CN85106640A - 挤压机用模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工食品原料的挤压机的模具，特别是以脱脂大豆粉和高水分动物肉这类的蛋白质为原料，用第一种食品和第二种食品可以生产出组织连续类似肉的并经过成型的食品，使用第一种食品原料，模具开口长度设定在模具开口直径或厚度的15至40倍，使用第二种食品原料，在模具开口的入口部分安装一块带有许多小开口的多孔板。

Description

本发明涉及一种用于挤压机上的模具，特别是利用诸如脱脂大豆粉，高水分的动物肉等蛋白质原料，生产组织连续的肉状食品所用挤压机的模具。

食品加工有很长的历史，这在18世纪下半叶的出版物中可以见到。在其历史初期，挤压机用来进行食品的脱水处理或榨汁处理。随后，这种挤压机的应用领域逐渐扩大到食品的加工和成形方面，把食品原料投入挤压机的螺杆部分，以使原料在向前输送的同时受到揉搓和加热，食品原料由挤压机的模具挤压出，成为单个形的最终食物产品。

挤压机大体上可以分为两种类型，一种是单轴型的，另一种是双轴型的。双轴型挤压机根据它的啮合方式和两个螺杆的旋转方向，可以进一步细分成几种型式。

迄今，挤压机仅被看作对食品原料进行压缩、揉搓、膨胀和形成大块加工的机器。然而现在挤压机可以被看作进行混合/揉搓、剪切、融合、杀茵、化学反应、形成大块、成形等诸如此类加工的不寻常的设备。

传统的挤压机如图21至28所示。最简单式样的传统挤压机示于图21，其中：标号1标明了一个食品原料进料漏斗，即将原料20送到由适当的驱动装置（未表示出）转动的螺杆3，这样，随着混合、揉搓和融合，依靠螺杆3，原料20通过料筒2被送到压模4的出口处，由于混合/揉搓所产生的自身加热效应和螺杆3导致的原料20的剪切过程，或者是在料筒加热器（没表示出）外部加热的影响下，原料20融合在一起。然后，这样加工过的原料20由压模4的开口挤出，成为挤压成形的成品21。顺便说一下，螺杆3的前端3′是锥形的。

图22所示的挤压机带有一个温度控制套筒8，料筒7的外圆周有液体通路9，因此，料筒7的温度由在通路9中流动的液体控制，套筒8中的液体温度受到控制。另外，在图22中：标号10表示一个螺杆，标号12表示模具上的许多开口，标号11表示螺杆10的前端部分，前端部分11加工成半球形。

在图23和24中，所示的双轴型挤压机具有能强制输送原料的料斗14，这台挤压机还带有一对相互啮合的螺杆15，15′。标号16和16′相应地表示螺杆15和15′的前端部分，每个前端部分16和16′都是圆锥形的，另外，在图23中，标号17表示模具的一个开口。

在图25和26中，所示的另一种双轴型挤压机具有两个模具开口39和39′，在这个挤压机上：标号35和35′表示相互啮合的螺杆;标号36表示一个料筒;标号37表示具有两个模具开口39和39′的模具。

顺便说一下，图28所示的狭缝模具4，具有一个矩形的模具开口5。另外，在图27中的字母l表示“模具开口的长度”;图26中的字母d表示“模具开口的直径”，图28中的字母T表示“模具开口的厚度”。

在传统的模具4中（或者4′等等），模具开口的长度l达到模具开口直径d或厚度T（下文中为简化叙过程，称做模具开口直径d）的10倍。

模具开口的长度l10倍于模具开口直径d的原因在于，至今由挤压机加工而且易于成形的快餐或类似食品主要是用淀粉类原料制作，因此，这类食品易于成形并能生产出连续的产品，即使模具开口的长度较短或最初并不需要生产连续的产品而只要颗粒状产品。

近来，借助双轴型挤压机优良的原料传输性能，试图生产肉状连续产品或进行高水分食品原料的挤压加工。

在这种情况下，当一个模具开口长度l为其直径d的10倍的模具用于脱脂大豆粉食品的加工中时，所产生的最终产品不可能是连续形状的，其最终产品经模具挤压成颗粒形状。

在高水分原料的情况下，其加工温度经常超过水的沸点。这样，在蒸汽压力的影响下，原料从模具喷出，不可能生产出连续的产品，因此，产品的组织结构会断裂，失去其产品组织结构中存留的水分。

另外，在传统的挤压机中，经螺杆揉搓的原料融合在一起，伴随着各种反应，已融合的原料从模具里挤压出。这时，由于在传统的挤压机中，通过改变螺杆的旋转速度，料筒的温度和原料的进给量等等来控制原料的揉搓速率和反应速率，之后，原料从模具挤压出，原料在通过螺杆后的流速不会有太大的变化。不过在某些型式的传统挤压机中，原料在模具出口的流速相对于原料在料筒和模具间的流速显著地增加了。

原料在模具出口的流速相对于原料在料筒和模具间的流速显著增加的原因在于，意图在加工食品的挤压机的模具出口使诸如快餐这类由淀粉原料制成的食品膨出，或者意图使由蛋白质原料制成的食品形成片状结构。

不过，在需要以植物蛋白质和动物蛋白质为原料，如脱脂大豆粉和“Okara”，这是日本传统的豆饼“Tofu”的渣滓，以及海生动物肉和碎肉，生产象肉一样的纤维状连续产品时，用传统挤压机的这种结构是不能满足要求的，因为不能获得具有足够的纤维状结构和结合强度的产品。这是传统挤压机所固有的问题之一。

本发明的第一个目的就是要提供一种用于挤压机的模具，它能生产连续组织的肉状蛋白质产品，在这种挤压机里，当原料如脱脂大豆粉和高水分碎肉通过模具开口时，经过充分的组织作用。

本发明的第二个目的是提供一种用于挤压机的模具，它能挤压和成型具有充分结构结合力强度的类似肉的连续产品，在这种挤压机里，原料按其流向排列方向，因此，原料被加工成强纤维结构。

根据本发明，用于挤压机的模具包括：类似套筒的圆柱料筒;安装在料筒中的可旋转螺杆;安装在料筒的前端具有模具开口的模具，模具开口的长度是其厚度的15到40倍，因此，当诸如脱脂大豆粉这类的原料通过一个长模具开口时，伴随着揉搓、融合和加热反应，原料受到由螺杆的旋转引起的各种结构作用，在加热反应中，原料的性质发生了变化，这样，当原料由模具中挤压出时，就成为类似肉的连续产品。

另外，根据本发明，在所发明的挤压机中，一块多孔板安装在与螺杆轴垂直的方向上，这块板有许多排列在模具进口部分的小开口，因此能将很强的剪切力传递给原料，使之能按流动方向排列，因此，用一种基本原料经模具挤压出，就能够生产出类似肉的连续纤维状产品，这类原料如脱脂大豆粉，上述的“Okara”，海生动物肉等等。

附图的简要说明：

图1是本发明的第一实施例中的模具的纵剖面略图;

图2是本发明的第二实施例的一例模具的纵剖面略图;

图3是图2中所示多孔板的正视图;

图4是图2中所示多孔板的小开口部分的放大图;

图5是本发明的第二实施例的第二例模具的纵剖面略图;

图6是多孔板的另一个例子的正视图;

图7是本发明的第二实施例的第三例模具的纵剖面略图;

图8是图7中所示多孔板放大的局部剖视图;

图9是图8中所示多孔板的正视图;

图10f、g、h和j是原料的流速分布图，分别取自图7中的F-F、G-G、H-H和J-J线;

图11是本发明的第二实施例的第四例模具的纵剖面略图;

图12是另一个多孔板另一侧的正视图;

图13是本发明的第二个实施例的第五例模具的纵剖面略图;

图14是取自图13中ⅩⅣ-ⅩⅣ线的正视图;

图15是图13中所示多孔板的小开口的放大的剖视图;

图16和17是其他多孔板例子的纵剖视图;

图180、p、q和r是原料的流速分布图，分别取自图13中的O-O、P-P、Q-Q和R-R线;

图19是本发明的第二实施例的第五例模具的纵剖面略图;

图20是其他多孔板例子的前视图;

图21和22是传统的单轴型挤压机例子的纵剖面侧视图;

图23是传统的双轴型挤压机例子的纵剖面侧视图;

图24是沿图23中的ⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅣ，按箭头方向观察的正视图;

图25是传统的双轴型挤压机的另一个例子的模具的纵剖面侧视图;

图26是按图25中的箭头ⅩⅩⅣ方向观察的正视图;

图27是图25中所示模具的放大的剖视图;

图28是一狭缝模具的正视图;

下文将参照附图详细叙述本发明：

图1表示本发明的第一实施例的一例中的模具，这个模具由三部分组成，即：模具47，它经模具夹圈46固定在圆柱形料筒上;接在模具47上的模具48;模具49，它经模具48连到模具47上。在模具47里有一个锥形孔47A和一个圆柱形的模具开口47B，模具开口47B接在锥形孔47A上，而锥形孔47A连接在圆柱形料筒的口上，螺杆42装在料筒内，锥孔47A的横截面朝着圆柱形模具开口47B逐渐缩小。模具48和49各自具有模具开口48B和49B，模具开口48B和49B与模具开口47B有相同的直径d，并排列在一条直线上。

模具47、48和49各自具有套筒47C、48C和49C，液体在各套筒内流动，液体的温度设定在一个预定值上。另外，模具开口47B、48B和49B的总长度用字母“l”表示。

在运行中，从供料源（图中未画出）输入料筒41的原料输送到模具47并伴随着压缩、混合、融合和加热作用，原料的特性在加热作用中发生了变化。在原料传输经过模具47、48和49的模具开口47B、48B和49B期间，原料之间相互反应，以便组织，这样组成的原料形成类似肉的连续的食品，然后，送到49的前端，从模具49挤压出后，经冷却和成形，成为最终压出的产品。

在上面所述原料的反应中，由于这些反应需要相当长的反应时间，当模具开口47B、48B和49B的横截面形状在原料的反应区内发生变化时，这样组成的原料结构会断裂，因此，从原料反应开始部分到模具49的出口这段反应区内，模具47B、48B和49B的断面形状需要基本上相互一致。

换句话说，在原料通过模具开口47B、48B和49B的同时，产生上述反应、冷却和成型作用。因此，模具开口的长度l相对于其直径d是很长的。

本发明的发明者通过实验已制作了几种类型的模具，利用这些模具做了多项试验，他所得的数据是在以脱脂大豆粉为原料生产肉状组织食品的挤压加工情况下，所用模具开口的长度l至少是模具开口直径d的20倍，最好是模具开口直径d的35倍，可以得到好的食品，而模具出口周围合适的温度是70℃。

此时，因为希望能根据所用食品原料的含水率改变模具开口的长度l，所以最好采用如本发明的实施例中所示的由多个模具组成的装配式模具，以使模具开口的长度l可调。

上面是本发明第一实施例的描述。现在要描述本发明的第二实施例：图2至图4表示本发明的第二实施例的第一例，其中：标号50表示螺杆;标号5′表示一个鱼雷形分流梭;标号52表示料筒;标号53表示加热料筒52的加热器;标号55表示用于原料定向的许多小开口;标号56表示一个具有许多小开口55的多孔板;标号57表示一个模具;标号58表示一个容纳温度控制介质的套筒;标号60表示通过螺杆50后紧接的原料;标号61表示通过小开口55以后紧接的原料;标号62表示经过模具57的成形区（由字母l表示）的原料;标号63表示挤压后的食品（已成形的产品）。

在这种挤压机里，送到螺杆50送料部分（图中未画出）的食品原料在螺杆50的作用下，在螺杆50和料筒52之间被压缩，混合和揉搓，然后，经安装在螺杆50前端的鱼雷形分流梭51的搅拌输送到料筒52的前面部分，在这里的原料用标号60表示。料筒52由加热器53加热，料筒52的温度也由53控制，在某些情况下，需要在加热器53的位置上使用适当的冷却装置，冷却原料以控制原料的温度，这取决于原料的性质。

如果使用淀粉原料，在标号60所示的位置，原料已经融合在一起而成为最终成品状态，因此这种原料容易制成最终产品，或者说原料可以在模具的出口形成大块，制成挤压过的最终成品，所以在这种情况下，就不需要装备许多小开口以使模具内的原料定向了。

与这种情况大不相同，在需要生产纤维形肉类组织的蛋白质食品情况下，所用原料如脱脂大豆粉，上述的“Okara”，动物蛋白如海生动物肉和碎肉，则原料即使在标号60位置由模具挤压出，也不可能给予原料很强的纤维类特性。换句话说，在这种情况下，只能给予原料很弱的纤维特性，这种特性是在原料流动时，螺杆50、鱼雷形分流梭51和料筒52引起的剪切和传输作用而产生的。当原料通过模具时，原料被定向。不过，原料的这种定向不能使成品具有充分的纤维特性。

在料筒52前端部分的原料60所处状态下，通过由螺杆50等进行的揉搓加工，原料的蛋白质分子将活性元素带到表面的部分范围，这样，原料融合在一起，而这些蛋白质分子处于未一起反应的状态。在这种状态下，当原料通过本发明的多孔板56的小开口55时，原料的蛋白质分子经过剪切作用而沿原料流动的方向排列。在原料蛋白质分子这种定向作用的影响下，蛋白质分子将更大量的活性元素带到由标号61所示位置的表面，在61所示位置，原料被引入模具57的成形部分（这部分的长度用字母l表示），经过反应和成形，以便定向，因此挤压后的食品具有纤维特性，而这种挤压后的食品有很强的类似肉的结构，这种结构是以大量露出的活性元素为基础，由蛋白质分子组织结合构成的。

根据食品原料和所要挤压的产品的特性，需要改变小开口55的形状、尺寸和数量，最好能使每个小开口55的直径比较小，使其长度比较长并使小开口55的数目增加到一定程度，以便通过这种小开口55的压力降落能使食品挤压出来。

如图4中所示，根据本发明者所作的实验，在以脱脂大豆粉为原料的情况下，发现最好是使用小开口55来定向，小开口55的长度l与直径D之比（L/D）的范围在3至20之间，以保持原料的平均流速在3至10Cm/sec范围内。

另外，如图2所示，带有用于定向的小开口55的多孔板56安装在模具57上，不过，这些小开口55也可以装在料筒52上。

在图2中，装有一根螺杆50的单轴型挤压机用来作为本发明的例子。但是，装有两根螺杆的双轴型挤压机也可以采用作为例子。

另外，用来定向的小开口55的形状也不只限于圆柱形的。

图5是本发明第二实施例的第二例：标号65、66表示模具;标号67、68表示套筒;字母l₁表示模具成型区的长度，长度l₁是模具开口69直径的15至40倍。

在这种挤压机里，当原料通模具的成形部分时，其蛋白质分子处于61所示位置的原料经过完全的反应和成形加工，所经历的时间要比本发明第一例的时间长，因此，能挤压出组织更强的类似肉的成品70，在这里，蛋白质分子的取向作用比上述本发明的第一例增强了。

在本发明上述的例子里，小开口55除了圆柱形外，还可以是其他形状的，如图6所示狭缝形的，其间隙下文称作厚度T。小开口形成狭缝71。

下文要描述的是本发明第二个实施例的第三例。图7到9示出了该第三例，这里的标号80表示一根螺杆;标号81表示一个鱼雷形分流梭;标号82表示料筒;标号83表示加热料筒82的加热器;标号85a、85b和85c表示为原料定向的许多小开口，这些小开口85a、85b和85c的直径不同;标号86表示一块带有小开口85a、85b和85c的多孔板;标号87表示模具;标号88表示一个容纳模具温度控制介质的套筒;标号90表示通过螺杆80后紧接的原料;标号91表示通过小开口85a、85b和85c后紧接的原料;标号92表示通过模具成形部分的原料，该成形部分由字母l表示;标号93表示挤压后的食品（成形后的产品）。

在这种挤压机里，送到螺杆80的原料输送部分（图中未画出）的食品原料，在螺杆80的作用下，在螺杆80和料筒82之间被压缩、混合和揉搓，然后，经装在螺杆80前端的鱼雷形分流梭81的搅拌，输送到料筒82的前面部分，在这部分的原料用标号90表示。料筒82由加热器83加热，料筒温度也由83控制。在某些情况下，需要在加热器83的位置上使用一个适当的冷却装置来冷却原料，以控制原料的温度，这取决于原料的特性。

如果采用淀粉原料，在标号90所示的位置，这类原料已经能融合在一起，这样可以在模具部分冷却和使原料凝固，或在模具出口使原料形成大块食品，所以可以从模具挤压出最终食品。因此，不必为原料定向而安装小开口85a、85b和85c。

与上述情况不同，在需要生产纤维形肉类组织的蛋白质食品情况下，例如，以植物蛋白为原料，诸如脱脂大豆粉和前面提到过的“Okara”，动物蛋白如海生动物肉和碎肉，那么即使原料在标号90所示位置由模具挤压出，也不会使原料具有很强的纤维类特性。

考虑到上述情况，在本发明的挤压机里，位于料筒82前面的原料90经过螺杆的揉搓，原料的蛋白质分子把它们的活性元素带到蛋白质分分子的表面，这些蛋白质分子以不反应的方式融合在一起。在这种状态下，当原料通过小开口85a、85b和85c时，原料的蛋白质分子受到原料高速流动引起的剪切作用，因此，这些蛋白质分子按原料流动方向排列。在原料蛋白质分子取向作用的影响下，处于标号91所示的位置，蛋白质分子将更大量的活性元素带到了表面。在这种状态下，原料被送入模具87的成形部分（其长度用字母l表示），相互反应和成形以便取向，这样，挤压后的食品具有纤维特性和很强的类似肉的结构，这种结构是以大量暴露的活性元素为基础，由蛋白质分子的组织结合而形成的。

根据原料和要挤压产品的特性，有必要改变小开口85a、85b和85c的形状、尺寸和数目，最好能使小开口85a、85b和85c的直径比较小，长度比较长，并将小开口85a、85b和85c的数目增加到一定数量，这样，经过这些小开口85a、85b和85c的压力降落能使食品受到挤压。

如图8所示，根据本发明者所做的实验，在以脱脂大豆粉为原料的情况下，发现最好是使用小开口85a、85b和85c来定向，每个小开口85a、85b和85c的长度L和直径D的比值（L/D）范围在3至20之间，这样，原料的平均流速保持在3至10cm/sec之间。

另外，在图7中，用来定向的带有小开口85a、85b和85c的多孔板装在模具87上，但这些小开口85a、85b和85c也可以装在料筒82上。

此外，图7中用有一根螺杆80的单轴型挤压机用来作为本发明的例子。但也可以用具有双螺杆的双轴型挤压机为例。

小开口85a、85b和85c的形状也不只限于圆柱形的。

另一方面，原料在模具内的流动速度通常是在流动断面的中心部位最快，向着模具的内壁表面而逐渐减小，因此，在中心部位的流速同接近模具内壁表面的流速间产生了流速差。当原料和模具内壁表面之间的流动阻力增加时，这种流速差变大。在现有挤压机的模具里，模具内一度结合的原料的蛋白质在流动方向产生层离作用，这种层离作用是由流速差产生的，那么曾经结合的组织结构会断裂，从而使由模具出口挤压出的原料的结构已被撕裂。

本发明还提供了一种装置，以防止这种层离作用的出现，即防止成品的结构断裂。

为了防止产品结构的断裂，需要减小原料在模具横断面上的流速差。

根据本发明，通过改变用来定向的每个小开口85a、85b和85c在的横断面尺寸，减小原料的流速差。

以图8和图9为例，小开口85c、85b和85a的直径Dc、Db和Da从多孔板86的中心部分向其边缘逐渐增加，多孔板86上带有小开口85C、85b和85a。在这里，每个小开口85C、85b和85a的长度L是不变的。换句话说，位于模具断面中心部分的小开口85C的直径相当小，而在多孔板86边缘附近的小开口85a的直径相当大。

通常，当流动阻力增加时，液体的流速降低。由于流动阻力是由液体和液体通道内壁表面之间的摩擦力（在广义上）产生的，假如液体通道的长度和形状（这里以圆形为例）不变，当断面面积即液体通道的直径减小时，流动阻力增加。换句话说，当每个小开口85a、85b和85c的直径减小时，每个小开口85a、85b和85c的出口流速降低。

图7中断面F-F、G-G、H-H和J-J处原料的流速分布图分别示于图10的f、g、h和j。

在断面F-F处，原料流到小开口85a、85b和85c，这里原料通道的中心部分和边缘部分之间实际上没有流速差。不过在小开口85a、85b和85c的出口处，即在断面G-G上，由于中心部分小开口85C的直径比边缘部分小开口85a的直径要小，原料在中心部分的流速减小，因而产生了如图10g所示的原料流速分布。在图10g所示流速分布的影响下，可以使断面J-J上的流速分布均匀，断面J-J处的流速差显著减小了，因为受原料和内壁表面之间流动阻力的影响，接近流动通道内壁表面的原料的流速会降低，这种流动阻力在断面H-H和J-J之间作用于原料，因此，原料的流速差减小了。图10j中的n表示现有设备中原料流速在断面J-J上的分布，m是根据本发明的结构所得到的原料流速分布。小开口85a、85b和85c的形状也不只限于圆形的，比如可以用矩形的。在采用矩形小开口的情况下，可以通过改变小开口的断面尺寸来改变流动阻力，例如，改变矩形各边的长度。另外，根据本发明，为了改变模具内的流速分布，可以适当布置用来定向的小开口，这些小开口的断面形状和尺寸是不同的。

图11是本发明的第二实施例的第四例，其中标号95、96表示模具;标号97、98表示温度控制套筒;而字母l₁表示模具成形部分的长度，长度l₁是模具开口99直径的15至40倍。

与本发明的第一实施例相比，当原料通过模具成形区L₁时，处于位置91的原料蛋白质分子经过一个长时间，完全反应和成形，使挤压后的产品增强了取向性能而具有很强的类似肉的结构。

如上所述，每个小开口85a、85b和85c除了圆柱形外也可以是其它形状的，例如狭缝形的，其间隙下文称做厚度T。小开口形成狭缝101a、101b和101c。

下面将要描述的是本发明的第二实施例的第五例。图13到15表示此例，其中：标号110表示一根螺杆;标号111表示一个鱼雷形分流梭;标号112表示料筒;标号113表示加热料筒112的加热器;标号116表示一块多孔板，它的中心部分最厚，因此，多孔板116的厚度向其边缘逐渐减小;标号115表示排列在多孔板116上的多个小开口，根据多孔板116的厚度，每个小开口115的长度是不同的;标号117表示模具;标号118表示容纳温度控制介质的模具;标号120表示经过螺杆110后紧接的原料;标号121表示经过小开口115后紧接的原料;标号123表示挤压后的食品（成形后的产品）。

在图13和图14所示的挤压机模具里，送到螺杆110的输送部分（图中未画出）的原料在螺杆110的作用下，在螺杆110和料筒112之间被压缩，混合和揉搓，然后经安装在螺杆110前端的鱼雷形分流梭111的搅拌输送到料筒112的前面部分，在这里的原料用标号120表示。料筒112由加热器113加热，料筒的温度也由加热器113控制。在某些情况下，需要在加热器113的位置上使用适当的冷却装置来冷却原料，以控制原料的温度，这要取决于原料的特性。如果用淀粉类原料，那么当原料由螺杆10向前传输时，原料已经融合在一起，融合的原料位置由标号120表示。所以，这种融合的原料在模具117里冷却和凝固，或在模具117的出口形成大块，这样，原料由模具117挤压出作为食品。因此，在这种情况下，就不必安装小开口115了。

与上述情况不同，在需要生产纤维形类似肉的组织的食品场合，如以脱脂大豆粉和上述“OKara”这样的植物蛋白为原料，和以动物蛋白如碎肉等为原料，即使原料在120位置由模具117挤压出，也不能使食品有很强的纤维类特性。不过，按照本发明能够生产出强纤维形连续的肉类成品，因为在模具117上装有多孔板116，通过多孔板116在多孔板116的厚度方向上扩充了许多小开口115，多孔板116的厚度在径向上是不同的。螺杆110前端附近的原料120所处的状态是通过螺杆110等产生原料的揉搓作用，原料的蛋白质分子将其活性元素带到表面，这样，原料融合在一起，而这些蛋白质分子没有一起反应。在这种状态下，当原料通过本发明的多孔板116的小开口115时，原料的蛋白质分子将更多的活性元素带到表面，其位置由标号121所示。在此位置，原料被引入模具117的成形部分（这部分的长度用字母L表示），原料经过反应和成形以便定向，因而使挤压后的产品具有纤维类特性，以原料大量暴露的活性元素为基础，蛋白质分子的组织结合使这种挤压后的成品有很强的类似肉的结构。

按照本发明，在模具117的成形区产生下列作用，一般地，模具117内原料的流动速度在这种流动的中心部分较高，而在流动通道内壁表面附近的流速较低。在现有挤压机的模具里，当原料在内壁表面附近流动而流动阻力增加时，原料的流速降低，在模具117内原料的组织蛋白质在原料流动方向上经受层离作用，这种层离作用是由流速差产生的，因而组织结构断裂，由模具117的出口挤压出的产品的结构已被撕裂。为了防止断裂，需要减小模具117内的原料流速差。关于这一点，在本发明的实施例中，利用带有许多长度不同的小开口115的多孔板116，使原料的流速差降到最低限度。

例如在图13中，分布在多孔板116中心部分的小开口115的长度比分布在多孔板116边缘部分小开口的长度要长。一般地，当流动阻力增大时，通过液体通道的液体流速会降低。因为这种流动阻力是由液体和液体通道内壁表面之间的摩擦力（在广义上）产生的，假如小开口断面的尺寸固定，那么小开口内的流动阻力正比于这个小开口的长度。换句话说，当小开口的长度增加时，小开口出口处的流速降低。原料在图13所示的区段0-0流入每个小开口115，此处实际上没有原料的流速差，然后通过小开口115的出口，即P-P区段，这里的原料在多孔板116中心部分的流速较低，而原料在多孔板116边缘附近的流速较高。

通过增加原料在多孔板116边缘附近的流速，同时降低原料在多孔板116中心部分的流速，可以将原料的流速差减到最小，即，使原料在模具117的流速分布均匀，因为原料在多孔板116的下游模具117内壁表面附近，即Q-Q区段的流速由于受模具117内壁表面流动阻力的影响而降低了。图18的O、P、q和r分别表示图13中O-O、P-P、Q-Q和R-R处原料的流速分布。原料在图13R-R处的流速分布n是在现有设备里的分布，而原料的流速分布m是在本发明同一位置R-R处的分布。

在定向作用和流速分布的平缓作用下，这两种作用都是应用多孔板116而产生的，能够用挤压方式生产出类似肉的组织连续的产品，这种产品有很强的纤维特性和很强的接合结构。已经通过多孔板116的每个小开口115并进入模具117的成形部分的融合的原料（蛋白质原料），受到原料高速流动引起的剪切作用的影响，排列在流动方向上。在这种原料定向作用的影响下，原料暴露出大量的活性元素，这些活性元素增强了挤压食品的结构结合力。如果流过模具117成形部分的原料有流速差，这些原料就要经受原料流动方向上的层离作用，以致食品结构会断裂。在本发明挤压机的模具里，由于内壁表面产生较大的流动阻力，在料筒112内壁表面附近流动的原料有较小的流速，这里的原料输入长度较短的小开口115，这个小开口115穿过多孔板116较薄的部分，而在料筒112中心部分流动的原料，因为流动阻力小流速高，这里的原料输入较长的开口115，这个小开口115穿过多孔板116较厚的部分。结果，当这些原料流过模具117的成形部分时，实际上不存在原料的流速差，因此，用挤压的方式，可以生产出具有很强的纤维特性和较高结构结合力的类似肉的组织连续的食品。

另外，尽管在图13中带有小开口115的多孔板116装在了模具117上，但也可以将这种多孔板116装在料筒侧面。此外，除了装有一根螺杆10的单轴型挤压机外，也可以采用装有两根螺杆的双轴型挤压机。多孔板116的形状不只限于附图中所示的。以图16为例，在多孔板116的位置上可以使用多孔板132，多孔板132在与料筒112端部相对的中心部分有一凸面，还可以象图17中那样，在多孔板116位置上使用多孔板133，多孔板133在与料筒112端部相对的中心部分有一凹面，这样从多孔板中心部分到它的边缘部分，多孔板133的厚度沿径向减小。在这种情况下，如果能改变原料在模具117内的流速分布，就不必延长在多孔板（116、132、133）中心部分的小开口115的长度了。

另外，根据原料和所期望食品的特性，有必要改变小开口115的形状、尺寸和数目，最好能使每个小开口115的直径比较小，长度比较长并将小开口115的数目增加到一定程度，这样，通过小开口115的压力降落能使产品受到挤压。

如图15所示，按照这些实验，在以脱脂大豆粉为原料的场合，所用小开口115的长度L和直径D之比（L/D）最好在3至20之间，以使原料的平均流速保持在3至10Cm/Sec范围内。

图19是本发明的第二实施例的第五例，这里：标号125、126表示模具;标号127、128表示温度控制套筒;字母l₁表示模具的成形部分，这个长度是模具开口129直径的15至40倍。在原料通过上述模具的成形部分时，处于标号121所示位置的原料的蛋白质分子受反应和成形作用，这段时间比图13和图14所示例子的时间要长，因此，用挤压方式，生产出更强的类似肉的产品，这种产品的定向性更强。另外，小开口115的断面形状除了圆形外，也可以如图20那样为狭缝形断面，字母T表示狭缝131的宽度。

以上是本发明的实施例的全部描述。本发明的范围自然不只限于这些实施例，不脫离本发明的实质，可以改变这些实施例。

如上所述，本发明的模具最适合用于通过挤压从原料生产连续组织食品的挤压机中，特别是用蛋白质原料。

Claims (8)

1、一种用于挤压机的模具，包括：套筒形圆柱料筒；装在该圆柱料筒上可以旋转的螺杆；和装在该圆柱料筒前端的模具开口；这种模具的特征在于：所述模具开口的长度是该模具开口直径或厚度的15至40倍。

2、根据权利要求1中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：所述模具开口的断面形状在所述模具开口的入口和出口处之间大体不变。

3、一种用于挤压机的模具，包括：套筒形圆柱料筒;装在该圆柱料筒上可以旋转的螺杆;和装在该圆柱料筒前端的模具开口;这种模具的特征在于：在所述模具开口的入口部分装有一块多孔板，该多孔板带有多个沿其厚度方向上的小开口，该多孔板设置在与该螺杆轴垂直的位置上。

4、根据权利要求3中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：所述多孔板的所述小开口的直径或厚度与所述多孔板的所述小开口的长度之比值的范围在3至20之间。

5、根据权利要求3中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：通过改变所述多孔板的各所述小开口的长度，使原料在所述模具开口的流速分布尽可能地均匀。

6、根据权利要求5中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：所述多孔板的各所述小开口的所述长度是不同的，以便尽量延长所述多孔板中心部分的开口长度和尽量缩短所述多孔板边缘部分的开口长度。

7、根据权利要求3中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：通过改变所述多孔板的各所述小开口断面的形状和/或尺寸，使原料在所述模具开口的流速分布尽可能地均匀。

8、根据权利要求7中所述的用于挤压机的模具，其特征在于：所述多孔板的各所述小开口的所述断面的所述尺寸是不同的，以便使所述该多孔板中心部分的开口尺寸减至最小，使所述多孔板边缘部分的开口尺寸增至最大。

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