CN115736088A - 一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农产品加工技术领域，涉及一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，该设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统(2)、人机交互界面以及控制系统；螺杆挤压机本体包括喂料装置(3)、喂水装置(4)、挤压机筒(5)、挤压螺杆(6)、成型部件、悬挂分选收集装置(8)和驱动组件；压缩空气系统(2)包括空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器、单向阀以及输气管道；控制系统通过PLC获取区段温度传感器的数据，控制热电制冷器。本申请采用可拆分式挤压螺杆，依靠其产生的压缩空气以提升蛋白熔体在经过模口时由于压力的释放导致瞬间蒸发程度，从而提升压爆破情况，保证了挤出产品的蓬松结构，同时增强了可操作性以及生产的连续性。
Description
技术领域
本发明属于农产品加工技术领域，特别涉及一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备和方法。
背景技术
作为蛋白质的主要来源，肉类消费总量在全球范围内增长了50％以上。世界人口也在快速增长，预计到2050年将达到90亿。因此，依靠肉类供应来满足日益增长的人口及其需求将是一项艰巨的任务，并将成为届时全球粮食安全的负担之一。因此，发展植物性肉类是解决蛋白质供应问题的较好选择。采用双螺杆挤压技术加工植物蛋白可以有效解决全球动物生态保护问题，还可以避免因动物疾病，动物肉本身组分复杂等原因引起的健康问题。
作为一种节能和高产量的方式，蛋白质在高水分、机械力和热能的作用下发生变性，并在蛋白质分子之间形成新的化学键，从而在挤压机的冷却模中产生纤维状的肉状纹理。其中，冷却模头被视为挤压过程中各向异性结构，即类肉纹理形成的先决条件。此外，它高温短时的加工特点还可以有效降低食品的降解和营养成分的破坏，最终提高挤出产物的品质。目前，丰富的纤维结构，类肉般的口感仍难以完全满足消费者的需求。这是由于传统的螺杆挤压设备忽视了植物蛋白经冷却模头成型后内部结构过于致密，内部间隙小的问题，这使得无论从口感、质感还是观感上都与动物肉有所差距；此外也严重阻碍了后期调味、调色过程的进行，增加了后处理过程中的繁琐步骤，不利于规模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，以及基于高水分植物蛋白的双螺杆挤压加工方法。通过螺杆输送气体至挤压机筒内部，并同剪切混合的熔体进行进一步混合，随后经过温控模头衔接膨化模头成型部件，最终形成具有更好均匀性以及蓬松结构的挤压产物。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，所述双螺杆挤压设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统2、人机交互界面以及控制系统；
所述螺杆挤压机本体包括喂料装置3、喂水装置4、挤压机筒5、挤压螺杆6、成型部件、悬挂分选收集装置8和驱动组件；
所述驱动组件包括驱动电机10、联轴器和变速箱1，其中驱动电机10通过输出轴经联轴器与变速箱1相连接；
所述喂料装置3和喂水装置4的出口和挤压机筒5的内部腔室的进料区贯通，且不影响啮合的成对的挤压螺杆6转动；
成型部件包括温控模头71和膨化模头72；挤压机筒5的出口端与温控模头71的进料端连接，温控模头71的出料端与膨化模头72的进料端连接，膨化模头72的出料端同可拆卸式悬挂分选收集装置8连接；
可调节支撑装置9的一端连接在挤压机箱体上，另一端铰接在温控模头71的底部；成型部件由可调节支撑装置9所稳定；
挤压螺杆6包括进气口61、固定内气送通道62、隔热层63、壳层64、轴承65、旋转外芯轴66、螺纹元件67和气路单向阀68；
壳层64通过轴承65设置在旋转外芯轴66的内部，隔热层63黏结在壳层64的内表面；旋转外芯轴66同螺纹元件67连接，挤压螺杆6的旋转外芯轴66与变速箱1的动力输出轴硬连接；
挤压螺杆6的一端设有进气口61，挤压螺杆6的另一端设有气路单向阀68，进气口61和气路单向阀68之间通过固定内气送通道62连通；压缩空气通过挤压螺杆6的进气口61流入固定内气送通道62内，并从气路单向阀68流出；
悬挂分选收集装置8包括螺纹连接件81、连接条82、挡板83、挤出导流分选板84和收集漏斗85；
悬挂分选收集装置8的一端设有螺纹连接件81，另一端设有挡板83，多根连接条82固定连接在螺纹连接件81和挡板83之间；多根连接条82以及螺纹连接件81和挡板83形成一笼状结构；挡板83上设有孔；挡板83和收集漏斗85为整体式，收集漏斗85位于所述笼状结构的下方；
螺纹连接件81与膨化模头72的出料端采用松套结构连接；
挤出导流分选板84位于所述笼状结构的内部，为中空式，有利于废料的自然下落回收；挤出导流分选板84的一端固定连接在挡板83上，靠近螺纹连接件81的一端为悬空端；当螺纹连接件81同膨化模头72采用松套结构连接后，挤出导流分选板84的悬空端同膨化模头72相接触；
所述压缩空气系统2包括空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器、单向阀以及输气管道；
空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器依次通过输气管道连接，加热器的出口通过单向阀以及输气管道与输气管道出口连接；输气管道出口同挤压螺杆6的进气口61相连接；
所述控制系统通过PLC获取区段温度传感器的数据，控制热电制冷器；热电制冷器由热电堆、冷板和散热器组成；其中冷板装在热电堆的冷端并粘结在挤压机筒5的内壁中。
挤压机筒5为可拆分的整体侧开式，并根据温控区域分为四个部分，由入口端至出口端依次分别为由独立温控系统独立控温的进料区、混合区、蒸煮区和气送区；挤压机筒5的内部设有啮合的成对的挤压螺杆6；
所述独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区采用并联式加热系统和水冷系统；
压力传感器51以及耐高温型温湿度传感器52布置在气送区。
所述双螺杆挤压设备还包括人机交互界面，所述人机交互界面包括控制器、显示屏、操作按钮和报警灯，通过电源线和信号线与压缩空气系统2、驱动电机10、独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度传感器、压力传感器51、耐高温温湿度传感器52和控制系统相连通。
所述的独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区附着有隔热层，并设有温度传感器进行温度检测调控，其温度范围为0～200℃；
压力传感器51的压力量程为-0.1～0.5 MPa，耐高温型温湿度传感器52的范围为1～200℃，0～105％RH。
温控模头71由中空式拼接块通过螺栓连接自组装拼接而成，其中所述每段中空式拼接块长度为10 cm；温控模头71的总长度为30～40cm，内部通过油将热量传导至蛋白熔体。
隔热层63采用纳米微孔隔热材料和陶瓷纤维材料；旋转外芯轴66的转速为50～300 rpm。
悬挂分选收集装置8采用铝合金材料。
输气管道包覆有一层保温层以防止热量的散失，并配有单向阀以防止压缩空气反方向流动；单向阀的工作压力范围为0.5～0.7 MPa，体积流量为0～55 mL/min。
一种利用如所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的挤压加工方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、将同一批次的蛋白原料倒入喂料装置3中，喂料装置3放置于挤压机筒5上，并将外界水源注入喂水装置4；将温控模头71组装后安装在挤压机筒5的出口端，打开可调节支撑装置9增加其稳定性，并将膨化模头72安装在温控模头71的出料端；将悬挂分选收集装置8旋紧在膨化模头72的出料端；
通过人机交互界面对挤压机筒5的不同区段的目标温度值进行预热；其中，进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度范围分别控制在35～45℃、50～90℃、90～130℃和110～130℃，温控模头71的温度为80～110℃，膨化模头72的温度为75～120℃；压缩空气系统2的加热器的温度为100℃；
步骤2、当挤压机筒5的机筒温度及压缩空气系统2的加热器温度达到预定温度±1℃后，通过人机交互界面设定挤压螺杆6的螺杆转速值为120～160 rpm；待转速稳定后，启动喂料装置3和喂水装置4，使挤压机筒5内的物料水分含量达到45％～55％；待稳定出料后开启气路单向阀68；
步骤3、蛋白粉末经历了剪切、混合、压缩、搅拌作用以及高温，最终形成具有流动性的熔体，在挤压螺杆6的轴向推动力下进入成型部件；
步骤4、蛋白熔体经过温控模头71形成一定程度的定向排列，并经膨化模头72将其中的水分完全爆破，最终获得均匀、稳定且蓬松的挤出产物，并通过悬挂分选收集装置8进行分选收集；挤出产物经挤出导流分选板84从挡板83流出进行收集，而废料则通过收集漏斗85进行回收。
所述方法包括如下步骤：步骤1中，所述的蛋白原料包括大豆蛋白粉、豌豆蛋白粉、花生蛋白粉、小麦蛋白粉；蛋白原料的蛋白含量为75％～85％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过在本发明中，将传统的螺杆挤压机进行改进，采用可拆分式挤压螺杆，依靠其产生的压缩空气以提升蛋白熔体在经过模口时由于压力的释放导致瞬间蒸发程度，从而提升压爆破情况，保证了挤出产品的蓬松结构，同时增强了可操作性以及生产的连续性；此外通过温控模头衔接膨化模头有效的促进了挤出产物成型性并保证了疏松度。在挤压机末端设置的悬挂分选收集装置可以有效的对挤出产物进行分选和收集，极大程度提升了工作效率。
附图说明
图1为本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的示意图。
图2为本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的螺杆示意图。
图3为本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的压缩空气连接示意图。
图4为本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的悬挂分选收集装置的侧面剖视图。
图5为本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的悬挂分选收集装置的立体图。
其中的附图标记为：
1、变速箱 2、压缩空气系统
3、喂料装置 4、喂水装置
5、挤压机筒
51、压力传感器 52、耐高温型温湿度传感器
6、挤压螺杆
61、进气口 62、固定内气送通道
63、隔热层 64、壳层
65、轴承 66、旋转外芯轴
67、螺纹元件 68、气路单向阀
71、温控模头 72、膨化模头
8、悬挂分选收集装置
81、螺纹连接件 82、连接条
83、挡板 84、挤出导流分选板
85、收集漏斗
9、可调节支撑装置 10、驱动电机
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统2、人机交互界面以及控制系统。
所述螺杆挤压机本体包括喂料装置3、喂水装置4、挤压机筒5、挤压螺杆6、成型部件、悬挂分选收集装置8和驱动组件。
所述驱动组件包括驱动电机10、联轴器和变速箱1，其中驱动电机10通过输出轴经联轴器与变速箱1相连接。
挤压机筒5为可拆分的整体侧开式，并根据温控区域分为四个部分，由入口端至出口端依次分别为由独立温控系统独立控温的进料区、混合区、蒸煮区和气送区。其中所述的独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区附着有隔热层，并设有温度传感器进行温度检测调控，其温度范围为0～200℃。挤压机筒5的内部设有啮合的成对的挤压螺杆6。
所述独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区采用并联式加热系统和水冷系统，从而更加精准高效地调控温度。
压力传感器51以及耐高温型温湿度传感器52布置在气送区。压力传感器51的压力量程为-0.1～0.5 MPa，耐高温型温湿度传感器52的范围为1～200℃，0～105％RH。
所述喂料装置3和喂水装置4的出口和挤压机筒5的内部腔室的进料区贯通，且不影响啮合的成对的挤压螺杆6转动。
成型部件包括温控模头71和膨化模头72。挤压机筒5的出口端与温控模头71的进料端通过螺纹连接，温控模头71的出料端与膨化模头72的进料端通过螺纹连接，膨化模头72的出料端同可拆卸式悬挂分选收集装置8通过螺纹连接。
温控模头71由中空式拼接块通过螺栓连接自组装拼接而成，其中所述每段中空式拼接块长度为10 cm。优选的，温控模头71的总长度为30～40 cm，内部通过油将热量传导至蛋白熔体。
蛋白熔体通过温控模头71实现蛋白融体的预成型，随后经过膨化模头72实现水分的瞬时爆破，在形成组织化挤出产物的同时提升其蓬松度。
可调节支撑装置9的一端连接在挤压机箱体上，另一端铰接在温控模头71的底部。成型部件由可调节支撑装置9所稳定。
如图2所示，挤压螺杆6包括进气口61、固定内气送通道62、隔热层63、壳层64、轴承65、旋转外芯轴66、螺纹元件67和气路单向阀68。
其中，壳层64通过轴承65设置在旋转外芯轴66的内部，隔热层63黏结在壳层64的内表面。优选的，隔热层63采用纳米微孔隔热材料和陶瓷纤维材料。旋转外芯轴66同螺纹元件67间采用键连接，挤压螺杆6的旋转外芯轴66与变速箱1的动力输出轴硬连接。优选的，旋转外芯轴66的转速为50～300 rpm。
挤压螺杆6的一端设有进气口61，挤压螺杆6的另一端设有气路单向阀68，进气口61和气路单向阀68之间通过固定内气送通道62连通。压缩空气通过挤压螺杆6的进气口61流入固定内气送通道62内，并从气路单向阀68流出。
其中壳层64用于保持固定内送气道62的稳定。隔热层63有效防止了挤压机筒5的热量及蛋白熔体经剪切混合所产生的热量同挤压螺杆6的固定内气送通道62的热传导，避免了固定内气送通道62的热效应的积累。
如图4和图5所示，悬挂分选收集装置8包括螺纹连接件81、连接条82、挡板83、挤出导流分选板84和收集漏斗85。
悬挂分选收集装置8的一端设有螺纹连接件81，另一端设有挡板83，多根连接条82固定连接在螺纹连接件81和挡板83之间。多根连接条82以及螺纹连接件81和挡板83形成一笼状结构。挡板83上设有孔。挡板83和收集漏斗85为整体式，收集漏斗85位于所述笼状结构的下方。
螺纹连接件81与膨化模头72的出料端采用松套结构连接。
挤出导流分选板84位于所述笼状结构的内部，为中空式，有利于废料的自然下落回收。挤出导流分选板84的一端固定连接在挡板83上，靠近螺纹连接件81的一端为悬空端。当螺纹连接件81同膨化模头72采用松套结构连接后，挤出导流分选板84的悬空端同膨化模头72相接触，起到了对挤出产物进行导向的作用。
优选的，悬挂分选收集装置8采用铝合金，结构简单、轻质。废料多为水或不成型的挤出物，于是通过狭缝漏到下端的收集漏斗85，而挤出产物通过导流分选板84的导向支撑作用通过挡板83上的孔穿过挡板83进行进一步回收，有效地起到了废料同挤出产物的分离回收的作用，并避免了物料瞬间爆破所引起的物料飞溅以及烫伤等事故。
如图3所示，所述压缩空气系统2包括空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器、单向阀以及输气管道。
空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器依次通过输气管道连接，加热器的出口通过单向阀以及输气管道与输气管道出口连接。输气管道出口同挤压螺杆6的进气口61相连接。
空气经过空气压缩机进行采集和压缩，随后以较高的压力输送至储气罐，随后经过过滤器、干燥机去除空气中的杂质和水分，通过加热器对气体进行预热，以达到和挤压机气送区相匹配的温度。
输气管道包覆有一层保温层以防止热量的散失，并配有单向阀以防止压缩空气反方向流动。单向阀的工作压力范围为0.5～0.7 MPa，体积流量为0～55 mL/min。
所述控制系统通过PLC获取区段温度传感器的数据，控制热电制冷器，进一步地，实现对挤压机筒5内的物料进行温度调节，防止挤压机筒5内温度过高并达到快速控温的效果，满足生产要求；此外，热电制冷器由热电堆、冷板和散热器组成。其中冷板装在电堆的冷端并粘结在挤压机筒5的内壁中。其通过改变电流的方向可以直接进行升降温的控制，并将温度控制在0.1℃内，同时可以有效减少体积和重量，降低噪音及环境污染，促进了工业化生产中的可持续发展。
人机交互界面包括控制器、显示屏、操作按钮和报警灯，通过电源线和信号线与压缩空气系统2、驱动电机10、独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度传感器、压力传感器51、耐高温温湿度传感器52和控制系统相连通。
一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的挤压加工方法，包括如下步骤：
1、将同一批次的蛋白原料倒入喂料装置3中，喂料装置3放置于挤压机筒5上，并将外界水源注入喂水装置4。将温控模头71组装后安装在挤压机筒5的出口端，打开可调节支撑装置9增加其稳定性，并将膨化模头72安装在温控模头71的出料端。将悬挂分选收集装置8旋紧在膨化模头72的出料端。
优选的，所述的蛋白原料包括大豆蛋白粉、豌豆蛋白粉、花生蛋白粉、小麦蛋白粉。蛋白原料的蛋白含量为75％～85％。
通过人机交互界面对挤压机筒5的不同区段的目标温度值进行预热。其中，进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度范围分别控制在35～45℃、50～90℃、90～130℃和110～130℃，温控模头71的温度为80～110℃，膨化模头72的温度为75～120℃。压缩空气系统2的加热器的温度为100℃。
2、当挤压机筒5的机筒温度及压缩空气系统2的加热器温度达到预定温度±1℃后，通过人机交互界面设定挤压螺杆6的螺杆转速值为120～160 rpm。待转速稳定后，启动喂料装置3和喂水装置4，使挤压机筒5内的物料水分含量达到45％～55％。待稳定出料后开启气路单向阀68。
3、蛋白粉末经历了剪切、混合、压缩、搅拌作用以及高温，最终形成具有流动性的熔体，在挤压螺杆6的轴向推动力下进入成型部件。
4、蛋白熔体经过温控模头71形成一定程度的定向排列，并经膨化模头72将其中的水分完全爆破，最终获得均匀、稳定且蓬松的挤出产物，并通过悬挂分选收集装置8进行分选收集。挤出产物经挤出导流分选板84从挡板83流出进行收集，而废料则通过收集漏斗85进行回收。
实施例1
一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的挤压加工方法，包括如下步骤：
1、将同一批次的豌豆蛋白原料倒入喂料装置3中，喂料装置3放置于挤压机筒5上，并将去离子水注入喂水装置4。将温控模头71组装后安装在挤压机筒5的出口端，打开可调节支撑装置9增加其稳定性，并将膨化模头72安装在温控模头71的出料端。随后将悬挂分选收集装置8旋紧在膨化模头72的出料端。
优选的，所述豌豆蛋白原料的蛋白含量为80～85％。
通过人机交互界面对挤压机筒5的不同区段的目标温度值进行预热。其中，进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度范围分别控制在40℃、70℃、100℃和125℃，温控模头71的温度为95℃，膨化模头72的温度为110℃。压缩空气系统2的加热器的温度为100℃。
2、当挤压机筒5的机筒温度及压缩空气系统2的加热器温度达到预定温度±1℃后，通过人机交互界面设定挤压螺杆6的螺杆转速值为140 rpm。待转速稳定后，启动喂料装置3和喂水装置4，使挤压机筒5内的物料水分含量达到50％。待稳定出料后开启气路单向阀68。
3、蛋白粉末经历了剪切、混合、压缩、搅拌作用以及高温，最终形成具有流动性的熔体，在挤压螺杆6的轴向推动力下进入成型部件。
4、蛋白熔体经过温控模头71形成一定程度的定向排列，并经膨化模头72将其中的水分完全爆破，最终获得均匀、稳定且蓬松的挤出产物，并通过悬挂分选收集装置8进行分选收集。挤出产物经挤出导流分选板84从挡板83流出进行收集，而废料则通过收集漏斗85进行回收。
实施例2
一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的挤压加工方法，包括如下步骤：
1、将同一批次的混合后挤压原料倒入喂料装置3中，喂料装置3放置于挤压机筒5上，并将去离子水注入喂水装置4。将温控模头71安装在挤压机筒5的出口端，打开可调节支撑装置9增加其稳定性，并将膨化模头72安装在温控模头71的出料端。随后将悬挂分选收集装置8旋紧在膨化模头72的出料端。
所述混合后挤压原料的各原料的质量百分比为：豌豆蛋白35％，大豆蛋白25％，乳清蛋白10％，谷朊粉12％，燕麦粉8％，淀粉7％，脂质3％。优选的，蛋白原料的蛋白含量为80～83％。优选的，淀粉选用支链淀粉，脂质选用椰子油、可可脂。
通过人机交互界面对挤压机筒5的不同区段的目标温度值进行预热。其中，进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度范围分别控制在40℃、70℃、100℃和115℃，温控模头71的温度为85℃，膨化模头72的温度为80℃。压缩空气系统2的加热器的温度为100℃。
2、当挤压机筒5的机筒温度及压缩空气系统2的加热器温度达到预定温度±1℃后，通过人机交互界面设定挤压螺杆6的螺杆转速值为140 rpm。待转速稳定后，启动喂料装置3和喂水装置4，使挤压机筒5内的物料水分含量达到50％。待稳定出料后开启气路单向阀68。
3、蛋白粉末经历了剪切、混合、压缩、搅拌作用以及高温，最终形成具有流动性的熔体，在挤压螺杆6的轴向推动力下进入成型部件。
4、蛋白熔体经过温控模头71形成一定程度的定向排列，并经膨化模头72将其中的水分完全爆破，最终获得均匀、稳定且蓬松的挤出产物，并通过悬挂分选收集装置8进行分选收集。挤出产物经挤出导流分选板84从挡板83流出进行收集，而废料则通过收集漏斗85进行回收。
Claims (10)
1.一种高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：所述双螺杆挤压设备包括螺杆挤压机本体、压缩空气系统(2)、人机交互界面以及控制系统；
所述螺杆挤压机本体包括喂料装置(3)、喂水装置(4)、挤压机筒(5)、挤压螺杆(6)、成型部件、悬挂分选收集装置(8)和驱动组件；
所述驱动组件包括驱动电机(10)、联轴器和变速箱(1)，其中驱动电机(10)通过输出轴经联轴器与变速箱(1)相连接；
所述喂料装置(3)和喂水装置(4)的出口和挤压机筒(5)的内部腔室的进料区贯通，且不影响啮合的成对的挤压螺杆(6)转动；
成型部件包括温控模头(71)和膨化模头(72)；挤压机筒(5)的出口端与温控模头(71)的进料端连接，温控模头(71)的出料端与膨化模头(72)的进料端连接，膨化模头(72)的出料端同可拆卸式悬挂分选收集装置(8)连接；
可调节支撑装置(9)的一端连接在挤压机箱体上，另一端铰接在温控模头(71)的底部；成型部件由可调节支撑装置(9)所稳定；
挤压螺杆(6)包括进气口(61)、固定内气送通道(62)、隔热层(63)、壳层(64)、轴承(65)、旋转外芯轴(66)、螺纹元件(67)和气路单向阀(68)；
壳层(64)通过轴承(65)设置在旋转外芯轴(66)的内部，隔热层(63)黏结在壳层(64)的内表面；旋转外芯轴(66)同螺纹元件(67)连接，挤压螺杆(6)的旋转外芯轴(66)与变速箱(1)的动力输出轴硬连接；
挤压螺杆(6)的一端设有进气口(61)，挤压螺杆(6)的另一端设有气路单向阀(68)，进气口(61)和气路单向阀(68)之间通过固定内气送通道(62)连通；压缩空气通过挤压螺杆(6)的进气口(61)流入固定内气送通道(62)内，并从气路单向阀(68)流出；
悬挂分选收集装置(8)包括螺纹连接件(81)、连接条(82)、挡板(83)、挤出导流分选板(84)和收集漏斗(85)；
悬挂分选收集装置(8)的一端设有螺纹连接件(81)，另一端设有挡板(83)，多根连接条(82)固定连接在螺纹连接件(81)和挡板(83)之间；多根连接条(82)以及螺纹连接件(81)和挡板(83)形成一笼状结构；挡板(83)上设有孔；挡板(83)和收集漏斗(85)为整体式，收集漏斗(85)位于所述笼状结构的下方；
螺纹连接件(81)与膨化模头(72)的出料端采用松套结构连接；
挤出导流分选板(84)位于所述笼状结构的内部，为中空式，有利于废料的自然下落回收；挤出导流分选板(84)的一端固定连接在挡板(83)上，靠近螺纹连接件(81)的一端为悬空端；当螺纹连接件(81)同膨化模头(72)采用松套结构连接后，挤出导流分选板(84)的悬空端同膨化模头(72)相接触；
所述压缩空气系统(2)包括空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器、单向阀以及输气管道；
空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥机、加热器依次通过输气管道连接，加热器的出口通过单向阀以及输气管道与输气管道出口连接；输气管道出口同挤压螺杆(6)的进气口(61)相连接；
所述控制系统通过PLC获取区段温度传感器的数据，控制热电制冷器；热电制冷器由热电堆、冷板和散热器组成；其中冷板装在热电堆的冷端并粘结在挤压机筒(5)的内壁中。
2.如权利要求1所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：挤压机筒(5)为可拆分的整体侧开式，并根据温控区域分为四个部分，由入口端至出口端依次分别为由独立温控系统独立控温的进料区、混合区、蒸煮区和气送区；挤压机筒(5)的内部设有啮合的成对的挤压螺杆(6)；
所述独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区采用并联式加热系统和水冷系统；
压力传感器(51)以及耐高温型温湿度传感器(52)布置在气送区。
3.如权利要求1或2所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：所述双螺杆挤压设备还包括人机交互界面，所述人机交互界面包括控制器、显示屏、操作按钮和报警灯，通过电源线和信号线与压缩空气系统(2)、驱动电机(10)、独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度传感器、压力传感器(51)、耐高温温湿度传感器(52)和控制系统相连通。
4.如权利要求2所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：
所述的独立温控的进料区、混合区、蒸煮区和气送区附着有隔热层，并设有温度传感器进行温度检测调控，其温度范围为0～200℃；
压力传感器(51)的压力量程为-0.1～0.5MPa，耐高温型温湿度传感器(52)的范围为1～200℃，0～105％RH。
5.如权利要求1所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：温控模头(71)由中空式拼接块通过螺栓连接自组装拼接而成，其中所述每段中空式拼接块长度为10cm；温控模头(71)的总长度为30～40cm，内部通过油将热量传导至蛋白熔体。
6.如权利要求1所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：隔热层(63)采用纳米微孔隔热材料和陶瓷纤维材料；旋转外芯轴(66)的转速为50～300rpm。
7.如权利要求1所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：悬挂分选收集装置(8)采用铝合金材料。
8.如权利要求1所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备，其特征在于：输气管道包覆有一层保温层以防止热量的散失，并配有单向阀以防止压缩空气反方向流动；单向阀的工作压力范围为0.5～0.7MP a，体积流量为0～55mL/min。
9.一种利用如权利要求1～8之一所述的高水分植物蛋白的双螺杆挤压设备的挤压加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤1、将同一批次的蛋白原料倒入喂料装置(3)中，喂料装置(3)放置于挤压机筒(5)上，并将外界水源注入喂水装置(4)；将温控模头(71)组装后安装在挤压机筒(5)的出口端，打开可调节支撑装置(9)增加其稳定性，并将膨化模头(72)安装在温控模头(71)的出料端；将悬挂分选收集装置(8)旋紧在膨化模头(72)的出料端；
通过人机交互界面对挤压机筒(5)的不同区段的目标温度值进行预热；其中，进料区、混合区、蒸煮区和气送区的温度范围分别控制在35～45℃、50～90℃、90～130℃和110～130℃，温控模头(71)的温度为80～110℃，膨化模头(72)的温度为75～120℃；压缩空气系统(2)的加热器的温度为100℃；
步骤2、当挤压机筒(5)的机筒温度及压缩空气系统(2)的加热器温度达到预定温度±1℃后，通过人机交互界面设定挤压螺杆(6)的螺杆转速值为120～160rpm；待转速稳定后，启动喂料装置(3)和喂水装置(4)，使挤压机筒(5)内的物料水分含量达到45％～55％；待稳定出料后开启气路单向阀(68)；
步骤3、蛋白粉末经历了剪切、混合、压缩、搅拌作用以及高温，最终形成具有流动性的熔体，在挤压螺杆(6)的轴向推动力下进入成型部件；
步骤4、蛋白熔体经过温控模头(71)形成一定程度的定向排列，并经膨化模头(72)将其中的水分完全爆破，最终获得均匀、稳定且蓬松的挤出产物，并通过悬挂分选收集装置(8)进行分选收集；挤出产物经挤出导流分选板(84)从挡板(83)流出进行收集，而废料则通过收集漏斗(85)进行回收。
10.如权利要求9所述的挤压加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1中，所述的蛋白原料包括大豆蛋白粉、豌豆蛋白粉、花生蛋白粉、小麦蛋白粉；蛋白原料的蛋白含量为75％～85％。
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