CN114732048B - 一种均质装置及使用所述均质装置的双蛋白乳复合发酵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双蛋白乳加工领域，尤其涉及双蛋白乳复合发酵工艺，包括同心转动的外筒和内筒，外筒与内筒之间构成密闭的处理腔，处理腔内设置有剪切组件，所述剪切组件包括与内筒固定的外管，外管内滑动适配有内管，内管和外管的表面开设有水平对位的剪切孔，内管的顶部有进液组件，内管的底部固定有与齿环啮合连接的齿轮，齿环与外筒固定连接，外筒的底部安装有旋转机构，本发明通过相对旋转的外管、内管，使其表面的剪切孔高频交错，内管对内部向外传导的高压的乳液进行剪切均质处理，实现高效的均质加工。

Description

一种均质装置及使用所述均质装置的双蛋白乳复合发酵工艺

技术领域

本发明涉及双蛋白乳加工领域，尤其涉及双蛋白乳复合发酵工艺。

背景技术

蛋白质是生命的物质基础，人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新，为了满足人体的健康需求，需要补充蛋白质；

“双蛋白”是将大豆蛋白与牛奶蛋白结合构成的物质，采用双蛋白发酵制成的乳品富含丰富的双蛋白，对人体的营养补充更加丰富，双蛋白乳的生产加工具有较多流程，从原料蛋白的配比，再进行均质，然后持续进行复配、发酵、二次发酵等流程，其中均质是较为重要的流程，通过均质将配比后的物料蛋白进行细化处理，形成均匀的乳态，不仅易于发酵，而且有利于人体对蛋白质的吸收；

现有采用高压微射的方式对双蛋白乳进行均质，此方式通过将乳料高压后喷射形成细小的流道，在特异化的流腔内使乳液发生碰撞与剪切，达到对乳液的细化作用，由于需要在细小的流道内对乳液进行充分的碰撞与剪切，导致乳液的流道较为细小，单位时间内处理的乳液量较少，均质处理的时间较长，而且需要保持恒定的高压，对加工设备具有较为严格的压力要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的以下问题：由于需要在细小的流道内对乳液进行充分的碰撞与剪切，导致乳液的流道较为细小，单位时间内处理的乳液量较少，均质处理的时间较长，而且需要保持恒定的高压，对加工设备具有较为严格的压力要求。

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种均质装置，包括同心转动的外筒和内筒，外筒与内筒之间构成密闭的处理腔，处理腔内设置有剪切组件，所述剪切组件包括与内筒固定的外管，外管内滑动适配有内管，内管和外管的表面开设有水平对位的剪切孔，内管的顶部有进液组件，内管的底部固定有与齿环啮合连接的齿轮，齿环与外筒固定连接，所述外筒的底部安装有旋转机构，进液组件将高压的配料乳液导入内管内，旋转机构驱动内筒和剪切组件旋转，在齿轮与齿环的啮合传动下使内管相对外管旋转，配料乳液被压力驱动从剪切孔排入处理腔内，而外管、内管水平位置的剪切孔对穿过的配料乳液剪切，形成均质液导入到处理腔内。

优选的，所述旋转机构包括固定在外筒底部的圆壳，内筒的底端转动贯穿圆壳，圆壳内部均匀设有与内筒固定的叶板，圆壳的表面连通有与其切线平行的直流管，直流管正对叶板的边缘，直流管的一端连接液泵的输出端，直流管的另一端连接进液组件，通过液泵将配料乳液加压导入直流管内，高压液流在圆壳内冲击叶板后使其发生转动，带动内筒和剪切组件相对外筒转动，而配料乳液经过直流管导入进液组件内。

优选的，所述进液组件包括端壳，端壳内部具有液腔，端壳转动密封在所述外筒的顶部，所述内管的顶端贯通液腔，端壳的中心位置转动连通有进料管，进料管连接所述直流管，所述处理腔的顶部连接有衔接管，衔接管转动连接有排料管，排料管从进料管的内部贯穿至外部，配料乳液经过进料管进入液腔内，再导入内管，而均质后的乳液从处理腔进入排料管排出。

优选的，所述内筒的外壁固定有堵板，堵板与外筒的内壁滑动接触，所述外管的底端固定连接堵板，内管的底端固定有滑动贯穿堵板的伸缩轴，内筒的底面固定有弧形的凸起，凸起与伸缩轴的底端对位，所述外管与内管之间固定有弹簧，外管与内管表面的剪切孔在垂直方向等距分布，在剪切组件跟随内筒旋转时，伸缩轴的底部间歇接触凸起，使伸缩轴带动内管在弹力下间歇升降移动，使外管、内管表面的剪切孔在竖直方向上交错，进一步加强对乳液的剪切频率，提高均质效果。

优选的，所述伸缩轴包括轴筒，轴筒与外管的底部转动连接，所述齿轮固定在轴筒的外壁，轴筒的内部通过滑键垂直滑动有轴杆，轴杆的顶部与内管固定连接，轴杆的底部与凸起接触，在剪切组件跟随内筒旋转时，通过齿轮与齿环的啮合传动，使轴筒旋转，在滑键的扭力传递下，使轴杆相对轴筒垂直升降的同时会跟随轴筒旋转，用于控制内管相对外管升降移动的同时发生水平转动。

优选的，所述处理腔内围绕内筒的外壁等角度固定有隔板，隔板与外筒的内壁滑动接触，相邻的隔板与内筒、外筒之间构成分隔腔，所述剪切组件具有若干个，每个分隔腔内具有一个剪切组件，其中一个所述剪切组件的内管顶口与液腔连通，其余的剪切组件的内管顶口通过软管依次连通前一位置的分隔腔，所述衔接管连通排列在最后位置的分隔腔，第一个剪切组件均质后的乳液进入第一个分隔腔，再通过软管导入第二个剪切组件内，二次均质的乳液进入第二分隔腔再通过软管导入第三个剪切组件内，依次类推，使乳液经过若干个剪切组件连续的均质加工，提高均质精度。

优选的，连通所述液腔的剪切组件的剪切孔直径最大，其余剪切组件的剪切孔直径依次减小，使乳液经过连续排列的剪切组件进行逐渐精细的均质加工，保持高效且精细的均质加工。

优选的，所述旋转机构的下方设置有导流机构，导流机构包括外壳，外壳固定在圆壳的底部，所述内筒的底部转动穿入外壳内部，所述内筒内部设置供液管，供液管的顶部不与内筒接触，供液管的底部沿着至外壳下方，供液管与内筒之间构成回流腔，所述内筒的外壁位于外壳内部开设有压腔，压腔内通过弹簧弹性安装有与其滑动适配的伸缩块，所述压腔的顶部与伸缩块的内部安装有导向相同的单向阀，回流腔、压腔与外壳内部通过单向阀连通，外壳的内壁固定有挤压块，外壳的表面设置有连通其内部的出液管，供液管和出液管连接外部的循环液冷却设备，伸缩块跟随内筒相对外壳旋转，伸缩块与挤压块间歇挤压接触，配合弹簧的弹力使伸缩块在压腔内伸缩移动，通过两组单向导通的单向阀将回流腔内的液体导入至外壳内，再通过出液管导入冷却设备，冷却后的液体经过供液管向上传导，从其顶口排入回流腔内，对处理腔进行降温。

一种使用所述均质装置的双蛋白乳复合发酵工艺，具体步骤如下：

A、选用全豆豆粉、速溶豆粉和大豆分离蛋白与原料乳进行复配制得混合乳料；

B、通过旋转机构吸取混合乳料并导入至液腔内，混合乳料在高压下导入至第一个内管内，旋转机构同时驱动内筒和剪切组件旋转，在齿轮与齿环的啮合传动下使内管相对外管旋转，高压下的混合乳料穿过交错的剪切孔被剪切，形成一级均质液；

C、一级均质液导入第一个分隔腔，在压力作用下使一级均质液通过软管导入第二个剪切组件内被均质处理，多组剪切组件的剪切孔逐渐减小，对混合乳料连续细化加工形成最终的优化均质液；

D、优化均质液经过UHT超高温瞬时杀菌后进行一次发酵处理，一次发酵后的乳液添加益生菌后进行二次发酵，二次发酵后的乳液经过破乳、调配制得双蛋白乳。

与相关技术相比较，本发明提供的双蛋白乳复合发酵工艺具有如下有益效果：

1、本发明通过相对旋转的外管、内管，使其表面的剪切孔高频交错，内管对内部向外传导的高压的乳液进行剪切均质处理，实现高效的均质加工；

2、本发明通过设置多组同步工作的剪切组件，剪切组件的剪切孔直径依次减小，在软管的传导下使乳液连续导入多个剪切组件内进行均质加工，实现对乳液连续性逐级提高精度均质加工，极大提高加工精度；

3、本发明通过对内管相对外管在旋转过程中升降移动，增加剪切孔的交错频率，进一步提高对乳液的均质精细程度；

4、本发明采用旋转机构在高压进液的同时驱动内筒带动剪切组件同步旋转工作，使进液与均质处理同步进行，而且减少独立的驱动设备应用，降低成本；

5、本发明在环形的处理腔内进行乳液均质处理，通过导流机构传导冷却液进入回流腔内，回流腔与处理腔同心设置，极大提高对乳液的降温效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图之一；

图2为本发明的整体结构示意图之二；

图3为本发明的剪切组件串联结构示意图；

图4为本发明的分隔腔分布结构示意图；

图5为本发明的剪切组件分布结构示意图；

图6为本发明的端壳结构示意图；

图7为本发明的剪切组件驱动示意图；

图8为本发明的剪切组件结构示意图；

图9为本发明的旋转机构结构示意图；

图10为本发明的导流机构结构示意图；

图11为本发明的回流腔结构示意图。

图中标号：1、外筒；2、旋转机构；21、圆壳；22、直流管；23、叶板；24、液泵；3、导流机构；31、外壳；32、挤压块；33、压腔；34、伸缩块；35、单向阀；36、出液管；37、供液管；4、端壳；41、液腔；42、内筒；43、进料管；44、排料管；45、衔接管；5、剪切组件；51、外管；52、内管；53、剪切孔；6、隔板；7、凸起；8、伸缩轴；81、轴筒；82、轴杆；9、齿环；11、堵板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

实施例一

如图1-4、6-8所示，一种均质装置，包括外筒1和内筒42，内筒42同心转动在外筒1内部，外筒1与内筒42之间构成密闭的处理腔，多个隔板6围绕在内筒42的外壁的外壁等角度分布，并且隔板6的外端与外筒1的内壁滑动接触，在处理腔的下部设置堵板11，堵板11的内圈与内筒42固定，堵板11的外圈与外筒1的内壁滑动接触，将进液组件转动封装在外筒1的顶部，隔板6、内筒42、外筒1、堵板11、进液组件之间构成六个均匀分布的分隔腔，将六个剪切组件5分别垂直插入分隔腔内；

进液组件包括端壳4，端壳4内部具有液腔41，端壳4转动密封在外筒1的顶部，端壳4与内筒42固定连接，剪切组件5包括与外管51，外管51的顶部内管52插入外管51内部，内管52与外管51滑动贴合，外管51的顶部与端壳4固定连接，外管51的底部与堵板11固定连接，端壳4的中心位置转动连通进料管43，其中一个分隔腔的顶部连接衔接管45，衔接管45转动连接排料管44，排料管44从进料管43的内部贯穿至外部，旋转机构2连接内筒42与进料管43；

其中一个内管52的顶口与液腔41贯通，此内管52为第一个内管52，其对应的分隔腔为第一个分隔腔，依次环绕标记其余的内管52与分隔腔，衔接管45所连通的是最后一个分隔腔，从第二个内管52开始，每一个内管52顶口通过软管依次连通前一位置的分隔腔，在内管52的内部固定连接伸缩轴8，伸缩轴8贯穿堵板11，在伸缩轴8的外部安装齿轮，在外筒1的内壁固定有齿环9，齿轮与齿环9啮合连接；

旋转机构2通过进液组件将高压的配料乳液导入第一个内管52内，旋转机构2驱动内筒42和所有剪切组件5旋转，在齿轮与齿环9的啮合传动下使所有的内管52相对外管51旋转，配料乳液被压力驱动从剪切孔53排入处理腔内，而外管51、内管52水平位置的剪切孔53对穿过的配料乳液剪切，形成均质液导入到第一个分隔腔内，再通过软管导入第二个剪切组件5内，二次均质的乳液进入第二分隔腔再通过软管导入第三个剪切组件5内，依次类推，使乳液经过若干个剪切组件5连续的均质加工，最终的均质液经过衔接管45和排料管44排出。

如图5所示，连通液腔41的剪切组件5的剪切孔53直径最大，其余剪切组件5的剪切孔53直径依次减小，使乳液经过连续排列的剪切组件5进行逐渐精细的均质加工，保持高效且精细的均质加工。

如图7、8所示，内筒42的底面环形等角度分布多个弧形的凸起7，凸起7与伸缩轴8的底端对位，在外管51与内管52之间固定安装弹簧，而外管51与内管52表面的剪切孔53在垂直方向等距分布，伸缩轴8包括轴筒81，轴筒81与外管51的底部转动连接，而齿轮固定在轴筒81的外壁，轴筒81的内部开设有竖直的键槽，轴杆82的外壁固定有竖直的滑键，通过滑键将轴杆82滑动安装在轴筒81内，轴杆82的顶部与内管52固定连接，轴杆82的底部与凸起7接触，并且轴杆82与凸起7接触部位为球体状；

在剪切组件5跟随内筒42旋转时，通过齿轮与齿环9的啮合传动，使轴筒81旋转，在滑键的扭力传递下，使轴杆82跟随轴筒81旋转，用于控制内管52相对外管51水平转动，而轴杆82的底部间歇接触凸起7，轴杆82在保持跟随跟随轴筒81旋转旋转的前提下相对轴杆82升降移动，配合弹簧的弹力使内管52间歇升降移动，外管51、内管52表面的剪切孔53在水平交错的同时进行竖直方向上交错，进一步加强对乳液的剪切频率，提高均质效果。

如图9所示，旋转机构2包括固定在外筒1底部的圆壳21，内筒42的底端转动贯穿圆壳21，将若干叶板23固定在内筒42的外壁，并处于圆壳21的内部，圆壳21的表面连通直流管22，直流管22与圆壳21额切线平行，且直流管22正对叶板23的边缘，叶板23的端部向叶轮的方向弯曲，直流管22的一端连接液泵24的输出端，直流管22的另一端连接进料管43；

通过液泵24将配料乳液加压导入直流管22内，高压液流在圆壳21内冲击叶板23后使其发生转动，带动内筒42和剪切组件5相对外筒1转动，而配料乳液经过直流管导入进料管43，在高压进液的同时驱动内筒42旋转，节省设备的投入。

实施例二

在高压均质乳液时会使乳液温度上升，持续的热量堆积会降低乳液的质量，因此需要进行及时的降温处理，操作如下：

如图10、11所示，在旋转机构2的下方设置导流机构3，导流机构3包括外壳31，外壳31固定在圆壳21的底部，内筒42的底部转动穿入外壳31内部，内筒42内部设置供液管37，供液管37的顶部不与内筒42接触，供液管37的底部沿着至外壳31下方，供液管37与内筒42之间构成回流腔，内筒42的外壁位于外壳31内部均匀开设多个压腔33，压腔33内通过弹簧弹性安装伸缩块34，伸缩块34与压腔33滑动适配，压腔33的顶部与伸缩块34的内部安装导向相同的单向阀35，回流腔、压腔33与外壳31内部通过单向阀35连通，外壳31的内壁均匀固定多个挤压块32，挤压块32与伸缩块34的对应端均为弧形状，外壳31的表面设置连通其内部的出液管36；

供液管37和出液管36连接外部的循环液冷却设备，伸缩块34跟随内筒42相对外壳31旋转，伸缩块34与挤压块32间歇挤压接触，配合弹簧的弹力使伸缩块34在压腔33内伸缩移动，通过两组单向导通的单向阀35将回流腔内的液体导入至外壳31内，再通过出液管36导入冷却设备，冷却后的液体经过供液管37向上传导，从其顶口排入回流腔内，对处理腔内的乳液进行降温。

一种使用所述均质装置的双蛋白乳复合发酵工艺，具体步骤如下：

A、选用全豆豆粉、速溶豆粉和大豆分离蛋白与原料乳进行复配制得混合乳料；

B、通过旋转机构2吸取混合乳料并导入至液腔41内，混合乳料在高压下导入至第一个内管52内，旋转机构2同时驱动内筒42和剪切组件5旋转，在齿轮与齿环9的啮合传动下使内管52相对外管51旋转，高压下的混合乳料穿过交错的剪切孔53被剪切，形成一级均质液；

C、一级均质液导入第一个分隔腔，在压力作用下使一级均质液通过软管导入第二个剪切组件5内被均质处理，多组剪切组件5的剪切孔53逐渐减小，对混合乳料连续细化加工形成最终的优化均质液；

D、优化均质液经过UHT超高温瞬时杀菌后进行一次发酵处理，一次发酵后的乳液添加益生菌后进行二次发酵，二次发酵后的乳液经过破乳、调配制得双蛋白乳。

Claims (3)

1.一种均质装置，包括同心转动的外筒（1）和内筒（42），其特征在于，外筒（1）与内筒（42）之间构成密闭的处理腔，处理腔内设置有剪切组件（5），所述剪切组件（5）包括与内筒（42）固定的外管（51），外管（51）内滑动适配有内管（52），内管（52）和外管（51）的表面开设有水平对位的剪切孔（53），内管（52）的顶部有进液组件，内管（52）的底部固定有与齿环（9）啮合连接的齿轮，齿环（9）与外筒（1）固定连接，所述外筒（1）的底部安装有旋转机构（2）；

所述旋转机构（2）包括固定在外筒（1）底部的圆壳（21），内筒（42）的底端转动贯穿圆壳（21），圆壳（21）内部均匀设有与内筒（42）固定的叶板（23），圆壳（21）的表面连通有与其切线平行的直流管（22），直流管（22）正对叶板（23）的边缘，直流管（22）的一端连接液泵（24）的输出端，直流管（22）的另一端连接进液组件；

所述进液组件包括端壳（4），端壳（4）内部具有液腔（41），端壳（4）转动密封在所述外筒（1）的顶部，所述内管（52）的顶端贯通液腔（41），端壳（4）的中心位置转动连通有进料管（43），进料管（43）连接所述直流管（22），所述处理腔的顶部连接有衔接管（45），衔接管（45）转动连接有排料管（44），排料管（44）从进料管（43）的内部贯穿至外部；

所述内筒（42）的外壁固定有堵板（11），堵板（11）与外筒（1）的内壁滑动接触，所述外管（51）的底端固定连接堵板（11），内管（52）的底端固定有滑动贯穿堵板（11）的伸缩轴（8），内筒（42）的底面固定有弧形的凸起（7），凸起（7）与伸缩轴（8）的底端对位，所述外管（51）与内管（52）之间固定有弹簧，外管（51）与内管（52）表面的剪切孔（53）在垂直方向等距分布；

所述伸缩轴（8）包括轴筒（81），轴筒（81）与外管（51）的底部转动连接，所述齿轮固定在轴筒（81）的外壁，轴筒（81）的内部通过滑键垂直滑动有轴杆（82），轴杆（82）的顶部与内管（52）固定连接，轴杆（82）的底部与凸起（7）接触；

所述处理腔内围绕内筒（42）的外壁等角度固定有隔板（6），隔板（6）与外筒（1）的内壁滑动接触，相邻的隔板（6）与内筒（42）、外筒（1）之间构成分隔腔，所述剪切组件（5）具有若干个，每个分隔腔内具有一个剪切组件（5），其中一个所述剪切组件（5）的内管（52）顶口与液腔（41）连通，其余的剪切组件（5）的内管（52）顶口通过软管依次连通前一位置的分隔腔，所述衔接管（45）连通排列在最后位置的分隔腔；

连通所述液腔（41）的剪切组件（5）的剪切孔（53）直径最大，其余剪切组件（5）的剪切孔（53）直径依次减小。

2.根据权利要求1所述的均质装置，其特征在于，所述旋转机构（2）的下方设置有导流机构（3），导流机构（3）包括外壳（31），外壳（31）固定在圆壳（21）的底部，所述内筒（42）的底部转动穿入外壳（31）内部，所述内筒（42）内部设置供液管（37），供液管（37）的顶部不与内筒（42）接触，供液管（37）的底部沿着至外壳（31）下方，供液管（37）与内筒（42）之间构成回流腔，所述内筒（42）的外壁位于外壳（31）内部开设有压腔（33），压腔（33）内通过弹簧弹性安装有与其滑动适配的伸缩块（34），所述压腔（33）的顶部与伸缩块（34）的内部安装有导向相同的单向阀（35），回流腔、压腔（33）与外壳（31）内部通过单向阀（35）连通，外壳（31）的内壁固定有挤压块（32），外壳（31）的表面设置有连通其内部的出液管（36）。

3.一种使用如权利要求1-2任一项所述均质装置的双蛋白乳复合发酵工艺，其特征在于，具体步骤如下：

A、选用全豆豆粉、速溶豆粉和大豆分离蛋白与原料乳进行复配制得混合乳料；

B、通过旋转机构（2）吸取混合乳料并导入至液腔（41）内，混合乳料在高压下导入至第一个内管（52）内，旋转机构（2）同时驱动内筒（42）和剪切组件（5）旋转，在齿轮与齿环（9）的啮合传动下使内管（52）相对外管（51）旋转，高压下的混合乳料穿过交错的剪切孔（53）被剪切，形成一级均质液；

C、一级均质液导入第一个分隔腔，在压力作用下使一级均质液通过软管导入第二个剪切组件（5）内被均质处理，多组剪切组件（5）的剪切孔（53）逐渐减小，对混合乳料连续细化加工形成最终的优化均质液；

D、优化均质液经过UHT超高温瞬时杀菌后进行一次发酵处理，一次发酵后的乳液添加益生菌后进行二次发酵，二次发酵后的乳液经过破乳、调配制得双蛋白乳。