筒的筒径；所述第二节筒内沿其轴向开设有锥形进料腔，所述锥
形进料腔的小头端用于与所述进料口对接，所述锥形进料腔的大头端通过法兰盘与所述挤压机的原料出口对接；
12.所述第一节筒设置于所述第二节筒的远离所述法兰盘的一端，所述第一节筒内设置有贯穿其轴向两端的螺纹孔，用于和所述成型模头的设置所述进料口的一端螺纹连接。
13.可选的，所述锥形进料腔的小头端与所述进料口之间设置有食品级硅胶密封圈。
14.可选的，所述法兰盘与所述挤压机的所述原料出口之间设置有食品级硅胶密封垫圈。
15.可选的，任意一所述冷却套筒均为两片组合式冷却套筒，所述两片组合式冷却套筒包括第一冷却半筒和与所述第一冷却半筒可拆卸对接的第二冷却半筒；其中，
16.所述第一冷却半筒的筒壁设置有第一冷却介质通道，所述第一冷却介质通道的沿所述第一冷却半筒的轴向的两端分别设置有第一冷却介质进口和第一冷却介质出口；
17.所述第二冷却半筒的筒壁设置有第二冷却介质通道，所述第二冷却介质通道的沿所述第二冷却半筒的轴向的两端分别设置有第二冷却介质进口和第二冷却介质出口；
18.任意一所述冷却套筒中的所述第一冷却介质通道和所述第二冷却介质通道并联于同一所述冷却介质控温装置。
19.可选的，所述第一冷却半筒和所述第二冷却半筒的内壁均紧贴所述成型模头的外壁设置；所述第一冷却半筒和所述第二冷却半筒之间通过螺栓紧固连接。
20.可选的，任意一所述冷却套筒中所述第一冷却半筒上的所述第一冷却介质进口远离所述进料口设置，任意一所述冷却套筒中所述第一冷却半筒上的所述第一冷却介质出口远离所述出料口设置，以使所述第一冷却半筒内的所述冷却介质的流动方向与所述蛋白成型内腔内所述植物蛋白原料的流动方向相反；
21.任意一所述冷却套筒中所述第二冷却半筒上的所述第二冷却介质进口远离所述进料口设置，任意一所述冷却套筒中所述第二冷却半筒上的所述第二冷却介质出口远离所述出料口设置，以使所述第二冷却半筒内的所述冷却介质的流动方向与所述蛋白成型内腔内所述植物蛋白原料的流动方向相反。
22.可选的，所述冷却介质为冷却水或乙二醇。
23.可选的，所述冷却介质控温装置为循环水制冷机。
24.可选的，多个所述冷却套筒的轴向长度不完全相同。对应的，多个所述冷却套筒内的所述冷却介质通道的长度也不完全相同。
25.可选的，所述第一冷却半筒和所述第二冷却半筒均采用1070型铝合金材质加工而成。
26.可选的，所述成型模头采用304不锈钢材质加工而成。
27.可选的，所述腔体变径连接装置采用304不锈钢材质一体成型。
28.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
29.本发明提出的用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统，基于高水分纤维化植物蛋白需要较长的冷却行程，沿蛋白成型内腔内植物蛋白原料的流动方向依次设置有多个(至少两个)冷却套筒，且任意一冷却套筒由单独的冷却介质控温装置控制冷却温度，从而实现了冷却成型系统内整条冷却行程的分段控温，而且各冷却套筒内冷却介质的温度沿蛋白成型内腔内植物蛋白原料的流动方向依次减小，有利于植物蛋白原料在蛋白成型内腔内
边流动边冷却成型。同时，每个冷却套筒对应一段冷却区域，每个冷却区域的温度、跨度以及冷却位置可以随时调整，还可以根据不同蛋白产品的组织状态和产品品质，改变成型模头(蛋白成型内腔)的长度和控温区域的段数，可实现对植物蛋白仿肉制品产品品质的精准控制，达到提升植物蛋白仿肉制品的产品品质的目的。上述冷却成型系统适用于花生蛋白、大麦蛋白、亚麻籽蛋白、大豆蛋白以及豌豆蛋白等高水分(50％-70％的高水分含量)纤维化植物蛋白的冷却成型，实用性强。
30.此外，本发明提出的用于高水分纤维化植物蛋白的一些冷却成型系统中，任意一冷却套筒中冷却介质的流动方向设置为与蛋白成型内腔内植物蛋白原料的流动方向相反，二者逆流，冷却介质逐渐与温度更高的植物蛋白原料换热，有利于提升冷却介质对蛋白成型内腔内植物蛋白原料的冷却效果，进而提升植物蛋白仿肉制品产品品质。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例所公开的用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统的整体结构示意图；
33.图2为本发明实施例所公开的用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统的轴向剖视图；
34.图3为本发明实施例所公开的成型模头的结构示意图；
35.图4为本发明实施例所公开的腔体变径连接装置的侧视图；
36.图5为本发明实施例所公开的腔体变径连接装置的轴向剖视图；
37.图6为本发明实施例所公开的第一冷却半筒的横截面示意图；
38.图7为本发明实施例所公开的第一冷却半筒的轴向切面示意图；
39.图8为本发明实施例所公开的冷却介质控温装置的结构示意图。
40.其中，附图标记为：
41.100、用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统；
42.1、成型模头；11、蛋白成型内腔；12、进料口；13、出料口；
43.2、冷却套筒；21、冷却介质通道；22、第一冷却半筒；23、第二冷却半筒；24、第一冷却介质进口；25、第一冷却介质出口；26、第二冷却介质进口；27、第二冷却介质出口；
44.3、冷却介质控温装置；
45.4、腔体变径连接装置；41、第一节筒；42、第二节筒；43、锥形进料腔；44、法兰盘；45、螺纹孔；
46.5、食品级硅胶密封圈；
47.6、食品级硅胶密封垫圈。
具体实施方式
48.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。
49.本发明的目的之一是提供一种用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统，其能够实现分段控温，以解决现有技术存在的植物蛋白仿肉制品的产品品质欠佳的问题。
50.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
51.实施例一
52.如图1-图8所示，本实施例提供一种用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统100，包括成型模头1、冷却套筒2和冷却介质控温装置3，成型模头1内部设置有用于植物蛋白原料成型的蛋白成型内腔11，蛋白成型内腔11的一端设置进料口12，另一端设置出料口13；冷却套筒2可拆卸套装于成型模头1的外部，且冷却套筒2沿蛋白成型内腔11内植物蛋白原料的流动方向设置有多个；任意一冷却套筒2的筒壁内均设置有供冷却介质流动的冷却介质通道21；冷却介质控温装置3能够向冷却介质通道21输送冷却介质，并控制冷却介质的温度；任意一冷却套筒2均单独与一冷却介质控温装置3连接，且多个冷却套筒2内冷却介质的温度，沿蛋白成型内腔11内植物蛋白原料的流动方向依次减小。
53.本实施例中，成型模头1的外壁面为圆柱面，蛋白成型内腔11为与圆柱面同轴设置的圆柱形内腔或棱柱内腔，棱柱内腔可以是横截面为三角形、正方形、五边形或六边形的腔体。作为优选方式，蛋白成型内腔11设置为圆柱形内腔，可生成(成形)圆柱状高水分纤维化植物蛋白。蛋白成型内腔11两端贯穿成型模头1设置，如图2和图3所示，本实施例的成型模头1的轴向长度即蛋白成型内腔11的轴向长度。
54.本实施例中，蛋白成型内腔11的沿其轴向的两端分别设置进料口12和出料口13，成型模头1的设置进料口12的一端用于连接挤压机，以向蛋白成型内腔11内引入植物蛋白原料。
55.本实施例中，成型模头1的设置进料口12的一端通过腔体变径连接装置4与挤压机连接；其中，腔体变径连接装置4包括同轴设置的第一节筒41和第二节筒42，第一节筒41的筒径小于第二节筒42的筒径；第二节筒42内沿其轴向开设有锥形进料腔43，锥形进料腔43的小头端用于与进料口12对接，锥形进料腔43的大头端通过法兰盘44与挤压机的原料出口对接；第一节筒41设置于第二节筒42的远离法兰盘44的一端，第一节筒41内设置有贯穿其轴向两端的螺纹孔45，用于与成型模头1的设置进料口12的一端螺纹连接。实际操作中，成型模头1的设置进料口12的一端外周设置有与螺纹孔45匹配的外螺纹，腔体变径连接装置4整体通过第一节筒41与圆柱状的成型模头1螺纹连接。
56.本实施例中，锥形进料腔43的小头端与进料口12之间设置有食品级硅胶密封圈5。法兰盘44与挤压机的原料出口之间设置有食品级硅胶密封垫圈6。食品级硅胶密封圈5和食品级硅胶密封垫圈6均起密封作用，防止植物蛋白原料从挤压机向成型模头1内输送的过程中泄漏。
57.本实施例中，任意一冷却套筒2均为两片组合式冷却套筒2，两片组合式冷却套筒2包括第一冷却半筒22和与第一冷却半筒22可拆卸对接的第二冷却半筒23；其中，第一冷却半筒22的筒壁设置有第一冷却介质通道21，第一冷却介质通道21的沿第一冷却半筒22的轴
向的两端分别设置有第一冷却介质进口24和第一冷却介质出口25；第二冷却半筒23的筒壁设置有第二冷却介质通道21，第二冷却介质通道21的沿第二冷却半筒23的轴向的两端分别设置有第二冷却介质进口26和第二冷却介质出口27；任意一冷却套筒2中的第一冷却介质通道21和第二冷却介质通道21并联于同一冷却介质控温装置3。
58.本实施例中，第一冷却半筒22和第二冷却半筒23的内壁均紧贴成型模头1的外壁设置，即第一冷却半筒22和第二冷却半筒23的内壁均设置为半圆柱面，第一冷却半筒22和第二冷却半筒23上下对齐后，可通过螺栓紧固连接，以使其相对稳定的套设在成型模头1的外壁。
59.本实施例中，冷却套筒2内的冷却介质通道21基于第一冷却半筒22或第二冷却半筒23的轮廓开设，如图6和图7所示，冷却介质通道21在第一冷却半筒22或第二冷却半筒23内沿半筒的轴向和周向均匀分布，形成一个半圆柱面状的冷却面，第一冷却半筒22和第二冷却半筒23对接后，二者的冷却介质通道21也趋于对接，二者共同环覆在成型模头1的某节段外周，以对成型模头1的某节段均匀冷却。基于此，不同尺寸的冷却套筒2，其内冷却介质通道21的尺寸也不相同，尤其是轴向长度，各冷却套筒2内的冷却介质通道21的轴向长度变化与各冷却套筒2的轴向长度变化呈正相关，即冷却套筒2的轴向尺寸缩短(或者变长)，其内的冷却介质通道21的轴向长度也缩短(或者变长)，以此可调控成型模头1上各冷却区域(区段)的跨度。
60.本实施例中，多个冷却套筒2的轴向长度不完全相同，相应的多个冷却套筒2内的冷却介质通道21的轴向长度也不完全相同，以此灵活可调控成型模头1上各冷却区域(区段)的跨度。实际操作中，根据圆柱状放的成型模头1的实际轴向长度，可以在其外部安装多组冷却套筒2，每组冷却套筒2可以根据需要独立设置温度，并且冷却位置可以进行随时调整，实现冷却成型系统的分段控温。
61.本实施例中，任意一冷却套筒2中第一冷却半筒22上的第一冷却介质进口24均远离进料口12设置，任意一冷却套筒2中第一冷却半筒22上的第一冷却介质出口25均远离出料口13设置(即任意一冷却套筒2中的第一冷却介质进口24与进料口12之间的距离均大于第一冷却介质出口25与进料口12之间的距离)，以使第一冷却半筒22内的冷却介质的流动方向与蛋白成型内腔11内植物蛋白原料的流动方向相反；任意一冷却套筒2中第二冷却半筒23上的第二冷却介质进口26均远离进料口12设置，任意一冷却套筒2中第二冷却半筒23上的第二冷却介质出口27均远离出料口13设置(即任意一冷却套筒2中的第二冷却介质进口26与进料口12之间的距离均大于第二冷却介质出口27与进料口12之间的距离)，以使第二冷却半筒23内的冷却介质的流动方向与蛋白成型内腔11内植物蛋白原料的流动方向相反。安装时，将冷却套筒2中的冷却介质进口远离进料口12设置，可使冷却套筒2中冷却介质的流动方向设置为与蛋白成型内腔11内植物蛋白原料的流动方向相反，二者逆流，冷却介质逐渐与温度更高的植物蛋白原料换热，有利于提升冷却介质对蛋白成型内腔内植物蛋白原料的冷却效果，进而提升植物蛋白仿肉制品产品品质。
62.本实施例中，冷却介质可为冷却水或乙二醇。实际操作中，乙二醇的冷却效果更好。
63.本实施例中，冷却介质控温装置3优选为现有的循环水制冷机。循环水制冷机可将恒温的冷却水或乙二醇分别从同组冷却套筒2中的第一冷却介质进口24和第二冷却介质进
口26注入两半筒内的冷却介质通道21，再分别从第一冷却介质出口25和第二冷却介质出口27流回循环水制冷机，冷却水或乙二醇在循环水制冷机内被降至设定温度后再重新注入冷却套筒2，往复循环，实现对圆柱状的成型模头1的温度控制。上述循环水制冷机为一种现有制冷设备，其具体结构和工作原理在此不再赘述。
64.本实施例中，第一冷却半筒22和第二冷却半筒23均优选采用1070型铝合金材质加工而成。
65.本实施例中，成型模头1优选采用304不锈钢材质加工而成。
66.本实施例中，腔体变径连接装置4优选采用304不锈钢材质一体成型。
67.本实施例的用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统100，可根据成型模头1的实际(轴向)长度，在其外部安装多组上下组合式的冷却套筒2，每组冷却套筒2可以根据需要独立设置温度，并且冷却位置可以进行随时调整，实现冷却成型系统的分段控温；同时还可以根据不同产品(不同类型植物蛋白)的组织状态和产品品质，改变模具(成型模头1)的长度和控温区域的段数，实现对高水分纤维化植物蛋白仿肉制品的产品品质进行精准控制。
68.(一)下面以冷却套筒2设置等长两组，生产圆柱状的高水分纤维化豌豆蛋白仿肉制品为例对本实施例上述冷却成型系统的工作过程做具体说明。其中，两组冷却套筒2的轴向长度之和等于成型模头1的轴向长度(或因两组冷却套筒2之间存在间隙使得两组冷却套筒2的轴向长度之和略小于成型模头1的轴向长度)。
69.腔体变径连接装置4与挤压机(现有设备，图中未示出)的出料口相连接，中间放置食品级硅胶密封垫圈6保持密封性，植物蛋白原料在挤压机内受到高温高压高剪切作用，呈现熔融状态，随后经腔体变径连接装置4的锥形进料腔43被压缩进入到圆柱状的蛋白成型内腔11内。同时，冷却介质控温装置3将恒温的冷却水注入到上下组合式的冷却套筒2内，两组冷却套筒2中，靠近进料口12的一组冷却套筒2内，冷却水保持恒温80℃～100℃，远离进料口12的一组冷却套筒2内，冷却水保持恒温40℃～60℃，且两组冷却套筒2均紧贴成型模头1的外壁设置。由于外部冷却套筒2内冷却水的冷却作用，越靠近蛋白成型内腔11腔壁的外层物料流动速率越慢，相对而言，越远离蛋白成型内腔11腔壁的中间物料流动速率越快，从而使得植物蛋白原料在从蛋白成型内腔11的进料口12流至出料口13的过程中，发生层流现象，使最终整体呈圆柱状的物料出现层状纤维结构(由内至外，层层叠套)，完成对植物蛋白原料的冷却成型。
70.(二)下面以冷却套筒2设置等长三组，生产圆柱状的高水分纤维化豌豆蛋白仿肉制品为例对本实施例上述冷却成型系统的工作过程做具体说明。其中，三组冷却套筒2的轴向长度之和等于成型模头1的轴向长度(或因三组冷却套筒2之间存在间隙使得三组冷却套筒2的轴向长度之和略小于成型模头1的轴向长度)。
71.腔体变径连接装置4与挤压机(现有设备，图中未示出)的出料口相连接，中间放置食品级硅胶密封垫圈6保持密封性，植物蛋白原料在挤压机内受到高温高压高剪切作用，呈现熔融状态，随后经腔体变径连接装置4的锥形进料腔43被压缩进入到圆柱状的蛋白成型内腔11内。同时，冷却介质控温装置3将恒温的乙二醇注入到上下组合式的冷却套筒2内，三组冷却套筒2中，靠近进料口12的一组冷却套筒2内，乙二醇保持恒温80℃～100℃，靠近出料口13的一组冷却套筒2内，乙二醇保持恒温10℃以下，中间冷却套筒2内的乙二醇则保持
恒温40℃～60℃，且三组冷却套筒2均紧贴成型模头1的外壁设置。由于外部冷却套筒2内冷却水的冷却作用，越靠近蛋白成型内腔11腔壁的外层物料流动速率越慢，相对而言，越远离蛋白成型内腔11腔壁的中间物料流动速率越快，从而使得植物蛋白原料在从蛋白成型内腔11的进料口12流至出料口13的过程中，发生层流现象，使最终整体呈圆柱状的物料出现层状纤维结构(由内至外，层层叠套)，完成对植物蛋白原料的冷却成型。其中，三组冷却套筒2下的冷却行程较长，且最后一组冷却套筒2内的冷却温度达到10℃以下，更加有利于提高层状纤维结构层与层之间的结构致密性，成形品质更佳。
72.本实施例提出的用于高水分纤维化植物蛋白的冷却成型系统，基于高水分纤维化植物蛋白需要较长的冷却行程，沿蛋白成型内腔内植物蛋白原料的流动方向依次设置有多个(至少两个)冷却套筒，且任意一冷却套筒由单独的冷却介质控温装置控制冷却温度，从而实现了冷却成型系统内整条冷却行程的分段控温，而且各冷却套筒内冷却介质的温度沿蛋白成型内腔内植物蛋白原料的流动方向依次减小，有利于植物蛋白原料在蛋白成型内腔内边流动边冷却成型。同时，每个冷却套筒对应一段冷却区域，每个冷却区域的温度、跨度以及冷却位置可以随时调整，还可以根据不同蛋白产品的组织状态和产品品质，改变成型模头(蛋白成型内腔)的长度和控温区域的段数，可实现对植物蛋白仿肉制品产品品质的精准控制，达到提升植物蛋白仿肉制品的产品品质的目的。上述冷却成型系统适用于花生蛋白、大麦蛋白、亚麻籽蛋白、大豆蛋白以及豌豆蛋白等高水分纤维化植物蛋白的冷却成型，实用性强。
73.需要说明的是，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，因此旨在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。
74.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。