CN103271218A - 植物拉丝蛋白生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种植物拉丝蛋白生产方法，包括：步骤S01：将物料以预定的速率投入到料仓中；步骤S02，所述原料从料仓以基本上均匀质量进入到预调质器；步骤S03，在预调质器中，按比例均匀地添加水和辅料，并通过搅拌和蒸汽熟化处理，使得物料在预调制器的出口端达到预定的含水量和30-60%的熟化度；步骤S04，在主机筒中，对前述物料进行连续地挤压处理并形成流体，其中物料中大豆蛋白的原分子链被打破，由此形成小分子基团的蛋白质；步骤S05，在整流腔中，对流体中小分子基团的蛋白质的分子链进行重组，由此大豆蛋白与物料中的其他物质形成新的分子链。

Description

植物拉丝蛋白生产方法

技术领域

本发明涉及用于食品加工的领域，具体地涉及一种利用包括低温豆粕的物料进行挤压膨化加工，并生产出膨化食品的工艺。

背景技术

膨化设备和工艺常用于例如加工日常生活中的大米、玉米、大豆、小麦等，其主要的工作原理就是机械能转变成热能，用机器转动的时候产生的热量将食品挤压熟。经过膨化生产的食品最明显的特点就是体积变大。现有的膨化机设备一般可分为几类：（一）：谷物膨化机，其主要用来膨化玉米、黄米等杂粮谷物; (二)面粉膨化机,其主要是用来膨化小麦白面粉，这种膨化机有称之为香酥果机; (三)豆粕膨化机,其主要是膨化豆粕使用; (四)饲料膨化机,主要用来膨化鱼、虾、宠物食品等特种养殖用颗粒饲料的生产。

其中，谷物膨化工艺或面粉膨化工艺，是以大米、玉米、高粱米、黄米等为原料，并可添加各种调料，利用自身发热能将原物膨化成90倍以上膨化果。例如玉米膨化机启用动力后加入原料就可生产出空心棒形、花生形、饼干形形、小米花形、麻花形、小麻花形、梅花形等各种形状各异的膨化果。面粉膨化机配上模具可加工五角星形、四方形、绿豆形、菱形、锅巴形、火柴盒形等膨化果，膨化出的产品形状多样化，并具有自断成形装置。例如玉米膨化机每小时产量25-50公斤，同时膨化出的玉米花型可按需制作。 

其中，饲料膨化机可以为单螺杆挤压式膨化机，其主要用于食品膨化、畜禽饲料或用于膨化单一原料，也可做为植物油脂及饮用酒生产中原料的预处理；另外，其也可以是双螺杆挤压式膨化机，主要用于高档水产料，宠物料的生产加工，特别是粘性大的物料加工。

一般地，现有的各种膨化机包括：（1）螺杆，作为膨化机主要的部件，表示螺杆结构的参数有直径、螺距、根径、螺旋角和叶片断面结构。挤压部件的长径比以及螺杆与膨化腔体内壁的间隙对膨化机的性能也有很大的影响。（2）出料模，是产品通过膨化机的最后部件，对产品的形状、质地、密度、外观、特点以及膨化机的生产量有很大影响。（3）轴承箱部分主要由轴承箱体、主轴、轴承、轴套、端盖。（4）机油过滤冷却系统，主要由油泵、冷却器、滤油器、阀门、连接管件等组成。

具体而言，例如第200610039218.3 号中国专利申请公开了一种由江苏牧羊集团有限公司提出的“挤压式膨化装置”，其包括：挤压腔体，挤压腔体内装有与挤压腔相配合的挤压螺杆，挤压螺杆的排出端设有与挤压腔体相连的稳流挤出件，稳流挤出件上设有与挤压螺杆同轴设置的挤压孔，所述的稳流挤出件一侧设有挤压喷嘴，一由电机带动的切到平贴在挤压喷嘴外侧，所述稳流挤出件和挤压喷嘴之间设有轴向相连的热交换器和汇流件，汇流件上设置有与挤压喷嘴相连的汇流孔，热交换器包括若干平行穿过壳体的换热管，换热管和壳体之间密封连接，壳体上设有冷媒进口和冷媒出口，每一换热管两端分别接通挤压孔和汇流孔。

该挤压式膨化装置如图1所示：1为挤压螺杆，2为挤压腔，3为挤压腔体，4为稳流挤出件，5为上活塞，6为下活塞，7为行程调节杆，8为挤压孔，9为指示标尺，10为壳体，11为温度传感器，12为冷媒出口，13为换热管，14为冷媒进口，15为冷媒流量控制阀，16为控制计算机，17为汇流件，18为汇流孔，19为挤压喷嘴，20为切刀，21为电机。

如上所述，现有技术的挤压膨化机设备和工艺主要用于处理饲料级的膨化产品，以及用于生产谷物类的膨化产品。对于富含蛋白质的豆粕，现有的膨化设备主要涉及用于加工高温粕。高温粕即大豆经过高温挤压后脱油后产生的豆粕。使用高温粕存在缺陷，例如高温粕内含有较多的毒素，从而使得产品不能用于人类食品。

由此，现有技术中，缺少可用于高效率地生产安全和高品级的豆制食品的膨化工艺，更不必说能够生产出具有一定组织纤维结构产品的工艺。

发明内容

为克服现有技术的缺陷和弥补不足，本发明提出了一种用于通过加工低温粕来生产富含豆质蛋白的产品的方法。

本发明提出了一种挤压膨化设备，用于加工含有低温粕的物料，其包括：预膨化料仓，用于装入物料，并使物料以相等的比重均匀地进入喂料器中；喂料器，其进料端连接所述预膨化料仓的出料口，其出料端接差速预调质器的进料口；差速预调质器，包括圆筒，该圆筒内部安装两根配有桨叶的搅拌轴；主机筒，包括配有内衬的套筒，套筒可以通水冷却和通蒸汽保温，所述主机筒内部安装有两根主轴，该主轴的长径比可以在7.5:1至 37.5:1之间调整; 主驱动结构，包括一根输入轴和至少两根输出轴，其将输入轴的转速按比例减至输出轴的转速，同时使至少两个输出轴同向旋转。所述设备还包括整流腔，其包括增压环、直流筒和导料锥；所述整流腔的物料接触部分由食用级耐高温的高分子材料制成；所述增压环的内径和所述直流筒的体积按物料流量调整大小，由此使产品的组织化程度更好。进一步地，根据本发明的实施例，所述挤压膨化设备还包括：成型模板，其使得物料按规格成型；另外，成型模版的总开孔面积限制主机筒中物料所受到的挤压机械能。其中所述成型模板为平模或环模，用于使物料按成品规格成型。另外，所述设备还包括：切刀，其由电机驱动，根据需求将经成型模版出来的产品切削成分段。

另外，在本发明中，所述差速预调质器，包括圆筒，圆筒内部安装有两根各配有多个桨叶的搅拌轴，所述两个搅拌轴的转速分别为100转/分和200转/分；以及在所述差速调质器中，在圆筒上设置有注水孔、加料孔和加汽孔，用以添加水、蒸汽或油脂、肉浆或颜料等，其中通过混合，使得物料以在60 - 100oC范围内的一定温度和水分含量均匀地进入主机筒中，并且使得此时物料的熟化度达到30-35%。优选地，所述差速预调质器的两根搅拌轴上各配有60个桨叶。以及所述桨叶的角度或长度是可调的。

根据本发明的一个实施例，所述主机筒的主轴上安装有不同螺距的圆形螺旋、方形螺旋、三角螺旋或不同长度的剪力环，由此可通过调整螺旋的外形和螺旋配置，改变机械能的输入。

另外，本发明提出了一种利用低温粕制造拉丝蛋白的方法，包括：

步骤S01：将物料以预定的速率投入到料仓中；步骤S02，所述原料从料仓以基本上均匀质量进入到预调质器；步骤S03，在预调质器中，按比例均匀地添加水和辅料，并通过搅拌和蒸汽熟化处理，使得物料在预调制器的出口端达到预定的含水量和30-60%的熟化度；步骤S04，在主机筒中，对前述物料进行连续地挤压处理并形成流体，其中物料中大豆蛋白的原分子链被打破，由此形成小分子基团的蛋白质；步骤S05，在整流腔中，对流体中小分子基团的蛋白质的分子链进行重组，由此大豆蛋白与物料中的其他物质形成新的分子链。

其中，本发明的方法在所述步骤S01之前，还包括：提供物料，所述物料包括低温脱脂豆粉，以及所述物料经粉碎预处理，并形成平均颗粒度在100目以下的物料粉末。另外，所述物料中还包括下述材料中的一种或多种：分离蛋白、小麦面筋、淀粉；浓缩蛋白和淀粉；花生粕、菜籽粕；芝麻粕；蚕豆粉；青豆粕；上述原料的混合物。 其中，所述物料中，低温脱脂豆粉的占比大于65%，优选地大于75%，更优选地大于80%；和/或 尺寸在100目以下的物料占比达到85%以上。其中，在步骤S01中的提到的所述物料中，小麦面筋的比例为1-10%，优选地为3-8%。

其中，该方法还包括步骤S06，在成型模具中，前述的流体经降温、降压，膨化并成型；及在所述成型的过程中，形成产品的纤维/组织结构。其中，该方法还包括：步骤S07，根据预定的尺寸标准，对膨化后的样品进行切割。 其中，该方法还包括：步骤S08，利用干燥装置，对前述生产出的膨化产品进行干燥处理。

另外，在所述步骤S03中，添加辅料包括：添加油脂、肉浆或颜料中的一种或多种；以及所述物料在预调质器中的停留时间达到60-600秒，优选地达到150-450秒，更优选地达到300-400秒。所述步骤S04，在主机筒中，通过两根长达1.8-2.8米的轴对物料施加机械作用力，包括进行挤压、剪切和搓揉，由此打破物料中大豆蛋白的长分子链，形成小分子基团的蛋白质。   

由此，本发明另一方面还涉及通过上述方法所生产出的产品。

本发明的有益之处在于，本发明通过挤压膨化设备使用低温粕生产拉丝蛋白，其利用了低温粕来生产出可用于食品级应用的植物蛋白产品，避免了使用高温粕可能存在的安全隐患。低温豆粕中的豆类蛋白经过搅拌、粉碎、破链后，与其他物料相结合，形成新的分子物质，并经过成型后生成可具有特定形状和口味的豆质食品。本发明的挤压膨化设备和工艺，可高效地生产出安全、高品质的豆质食品，代替高蛋白高脂肪的肉类食品，为绿色健康餐饮提供了新的途径。

附图说明

参照在下面的说明书中以示例的方式描述的实施方式以及参照所述附图，本发明的这些及其他方面将变得显而易见，并且将被进一步说明，在所述附图中： 

图1所示为根据现有技术的一种挤压膨化设备的结构示意图；

图2所示为根据本发明的挤压膨化设备的结构示意图；

图3 所示为根据本发明的利用低温粕制造拉丝蛋白的方法的流程图；

不同的附图中的对应元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

本发明中，所使用的初级物料一般需经过预粉碎加工处理，使得物料的平均颗粒度小于300目，优选小于100目，其中初级物料中主要包括低温豆粕。根据本发明，用于生产食品级拉丝蛋白的原料可以是：低温脱脂豆粉（白豆片、低温粕等）；分离蛋白、小麦面筋、淀粉（小麦淀粉或玉米淀粉）；浓缩蛋白和淀粉（小麦淀粉或玉米淀粉）；花生粕，菜籽粕；芝麻粕；蚕豆粉；青豆粉等。其中，所述物料中，低温脱脂豆粉的占比大于65%，优选地大于75%，更优选地大于80%；和/或，尺寸在100目以下的物料占比达到85%以上。其中，在步骤S01中的提到的所述物料中，小麦面筋的比例为1-10%，优选地为3-8%。

参见附图2所示，根据本发明的挤压膨化设备200，可操作用于加工包括例如低温豆粕的物料并生产出食品级的豆质品。具体地，本发明的挤压膨化设备包括：预膨化料仓201，用于装入物料，所述预膨化料仓应可使得物料以等比重均匀地进入喂料器中；喂料器202，其进料端连接所述预膨化料仓的出料口，且其出料端连接差速预调质器的进料口；差速预调质器203，包括圆筒，内部安装两根配有桨叶的搅拌轴；主机筒204，包括配有内衬的套筒，套筒加工有夹套，可以通水冷却，也可以通蒸汽保温，所述主机筒内部安装有两根主轴，该主轴的长径比可以在7.5:1至 37.5:1之间调整；主驱动结构205，包括一根输入轴和两根输出轴，其将输入轴的转速按比例减至输出轴的转速，同时使输出的两个轴同向旋转；整流腔206，包括增压环、直流筒和导料锥。另外，所述预膨化料仓可配有破拱装置，以及可安装有料位器，以使物料以相等比重均匀地进入下面的喂料器中。

又如图2所示，所述进料器202的进料端连接所述预膨化料仓201的出料口，而其出料端连接所述差速预调质器203的进料口。其中，在进料器的内部安装有输送螺旋，可通过控制器控制它的转速。例如，当物料在预膨化仓中达到高料位时，此时物料密度较重，输送螺旋转速较慢；而在物料位于低料位时，物料密度较轻，为了保持稳定的喂料量，输送螺旋的转速会加快，这样，此喂料器在一定范围内可以精确地调整喂料量，使进入该差速预调质器的物料均匀。例如，通过传感器和控制系统的调整，喂料器的喂料精度可在千分之一以内。

在本发明中，所述差速预调质器，可由两个圆筒焊接而形成圆形腔体，在其内部安装两根各配有60-80个桨叶的搅拌轴，这两个搅拌轴的转速分别在100 - 500和200 - 1000转/分之间可调。另外，根据本发明的构思，通过调整桨叶的倾斜角度，可调节物料在调质器中的停留时间，并使得物料在此处的最长停留时间可达600秒，但不小于60秒，优选地达到150-450秒，更优选地达到300秒。其中，两根搅拌轴的差速转动是为了增强物料在调质器中的混合强度。同时，在调质器的腔体上，分设有多个进水孔、进汽孔、进辅料孔等，以可按比例均匀地添加水、蒸汽、油脂、肉浆或颜料等。在此处的调质器中，通过强力搅拌混合，物料以及水分含量得以一定的温度（60 - 100oC）均匀地进入与之连接的主机筒中，且使得物料的熟化度可达到30-60%。

其中，在本发明中，所述主驱动机构，包括齿轮箱，其具有一根输入轴，两根输出轴，将输入轴的转速按比例减至输出轴的转速，同时使输出的两个轴通向旋转。其中，齿轮箱按如下要求加工:

输入转速：900RPM，1500 RPM，2000RPM

输出转速：334RPM，557RPM，742RPM

最大轴间压力：75 - 125 Bar

输出扭矩：2 X 1925 Nm – 2X2500 Nm

输出功率：263 kW – 400kW

输出轴中心距：2.756”(70 mm)–5.906”(150 mm)。

按上述要求配置的齿轮箱可以外接长径比最大为37.5:1的轴。电机最大可以配置400kW四级变频电机。

又有参见图2所示，根据本发明的挤压膨化设备200，其主机筒部分204，具有配有内衬的套筒，套筒可以通水冷却，也可以通蒸汽保温。在其内部安装有两根主轴，主轴的长径比可以在7.5:1至 37.5:1之间调整。在主轴上按剪切力的不同可以分别安装不同螺距的圆形螺旋、方形螺旋、三角螺旋和不同长度的剪力环，用以针对不同的物料和不同的成品规格要求提供不同的机械能。在此，可以通过调整螺旋的外形和螺旋配置，改变机械能输入的多少，而不必用传统的调整长径比的方式来实现，其中在此主轴螺旋配置上，安装最佳3-8倍直径长度的异形螺旋，如方形螺旋和三角螺旋。此长度可以在5 – 7倍直径间选择。另外，在本发明的挤压膨化设备中，包括整流腔，由增压环、直流筒和导料锥组成，同物料接触部分全部由食用级耐高温的高分子材料制成。增压环的内径和直流筒的体积按物料的流量调整大小，目的是使产品的组织化更好。（增压环的内径和直流筒的体积均同产量和模板的总开孔面积有关，最佳值是增压环开孔面积是模板总面积的1/2，可以在1/3–1/2之间浮动。例如当小时产量为1吨时，直流筒的最佳体积是3200CM3，选择范围为2500–3500CM3，产量变化时，此数值按比例同时改变。另外，在根据本发明的挤压膨化设备中，所述成型模板，可以是分平模或环模，其主要是用于使物料按成品规格成型，同时按总开孔面积限制主机筒中物料所受到的机械能的影响。（模板也可以同整流腔组合生产多色、夹心、多原料或共挤压等多种产品，需使用流体泵将不同的一种或多种原料注入直流筒中。）另外，在本发明的挤压膨化设备中，还可包括切刀，其由变频电机驱动，主要作用是使挤出的产品的长度达到规格要求。

如图3所示，本发明的利用低温粕制造拉丝蛋白的方法包括一下步骤：

预备步骤：提供物料，所述物料包括低温脱脂豆粉，以及所述物料经粉碎预处理，并形成平均颗粒度在300目，优选100目，更优选50目以下的物料粉末。所述物料中还可以包括下述材料中的一种或多种：分离蛋白、小麦面筋、淀粉；浓缩蛋白和淀粉；花生粕、菜籽粕；芝麻粕；蚕豆粉；青豆粕；上述原料的混合物。 其中，所述物料中，低温脱脂豆粉的占比大于65%，优选地大于75%，更优选地大于80%；和/或 尺寸在100目以下的物料占比达到85%以上。其中，所述物料中，小麦面筋的比例为1-10%，优选地为3-8%。

步骤S01：将经过预粉碎加工过的物料以预定的速率投入到预膨化料仓中；

步骤S02，经由送料器，所述原料从预膨化料仓，以基本上均匀质量进入到预调质器；所述送料器中具有螺旋，可根据需要调整旋进的速度进而具有调节送料速度的能力；

步骤S03，在预调质器中，按比例均匀地添加水和辅料，并通过搅拌和加入蒸汽熟化处理，使得物料在预调制器的出口端达到预定的含水量和30-60%的熟化度；其中，所添加辅料包括：添加油脂、肉浆或颜料中的一种或多种；以及所述物料在预调质器中的停留时间达到60-600秒，优选地达到150-450秒，更优选地达到300-400秒;

步骤S04，在主机筒中，通过两根长达1.8-2.8米的轴对物料施加机械作用力，包括进行挤压、剪切和搓揉，对前述物料进行连续地挤压切削处理并形成流体，使得其中物料的大豆蛋白的原分子链被打破，由此形成小分子基团的蛋白质；

步骤S05，在整流腔中，对流体中小分子基团的蛋白质的分子链进行重组，由此大豆蛋白与物料中的其他物质形成新的分子链；

步骤S06，在成型模具中，前述的流体经降温、降压，膨化并成型；及在所述成型的过程中，形成产品的纤维/组织结构；

步骤S07，根据预定的尺寸标准，对膨化后的样品进行切割。 

其中，该方法还可以包括：步骤S08，利用干燥装置，对前述生产出的膨化产品进行干燥处理。

其中，在所述的膨化成型的过程中，可以对样品进行包覆处理，使得其上敷有涂层，或者使得样品内部包裹有其他的馅料。

通过以上本发明的方法所生产出的产品，富含植物蛋白质，且可具有如同肉类和脂肪形态的组织结构，通过调味可具有更逼真的形态。

虽然已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但是这些图示和描述被认为是说明性的或典型的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

在实践所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过研究附图、公开内容和所附权利要求可以理解并实现对所公开的实施例进行的其他改变。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些方法的仅有事实不表示不能有利地使用这些方法的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种植物拉丝蛋白生产方法，包括：

步骤S01：将物料以预定的速率投入到料仓中； 

步骤S02，所述原料从料仓以基本上均匀质量进入到预调质器；

步骤S03，在预调质器中，按比例均匀地添加水和辅料，并通过搅拌和蒸汽熟化处理，使得物料在预调制器的出口端达到预定的含水量和30-60%的熟化度；

步骤S04，在主机筒中，对前述物料进行连续地挤压处理并形成流体，其中物料中大豆蛋白的原分子链被打破，由此形成小分子基团的蛋白质；

步骤S05，在整流腔中，对流体中小分子基团的蛋白质的分子链进行重组，由此大豆蛋白与物料中的其他物质形成新的分子链。

2.如权利要求1所述的方法，其中在所述步骤S01之前，还包括：

提供物料，所述物料包括低温脱脂豆粉，以及所述物料经粉碎预处理，并形成平均颗粒度在300目，优选100目，更优选50目以下的物料粉末。

3.如权利要求2所述的方法，其中在步骤S01中提到的所述物料中还包括下述材料中的一种或多种：

分离蛋白、小麦面筋、淀粉；浓缩蛋白和淀粉；花生粕、菜籽粕；

芝麻粕；蚕豆粉；青豆粕；上述原料的混合物。

4. 如权利要求1所述的方法，其中还包括步骤：

步骤S06，在成型模具中，前述的流体经降温、降压，膨化并成型；及

在所述成型的过程中，形成产品的纤维/组织结构。

5.如权利要求4所述的方法，其中还包括：

步骤S07，根据预定的尺寸标准，对膨化后的样品进行切割。

6.如权利要求4所述的方法，其中在所述步骤S03中，添加辅料包括：添加油脂、肉浆或颜料中的一种或多种；以及

所述物料在预调质器中的停留时间达到60-600秒，优选地达到150-450秒，更优选地达到300-400秒。

7.如权利要求1所述的方法，其中还包括：

步骤S08，利用干燥装置，对前述生产出的膨化产品进行干燥处理。

8.如权利要求2所述的方法，其中：

所述物料中，低温脱脂豆粉的占比大于65%，优选地大于75%，更优选地大于80%；和/或

其中，尺寸在100目以下的物料占比达到85%以上。

9. 如权利要求1所述的方法，其中：

所述步骤S04，在主机筒中，通过两根长达1.8-2.8米的轴对物料施加机械作用力，包括进行挤压、剪切和搓揉，由此打破物料中大豆蛋白的长分子链，形成小分子基团的蛋白质；

所述两根轴间压力为75-125巴。

10. 根据权利要求1-9中任意一项的方法所生产的产品。

Images