一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备制造技术

本发明专利技术涉及植物蛋白肉制造领域，公开了一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，由依次连接的预处理装置、混合装置、3D打印装置组成，预处理装置包括搅拌器和挤压机，混合装置包括混匀器，3D打印装置包括挤出机和打印喷头，挤压机的进料端与搅拌器连接，挤压机的出料端通过混匀器与挤出机连接，挤出机的出料端与打印喷头连接。本发明专利技术能实现对混合预热过后的蛋白质原料进行加工，使其蛋白质组织化并形成适于打印的蛋白肉。其结构小巧，所用成本费用较低，大大节约了加工设备的成本，还能提高加工效率。还能提高加工效率。还能提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备


[0001]本专利技术属于植物蛋白肉制造领域，涉及一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备。

技术介绍

[0002]随着现代社会的发展，人口的增加速率急剧加大，人们对健康营养饮食的需求不断加大。肉制品在人类饮食中具有独特的地位，作为一种优质食物，始终是摄入蛋白质的优良选择。随着生活水平的提高，肉制品的消耗量逐年增大。然而地球资源有限，如果仅依靠传统畜牧业供应全球庞大的市场，将无法满足需求。传统畜牧业在养殖过程中需要占用大量的土地资源，消耗大量的能源和水资源，禽畜产生的粪便会污染养殖场水土，且畜牧养殖业会排放出大量的温室气体，其排放量占全球排放量的12％，是影响全球气候的重要因素。在畜牧业中无法避免兽药和抗生素的使用，所以畜禽肉中往往可能还会残留着一定量的抗生素、激素和兽药等，导致许多食品安全问题。禽畜肉中饱和脂肪酸含量较高，长期大量食用会引发高血糖、高血脂和高血压等病症。由于传统肉制品生产、加工和食用等过程中存在碳排放量超标、资源利用率低、消耗大和动物福利等问题，所以人们希望找寻一种更为健康营养的产品替代传统肉制品。"人造肉"的出现逐渐引起了人们的重视，成为了食品行业关注的焦点。
[0003]目前人造肉加工制造技术主要是利用挤压膨化技术实现对蛋白质的组织化，再对其挤压膨化制备人造肉。其大致工艺如下：首先对豆类蛋白混合搅拌后，放入送料器送入加工螺杆中，再由螺杆加工装置在高温高压的环境下对蛋白质进行剪切、挤压加工，送至挤出段；最后，挤出段对蛋白质进行冷却，挤出物料，形成人造肉。可见，这种方式虽然相对成熟且实用，但还存在以下问题：其一，加工设备制造成本较高，导致人造的成本水涨船高；其二，动物禽畜肉制品具有丰富致密的纤维结构，口感鲜嫩多汁，富有弹性和咀嚼性，而植物蛋白肉的质构与动物肉相比，其结构较为松散，在口感上与动物肉还存在着一定差距，需要进一步的调节改造，故此方式下的产品口感较差；其三，现有人造肉加工设备多为单结构喷头，加工效率较低，无法满足人造肉工业化需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，具备自动按比例加料，自动混合，且能够分批次加入辅料，以保证部分原料不在挤压机高温高剪切环境中变质，并能够自动梯度控制蛋白质组织化各阶段温度等优点，以适应3D打印植物蛋白肉过程对挤出装置的要求，同时提高生产效率和成品品质。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，由依次连接的预处理装置、混合装置、3D打印装置组成，预处理装置包括搅拌器和挤压机，混合装置包括混匀器，3D打印装置包括挤出机和打印喷头，挤压机的进料端与搅拌器连接，挤压机的出料端通过混匀器与挤出机连接，挤出机的出料端与打印喷头连接。
[0007]进一步，搅拌器的顶部设置进料斗，其底部呈斗状并设置下料管，下料管的出口设置电磁阀；搅拌器、混匀器均通过管道连接有多个带有计量泵的料筒。
[0008]进一步，挤压机上设置加热板，挤压机上并靠近出料端缠绕有冷却介质管道，冷却介质管道连接有循环泵。
[0009]进一步，挤压机的传动端通过减速箱连接有第一驱动电机；挤压机内设置同向啮合双螺杆，同向啮合双螺杆上设置捏合块，且单个螺杆设为四段式螺纹结构，第一段螺纹采用单头变导程螺纹，第二段螺纹采用单头同导程螺纹，第三段螺纹采用双头螺纹，第四段螺纹采用反向双头螺纹；所述减速箱为五轴同向传动变速箱，由箱体以及设于箱体内的输入轴、传动轴和输出轴组成，传动轴和输出轴均设为两根，并相对于输入轴呈对称布置，输入轴上所设的主动齿轮啮合传动于两根传动轴上各自所设的传动大齿轮，两根传动轴上所设的传动小齿轮分别啮合传动于两个输出轴上所设的从动齿轮，两根输出轴分别对接挤压机的同向啮合双螺杆。
[0010]进一步，搅拌器和混匀器均设置有带第二驱动电机的搅拌轴，第二驱动电机采用调速电机，所述搅拌轴包括横向搅拌杆、螺旋搅拌叶，横向搅拌杆设为纵向平行布置的多根，相邻的横向搅拌杆末端连接螺旋搅拌叶。
[0011]进一步，挤出机包括料仓、传动组件和第三驱动电机，料仓内设置异向啮合双螺杆，异向啮合双螺杆通过传动组件与第三驱动电机连接，料仓上设置进料管和出料管，混匀器与进料管相连，打印喷头与出料管相连，第三驱动电机采用减速电机。
[0012]进一步，挤出机包括用于安装料仓的基座；传动组件由轴承座、转轴、锥齿轮组成，转轴与第三驱动电机连接，其上设置对称的两个锥齿轮，异向啮合双螺杆的同侧端均设置有与转轴上所设的两个锥齿轮分别啮合传动的配套锥齿轮；转轴通过其两端的轴承座也设置在基座上。
[0013]进一步，料仓由上盖、下箱体组成，且上盖与下箱体的接触处设置凸筋与凹槽的卡合结构；所述料仓上设有加热丝；所述出料管和进料管的外管壁上设置保温组件，且出料管为耐高温软质管，进料管为耐高温硬质管或金属管。
[0014]进一步，打印喷头为同轴双喷嘴结构，其上设置凝胶通道、花洒式挤出板、环形冷却管和温度传感器，花洒式挤出板通过螺纹卡钉可拆卸的安装在打印喷头上，凝胶通道上设置与花洒式挤出板通孔同轴的出胶孔，环形冷却管位于花洒式挤出板的上方。
[0015]进一步，3D打印装置还包括坐标移动机构和成型平台，坐标移动机构由安装架、X轴横移组件、Z轴升降组件、Y轴平移组件、支架组成，成型平台、Z轴升降组件和Y轴平移组件均设置在支架上，X轴横移组件设置在Z轴升降组件上，安装架设置在X轴横移组件上，打印喷头设置在安装架上，Y轴平移组件作用于成型平台。
[0016]本专利技术的技术效果在于：
[0017]1、本专利技术提及的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，采用多级混合结构，使部分原料不会因为组织化阶段中高温高压高剪切环境被破坏，从而有效的解决了蛋白质组织化过程中部分物质破坏的问题，并可以实现连续自动加料，节省了人力物力；同时，采用双螺杆挤压机，有益于蛋白质组织化效果。
[0018]2、本专利技术提及的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，采用对称的异向啮合双螺杆挤出供料，使植物蛋白肉3D打印过程实现持续供料，增大了供料的速度，提高了供料稳定
性，在双螺杆挤出过程中可对原料进行再次搅拌和一定程度加工保证了成品质量，同时在整套挤出系统中设计有温度控制装置，可保证各个环节的原料处于适宜的温度，提高了成品品质。
[0019]3、本专利技术提及的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，通过3D打印装置保证了糊状混合物能够顺利完成纤维化过程，其打印喷头中分别在第一阶段和第二阶段设有环形冷却管和花洒式挤出板，环形冷却管道的温度可以进行设定，花洒式挤出板可以进行更换以改变板上孔径的大小与数量，从而针对不同原料配方进行高效率的打印；还在打印喷头的第二阶段设有凝胶通道，凝胶最终通过打印喷头底部的出胶孔喷洒挤出，以确保挤出过程中产品组织粘连紧密，最终提高产品的质量。
[0020]总的说来，本专利技术提及的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，能够实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，其特征在于，由依次连接的预处理装置(100)、混合装置(200)、3D打印装置(300)组成，预处理装置包括搅拌器(8)和挤压机(10)，混合装置包括混匀器(14)，3D打印装置包括挤出机(20)和打印喷头(24)，挤压机的进料端与搅拌器连接，挤压机的出料端通过混匀器与挤出机连接，挤出机的出料端与打印喷头连接。2.根据权利要求1所述的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，其特征在于，所述搅拌器的顶部设置进料斗(9)，其底部呈斗状并设置下料管(5)，所述下料管的出口设置电磁阀(5a)；所述搅拌器、混匀器均通过管道连接有一个以上并带有计量泵(3)的料筒(4)。3.根据权利要求1所述的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，其特征在于，所述挤压机上设置加热板(11)，所述挤压机上并靠近出料端缠绕有冷却介质管道(12)，所述冷却介质管道连接有循环泵(13)。4.根据权利要求1所述的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，其特征在于，所述挤压机的传动端通过减速箱(2)连接有第一驱动电机(1)；所述挤压机内设置同向啮合双螺杆(15)，所述同向啮合双螺杆上设置捏合块(15a)，且单个螺杆设为四段式螺纹结构，第一段螺纹(15b)采用单头变导程螺纹，第二段螺纹(15c)采用单头同导程螺纹，第三段螺纹(15d)采用双头螺纹，第四段螺纹(15e)采用反向双头螺纹；所述减速箱为五轴同向传动变速箱，由箱体以及设于箱体内的输入轴(2a)、传动轴(2c)和输出轴(2d)组成，传动轴和输出轴均设为两根，并相对于输入轴呈对称布置，输入轴上所设的主动齿轮(2b)啮合传动于两根传动轴上各自所设的传动大齿轮(2g)，两根传动轴上所设的传动小齿轮(2f)分别啮合传动于两个输出轴上所设的从动齿轮(2e)，两根输出轴分别对接挤压机的同向啮合双螺杆。5.根据权利要求1所述的植物蛋白肉多重纤维成型制造装备，其特征在于，所述搅拌器和混匀器均设置有带第二驱动电机(6)的搅拌轴(7)，所述第二驱动电机采用调速电机，所述搅拌轴包括横向搅拌杆(7a)、螺旋搅拌叶(7b)，横向搅拌杆设...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡维，李相吕，王羽，高艳娥，王峥嵘，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：