CN220512128U - 一种双螺杆挤压机及其植物蛋白肉挤压加工螺杆 - Google Patents

Abstract

一种双螺杆挤压机及其植物蛋白肉挤压加工螺杆，该双螺杆挤压机的植物蛋白肉挤压加工螺杆安装在机筒内，包括：芯轴，安装部上设置有花键，工作部沿着物料的输送方向顺序包括物料混合输送区、物料熔融蒸煮区和物料均化传递区；多个螺杆元件，顺序相邻套接在所述芯轴上，所述多个螺杆元件包括正向螺旋元件、反向螺旋元件、正向啮合元件、反向啮合元件和齿形元件，所述物料混合输送区设置有所述正向螺旋元件、齿形元件和正向啮合元件；所述物料熔融蒸煮区设置有所述正向啮合元件和反向增压的反向啮合元件和正向螺旋元件；所述物料均化传递区顺序设置有正向螺旋元件和反向螺旋元件；以及紧固件，安装在所述芯轴的末端，以锁紧所述多个螺杆元件。

Description

一种双螺杆挤压机及其植物蛋白肉挤压加工螺杆

技术领域

本实用新型涉及食品加工技术，特别是一种用于植物蛋白仿真牛肉(花生蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白)的双螺杆挤压机及其植物蛋白肉挤压加工螺杆。

背景技术

植物蛋白的螺杆挤压组织化技术是植物蛋白质构重组的工业化、规模化技术手段。挤压的产品其纤维结构及口感均具有仿真肉特性，且具有即食性。近年植物蛋白肉领域受到了广泛关注，螺杆挤压组织化技术作为工业化制备植物蛋白肉的最具潜力的技术之一。目前植物蛋白螺杆挤压组织化技术的主要设备选择为双螺杆挤压机，其核心部件是螺杆。现阶段积木式的组合螺杆是双螺杆挤压机最常见的螺杆，由开有外花键的芯轴上套上不同类型的螺杆元件组成。其中螺杆元件在芯轴上的排列与分布即为螺杆。

现有技术尚未有以仿真牛肉为产品的螺杆，且尚未有指导性的以长径比为24的螺杆，同时存在物料在较短时间内混合不充分、物料聚集难易发散的情况、严重影响产品质量。即现有技术的螺杆存在物料分布混合性能不足，产品结构均匀性难以保证，且在螺杆长径比较小的条件下，挤压产品较软咀嚼口感不足等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种加工植物蛋白肉的双螺杆挤压机及其植物蛋白肉挤压加工螺杆，以解决现有的螺杆物料混合和分散程度不够，无法产出高质量仿真牛肉的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，安装在挤压机的机筒内，包括：

芯轴，包括互相连接的安装部和工作部，所述安装部设置在所述芯轴的一端，且所述安装部上设置有用于与所述挤压机的齿轮箱连接的花键，所述工作部沿着物料的输送方向顺序包括物料混合输送区、物料熔融蒸煮区和物料均化传递区；

多个螺杆元件，顺序相邻套接在所述芯轴上，所述多个螺杆元件包括正向螺旋元件、反向螺旋元件、正向啮合元件、反向啮合元件和齿形元件，所述物料混合输送区设置有所述正向螺旋元件、齿形元件和正向啮合元件；所述物料熔融蒸煮区设置有所述正向啮合元件和用于反向增压的反向啮合元件和正向螺旋元件；所述物料均化传递区顺序设置有正向螺旋元件和反向螺旋元件；以及

紧固件，安装在所述芯轴的末端。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述正向螺旋元件包括第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件，所述第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件均为双头右旋，螺旋导程与螺旋长度相同。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件的螺旋长度分别为1.33D、0.89D、0.61D，所述第一正向螺旋元件为SER/1.33D/1.33D，所述第二正向螺旋元件为SER/0.89D/0.89D，所述第三正向螺旋元件为SER/0.61D/0.61D。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述第一正向螺旋元件分别设置于所述物料混合输送区的前部和所述物料熔融蒸煮区的所述反向啮合元件的后端；所述第二正向螺旋元件分别设置于所述物料混合输送区的前端、所述物料熔融蒸煮区的中部和所述物料均化传递区的前部，所述第三正向螺旋元件设置于所述物料均化传递区末端。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述反向螺旋元件设置于所述物料熔融蒸煮区的中段并位于所述正向啮合元件和正向螺旋元件之间，所述反向螺旋元件为双头左旋，螺旋长度为0.305D，螺旋导程为0.61D。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述的正向啮合元件包括第一正向啮合元件和第二正向啮合元件，所述第一正向啮合元件和第二正向啮合元件的啮合盘数目均为5，错列角均为45°，所述第一正向啮合元件的长度为0.89D，所述第二正向啮合元件的长度为1.33D。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述第一正向啮合元件分别设置于所述物料混合输送区的中段和所述物料熔融蒸煮区的前段及中段，所述第二正向啮合元件设置于所述物料熔融蒸煮区的末端。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述反向啮合元件的啮合盘数目为5，错列角为45°，所述反向啮合元件的长度均0.89D，所述反向啮合元件设置于所述物料熔融蒸煮区的前段和中段。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述齿形元件设置于所述物料混合输送区的中段及末端，所述齿形元件为左旋，齿数为D/3，长度为0.89D，齿形盘数为3。

上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其中，所述紧固件为左旋螺钉。

为了更好地实现上述目的，本实用新型还提供了一种双螺杆挤压机，其中，包括上述的植物蛋白肉挤压加工螺杆。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型在物料混合输送区增加齿形元件，在较短的长径比L/D＝24的双螺杆挤出机中，增加物料停留时间，使得加水后的粉料与水快速混合，避免因混合不充分进入物料熔融蒸煮区出现混合不均匀分料结块，加热不均匀出现产品发散气泡影响纤维结构的形成。其中，螺杆的芯轴沿着物料输送的方向分别为物料混合输送区、物料熔融蒸煮区和物料均化传递区，芯轴与齿轮箱采用花键连接，芯轴与螺杆元件采用花键连接。芯轴上各区段均设有正向螺旋元件，物料混合输送区设有齿形元件，物料混合输送区、物料熔融蒸煮区还配合设有正向啮合元件，物料熔融蒸煮区还设有反向增压的反向螺旋元件及反向啮合元件。该螺杆使得物料在各不同区段通过不同的螺杆元件组合形成多级挤压效果，使物料建立一定压力稳定输送至模具，防止因物料释压造成的气孔和发泡效果，制成的产品纤维结构好，致密，有利于植物蛋白肉(花生蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白)纤维化结构的形成，产出的植物蛋白肉产品纤维结构、丝状结构和咀嚼口感能达到牛肉水平，解决了现有技术物料混合和分散程度不够，无法产出高质量仿真牛肉的问题。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的双螺杆挤压机结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的双螺杆挤压机构结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的芯轴示意图；

图4为本实用新型一实施例的螺杆结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的第一正向螺旋元件的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的第二正向螺旋元件的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例的第三正向螺旋元件的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例的反向螺旋元件的结构示意图；

图9A为本实用新型一实施例的齿形元件的结构示意图；

图9B为图9A的侧视图；

图10为本实用新型一实施例的另一齿形元件的结构示意图；

图11A为本实用新型一实施例的第一正向啮合元件的结构示意图；

图11B为图11A的侧视图；

图12A为本实用新型一实施例的第二正向啮合元件的结构示意图；

图12B为图12A的侧视图；

图13A为本实用新型一实施例的反向啮合元件的结构示意图；

图13B为图13A的侧视图。

其中，附图标记

1 机架

2 主电机

3 齿轮箱

4 机筒

5 机头

6 喂料机

7 双螺旋挤压机构

71 螺杆

711 芯轴

712 螺杆元件

7121 第一正向螺旋元件

7122 第二正向螺旋元件

7123 第三正向螺旋元件

7124 第一正向啮合元件

7125 第二正向啮合元件

7126 齿形元件

7127 反向啮合元件

7128 反向螺旋元件

713 紧固件

L1 物料混合输送区

L2 物料熔融蒸煮区

L3 物料均化传递区

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，图1为本实用新型一实施例的双螺杆挤压机结构示意图，图2为本实用新型一实施例的双螺杆挤压机构结构示意图。本实用新型的双螺杆挤压机，包括机架1和安装在机架1上的主电机2、齿轮箱3、机筒4和机头5，主电机2和齿轮箱3连接，机筒4的一端与齿轮箱3连接，机筒4的另一端与机头5连接，喂料机6对应于机筒4设置，机筒4内安装有双螺旋挤压机构7，包括一对啮合的螺杆71。该双螺杆挤压机其他部分的结构、相互位置关系、连接关系及其功用等均为较成熟的现有技术，故在此不做赘述，下面仅对本实用新型的螺杆予以详细说明。

参见图3及图4，图3为本实用新型一实施例芯轴711的示意图，图4为本实用新型一实施例的螺杆71结构示意图。本实用新型的植物蛋白肉挤压加工螺杆71，安装在挤压机的机筒4内，包括：芯轴711，包括互相连接的安装部和工作部，所述安装部设置在所述芯轴711的一端，且所述安装部上设置有用于与所述挤压机的齿轮箱3连接的花键，所述工作部沿着物料的输送方向顺序包括物料混合输送区L1、物料熔融蒸煮区L2和物料均化传递区L3，所述物料混合输送区L1用于将喂入所述机筒4内的粉料与水等液体充分混合成糊状物料并向前输送；所述物料熔融蒸煮区L2用于将所述糊状物料加热、蒸煮并剪切、延长加热时间形成熔融物料；所述物料均化传递区L3用于将所述熔融物料平稳输送至所述机筒4的末端；多个螺杆元件712，顺序相邻套接在所述芯轴711上，所述多个螺杆元件712包括正向螺旋元件、反向螺旋元件7128、正向啮合元件、反向啮合元件7127和齿形元件7126，所述物料混合输送区L1设置有所述正向螺旋元件、齿形元件7126和正向啮合元件；所述物料熔融蒸煮区L2设置有所述正向啮合元件和用于反向增压的反向啮合元件7127和正向螺旋元件；所述物料均化传递区L3顺序设置有正向螺旋元件和反向螺旋元件7128；以及紧固件713，安装在所述芯轴711的末端，用于锁紧所述多个螺杆元件712，所述紧固件713优选为左旋螺钉。

本实施例中，芯轴711通过左端的花键配合联轴器将螺杆71与挤压机的齿轮箱3连接。芯轴711为渐开线外花键轴，螺杆元件712均设有内花键以套在芯轴711上，同时芯轴711的末端用紧固件713紧定。不同的芯轴711段上根据功能不同套设有不同尺寸、不同类型以及不同数量的螺杆元件712。芯轴711的直径，花键的外径及压力角、花键齿形数目参照GB/T3478.1–2008，各螺杆元件712的外径D根据具体产量需求设置。

参见图5-图7，图5为本实用新型一实施例的第一正向螺旋元件7121的结构示意图，图6为本实用新型一实施例的第二正向螺旋元件7122的结构示意图，图7为本实用新型一实施例的第三正向螺旋元件7123的结构示意图。正向螺旋元件和反向螺旋元件7128，可以为单头螺纹螺槽、双头螺纹螺槽或三头螺纹螺槽，还可以根据需求采用不同的导程。正向螺旋元件的物料输送方向与挤出方向一致，主要用于输送和混合，正向螺旋元件的长度与导程相同，有1.33D、0.89D、0.61D三种；而反向螺旋元件7128的物料输送方向与挤出方向相反，用于阻碍物料的输送，建立高压，反向螺旋元件7128长度为导程的一半，为0.305D。本实施例中，所述正向螺旋元件包括第一正向螺旋元件7121、第二正向螺旋元件7122和第三正向螺旋元件7123，所述第一正向螺旋元件7121、第二正向螺旋元件7122和第三正向螺旋元件7123均为双头右旋，螺旋导程与螺旋长度相同。其中，所述第一正向螺旋元件7121、第二正向螺旋元件7122和第三正向螺旋元件7123的螺旋长度分别为1.33D、0.89D、0.61D，所述第一正向螺旋元件7121为SER/1.33D/1.33D，所述第二正向螺旋元件7122为SER/0.89D/0.89D，所述第三正向螺旋元件7123为SER/0.61D/0.61D，其中，SER表示正向螺旋元件，1.33D表示长度是直径的1.33倍。所述第一正向螺旋元件7121分别设置于所述物料混合输送区L1的前部和所述物料熔融蒸煮区L2的所述反向啮合元件7127的后端；所述第二正向螺旋元件7122分别设置于所述物料混合输送区L1的前端、所述物料熔融蒸煮区L2的中部和所述物料均化传递区L3的前部，所述第三正向螺旋元件7123设置于所述物料均化传递区L3末端。

参见图8，图8为本实用新型一实施例的反向螺旋元件7128的结构示意图。本实施例的所述反向螺旋元件7128设置于所述物料熔融蒸煮区L2的中段并位于所述正向啮合元件和正向螺旋元件之间，所述反向螺旋元件7128为双头左旋，螺旋长度为0.305D，长度是直径的0.305倍，螺旋导程为0.61D，导程是直径的0.61倍，即反向螺旋元件7128为SEL/0.305D/0.61D，SEL表示左旋螺旋元件。

参见图9A-图10，图9A为本实用新型一实施例的齿形元件7126的结构示意图，图9B为图9A的侧视图，图10为本实用新型一实施例的另一齿形元件7126的结构示意图。图9及图10所示的两个齿形元件7126，分别安装在一对互相啮合的螺杆71上，图9所示的齿形元件7126安装在上螺杆71上，图10所示的齿形元件7126安装在下螺杆71上，所述齿形元件7126均为左旋，齿数为D/3，长度为0.89D，齿形盘数为3，记为TME/3/0.89D，TME表示齿形元件7126。其中，所述齿形元件7126设置于所述物料混合输送区L1的中段及末端。

参见图11A-图12B，图11A为本实用新型一实施例的第一正向啮合元件7124的结构示意图，图11B为图11A的侧视图；图12A为本实用新型一实施例的第二正向啮合元件7125的结构示意图，图12B为图12A的侧视图。正向啮合元件和反向啮合元件7127均采用多个片状的啮合块交错拼接，错列角包括30°、45°、60°和90°。正向啮合元件主要用于物料的混合剪切，同时也具有输送能力。反向啮合元件7127主要作用是曳流，增加背压，增加物料分散和混合效果。本实施例的所述的正向啮合元件包括第一正向啮合元件7124和第二正向啮合元件7125，分别为KBR/5/1.33D和KBR/5/0.89D，KBR表示右旋啮合元件，所述第一正向啮合元件7124和第二正向啮合元件7125的啮合盘数目均为5，啮合盘的错列角均为45°，所述第一正向啮合元件7124的长度为0.89D，所述第二正向啮合元件7125的长度为1.33D，其中1.33D表示长度是直径的1.33倍。其中，所述第一正向啮合元件7124分别设置于所述物料混合输送区L1的中段和所述物料熔融蒸煮区L2的前段及中段，所述第二正向啮合元件7125设置于所述物料熔融蒸煮区L2的末端。

参见图13A及图13B，图13A为本实用新型一实施例的反向啮合元件7127的结构示意图，图13B为图13A的侧视图。所述反向啮合元件7127的啮合盘数目为5，错列角为45°，所述反向啮合元件7127的啮合块长度为0.89D，表示长度是直径的0.89倍，记为KBL/5/0.89D，KBL表示左旋啮合元件。其中，所述反向啮合元件7127设置于所述物料熔融蒸煮区L2的前段和中段。

本实用新型一实施例中，第一正向螺旋元件7121如SER/1.33D/0.33D设置于物料混合输送区L1的前端，及物料熔融蒸煮区L2中的反向螺旋元件7128的后端，设置数目为1-2个；第一正向啮合元件7124如KBR/5/0.89D设置于物料混合输送区L1的后端，数目为2-3个；设置于物料熔融蒸煮区L2前端，数目为1-2个；设置于物料均化传递区L3的前端，数目为3-4个；第三正向螺旋元件7123如SER/0.61D/0.61D设置于物料均化传递区L3末端，数目为1-2个；反向螺旋元件7128如SEL/0.305D/0.61D设置于物料熔融蒸煮区L2的后端，设置数目为1个；第一正向啮合元件7124如KBR/5/0.89D设置于物料混合输送区L1的中段、物料混合蒸煮区的前段及中段，设置数目为1-2个；第二正向啮合元件7125如KBR/5/1.33D设置于物料熔融蒸煮区L2的前端和末端，设置数目均为1个；反向啮合元件7127如KBL/5/0.89D设置于物料熔融蒸煮区L2的前段，数目为1-2个；齿形元件7126如TME/3/0.89D设置于物料混合输送区L1的中段及末端，数目为1-2个。

本实用新型用于制备植物肉的螺杆71长径比L/D＝24的通用型同向全啮合双螺杆71挤压机的螺杆71，在物料混合输送区L1增加齿形元件7126，在较短的长径比L/D＝24的双螺杆挤出机中，增加物料停留时间，使得加水后的粉料与水快速混合，避免因混合不充分进入物料熔融蒸煮区L2出现混合不均匀分料结块，加热不均匀出现产品发散气泡影响纤维结构的形成。其中，螺杆71的芯轴711沿着物料输送的方向分别为物料混合输送区L1、物料熔融蒸煮区L2和物料均化传递区L3，芯轴711与齿轮箱3采用花键连接，芯轴711与螺杆元件712采用花键连接。芯轴711上各区段均设有正向螺旋元件，物料混合输送区L1设有齿形元件7126，物料混合输送区L1、物料熔融蒸煮区L2还配合设有正向啮合元件，物料熔融蒸煮区L2还设有反向增压的反向螺旋元件7128及反向啮合元件7127。该螺杆71使得物料在各不同区段通过不同的螺杆元件712组合形成多级挤压效果，如混合输送区喂料螺旋为SER/1.3D/1.3D，进入熔融蒸煮区的螺旋为SER/0.89D/0.89D，能够形成压缩比为1.46的压缩效果，在计量传递区物料需要稳定进入模头部分，熔融蒸煮区初始段喂料为SER/0.89D/0.89D，尾端为SER/0.61D/0.61D，形成压缩比为1.46的挤压效果，使物料建立一定压力稳定输送至模具，防止因物料释压造成的气孔和发泡效果，制成的产品纤维结构好，致密，有利于植物蛋白肉(花生蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白)纤维化结构的形成，产出的植物蛋白肉产品纤维结构、丝状结构和咀嚼口感能达到牛肉水平。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，安装在挤压机的机筒内，包括：

芯轴，包括互相连接的安装部和工作部，所述安装部设置在所述芯轴的一端，且所述安装部上设置有用于与所述挤压机的齿轮箱连接的花键，所述工作部沿着物料的输送方向顺序包括物料混合输送区、物料熔融蒸煮区和物料均化传递区；

多个螺杆元件，顺序相邻套接在所述芯轴上，所述多个螺杆元件包括正向螺旋元件、反向螺旋元件、正向啮合元件、反向啮合元件和齿形元件，所述物料混合输送区设置有所述正向螺旋元件、齿形元件和正向啮合元件；所述物料熔融蒸煮区设置有所述正向啮合元件和用于反向增压的反向啮合元件和正向螺旋元件；所述物料均化传递区顺序设置有正向螺旋元件和反向螺旋元件；以及

紧固件，安装在所述芯轴的末端。

2.根据权利要求1所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述正向螺旋元件包括第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件，所述第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件均为双头右旋，螺旋导程与螺旋长度相同。

3.根据权利要求2所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述第一正向螺旋元件、第二正向螺旋元件和第三正向螺旋元件的螺旋长度分别为1.33D、0.89D、0.61D，所述第一正向螺旋元件为SER/1.33D/1.33D，所述第二正向螺旋元件为SER/0.89D/0.89D，所述第三正向螺旋元件为SER/0.61D/0.61D。

4.根据权利要求3所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述第一正向螺旋元件分别设置于所述物料混合输送区的前部和所述物料熔融蒸煮区的所述反向啮合元件的后端；所述第二正向螺旋元件分别设置于所述物料混合输送区的前端、所述物料熔融蒸煮区的中部和所述物料均化传递区的前部，所述第三正向螺旋元件设置于所述物料均化传递区末端。

5.根据权利要求2、3或4所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述反向螺旋元件设置于所述物料熔融蒸煮区的中段并位于所述正向啮合元件和正向螺旋元件之间，所述反向螺旋元件为双头左旋，螺旋长度为0.305D，螺旋导程为0.61D。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述的正向啮合元件包括第一正向啮合元件和第二正向啮合元件，所述第一正向啮合元件和第二正向啮合元件的啮合盘数目均为5，错列角均为45°，所述第一正向啮合元件的长度为0.89D，所述第二正向啮合元件的长度为1.33D。

7.根据权利要求6所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述第一正向啮合元件分别设置于所述物料混合输送区的中段和所述物料熔融蒸煮区的前段及中段，所述第二正向啮合元件设置于所述物料熔融蒸煮区的末端。

8.根据权利要求6所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述反向啮合元件的啮合盘数目为5，错列角为45°，所述反向啮合元件的长度均0.89D，所述反向啮合元件设置于所述物料熔融蒸煮区的前段和中段。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述齿形元件设置于所述物料混合输送区的中段及末端，所述齿形元件为左旋，齿数为D/3，长度为0.89D，齿形盘数为3。

10.根据权利要求1、2、3或4所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆，其特征在于，所述紧固件为左旋螺钉。

11.一种双螺杆挤压机，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的植物蛋白肉挤压加工螺杆。