超临界CO2高湿挤压植物基人造肉的生产系统及方法

摘要

本发明的一种超临界CO2高湿挤压植物基人造肉的生产系统及方法，该系统，包括双螺杆挤压机、固体定量喂料器、液体计量喂料器、产品成型模具、超临界CO2供给装置以及控制装置，所述双螺杆挤压机包括挤压筒、成对的挤压螺杆以及挤压螺杆驱动机构，所述挤压筒包括依次对接的混料输送筒体、锁压筒体以及超临界CO2注入筒体，所述锁压筒体内的挤压螺杆节段上设置有锁压螺旋件，所述超临界CO2注入筒体上设置有与超临界CO2供给装置对接的超临界CO2注入口，所述超临界CO2注入筒体的出料端设置有流体温度检测和流体压力检测。采用本申请的系统和方法，解决了高湿挤压物料豆腥味重、结构密实难以调味、热敏性成分易损失的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及人造肉制备技术领域，具体涉及一种超临界CO

背景技术

植物蛋白肉被2019年发布的《麻省理工学院技术评论》评价为年全球十大突破性技术之一，被视为应对2050年动物蛋白供给不足的重要选择。高水分挤压技术是制备植物蛋白肉的最具潜力的技术之一，将植物蛋白等组分进行质构重组，产品具有纤维长度更长、结构更细腻、质地更均匀、接近动物肉、具有即食性的特点。但目前国内外市场上还没有高水分挤压相关产品。主要原因是高水分挤压产品入味困难，肉味不佳，肉感不强，消费者接受度较低。

国际专利申请编号：PCT/US20 16/057840美国beyond meat专利发明人提供了一种结构、纹理和其它性质与动物肉相似的可替代动物肉的食品。公开了一种低水分挤压法制备植物蛋白肉坯料的方法，后续进一步浸泡、复水、调味、加压、速冻定型等方法。

中国专利“一种素食午餐肉及其制备方法”(专利号CN101874587B)公开了一种低水分挤压法制备植物蛋白肉坯料的方法，后续进一步浸泡、油炸、调味、加压定型等，得到植物蛋白午餐肉。但其工艺自动化程度较低，挤压后的产品仍需复水、油炸、调味等工艺，生产成本较高，且存在对环境的影响。中国专利“即食仿肉蛋白干的生产方法”(专利号CN103431056B)公开了一种用组织蛋白生产即食仿肉蛋白干的生产方法，步骤包括浸泡、脱水、卤制、定型、二次卤制、二次脱水等。虽然其产品具有内外味道一致，口感好且有弹性的特点，但其工艺步骤繁琐，费时费力。

利用干法生产的组织蛋白，经复水、重组的人造肉，无法满足中餐煎、炸、炒、蒸的烹饪需求。随着消费水平的逐年攀升，动物蛋白逐渐供不应求，寻求肉类代替品已成为趋势。“人造植物肉”是以植物蛋白为主要原料生产的肉类替代品，其本质是更可控的工业化生产，代替肉类工业从养殖、屠宰、储运等一系列过程，这意味着“人造植物肉”可以不受环境污染和动物病疫影响，从而更加安全化和营养化，致使其可更加稳定有效地生产。但植物蛋白肉存在营养和风味单一的问题，将全谷物与植物蛋白结合，既能丰富植物蛋白肉的营养，又能改善植物蛋白肉的风味。

生产植物蛋白肉的加工工艺主要有挤压、纺丝两种形式，其中挤压是生产植物蛋白肉的最佳技术，也是应用最广泛的技术。双螺杆高湿挤压技术是通过在圆桶螺杆区域内对混合的蛋白质悬浮液进行高温、挤压的热机械处理，从而使得预混料能够充分混合。在经过冷却模具时，混合物冷却凝固后通过剪切流形成纤维结构。在挤压过程中，以植物蛋白为基础的混合物受到高温、压力和剪切的作用，对产品的结构和化学性质产生很大的影响。制品中均匀、分层的纤维结构是人们喜欢的口感，在植物蛋白肉中，蛋白质是通过外界给予的压力使其中的二硫键、氢键和非共价键相互作用，因此打破了蛋白质原始结构的分子间连接，然后通过形成新的分子间的联系定位并进行链的重组，从而使得形成的三维网络结构更加立体，也因此能够得到较好的肉质感。但高湿挤压产品存在豆腥味明显、结构密实难以调味、产品中热敏性成分易损失等问题。

豆制品中的豆腥味成分极易形成，但很难去除，因此豆腥味的去除方法是国内外学者的关注热点。目前常见的风味改良法可以大致分为风味掩蔽法和微生物发酵法。风味掩蔽法是食品加工中最常用、最便捷的方法，主要通过引入香精、香料等风味掩蔽剂，掩蔽原始产品中的不良风味，同时带来新的良好风味。但在挤压机内高温高压条件下，香精香料极易损失，反而产生其他不良风味。微生物发酵法在腐乳、豆豉以及豆奶等产品的加工中应用广泛，但在挤压中难以应用。

超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度，低表面张力的特性。超临界二氧化碳(SC－CO

在干法挤压中直接加入超临界CO

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种超临界CO

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种超临界CO

进一步，所述超临界CO

进一步，所述挤压螺杆驱动机构包括传动连接的电机和扭矩分配箱。

进一步，所述挤压螺杆包括多节轴向拼装的挤压螺杆节段，所述挤压螺杆节段包括螺杆芯轴以及安装在螺杆芯轴上的输送螺旋件或捏合螺旋件。

进一步，所述混料输送筒体包括依次对接的第一筒体、第二筒体、第三筒体、第四筒体、第五筒体和第六筒体。

一种超临界CO

配备原料

所述原料按重量份计，包括如下组分：大豆分离蛋白30-50份、豌豆分离蛋白30-50份、花生蛋白30-50份，青稞全粉10-20份、燕麦全粉10-20份、盐2-3份、糖1-5份、味精1-2份、红曲红0.1-0.5份、粉末香精0.5-1份；

设定设备参数

设定第二筒体、第三筒体、第四筒体、第五筒体、第六筒体、锁压筒体以及超临界CO

排空超临界CO

启动双螺杆挤压机，在模具端开始出料后，打开超临界CO

注入超临界CO

启动柱塞式计量泵，通过超临界CO

进一步，在配料过程中，将豌豆分离蛋白和花生蛋白由动物蛋白替代，动物蛋白为30-50份，将动物蛋白打浆后通过螺杆泵输送至双螺杆挤压机。

本发明的有益效果：

本发明通过在超临界二氧化碳注入口前段的挤压螺杆上增加锁压螺旋件，可以调控超临界二氧化碳注入口段中的筒内压力，同时，利用挤压螺杆对半流体物料的搅拌、撕裂，破坏半流体表面液膜的完整性，使表面液膜产生大量的裂纹，由于CO

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的系统除去超临界CO

图3为各种输送螺旋件的对比示意图；

图4为各种捏合螺旋件的对比示意图。

图5为挤压螺杆的一种结构示意图；

图6为锁压螺旋件的一种结构示意图；

图7为锁压螺旋件的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

如图1-7所示，本实施例提供了一种超临界CO

所述锁压筒体911内的挤压螺杆节段上设置有锁压螺旋件14，所述锁压螺旋件的结构如图6或图7所示，包括一对形成迷宫式密封咬合的旋转体，每个旋转体分别与对应的挤压螺杆装配。通过挤压螺杆上的锁压螺旋件，保持超临界CO

所述超临界CO

在超临界CO

在挤压过程中，注入一定压力的超临界CO

超临界CO

所述产品成型模具13通过模具固定件12与超临界CO

所述挤压螺杆可以整体式结构，也可以为积木式拼装结构，本实施例中，所述挤压螺杆包括多节轴向拼装的挤压螺杆节段，所述挤压螺杆节段包括螺杆芯轴以及安装在螺杆芯轴上的输送螺旋件或捏合螺旋件，挡处于挤压输送节段时，采用输送螺旋件，当处于捏合节段时，采用捏合螺旋件，所述输送螺旋件和捏合螺旋件的种类和结构多种多样，具体如图3和图4所示，拼装后得到的一种挤压螺杆结构如图5所示。

本实施方式还提供了一种超临界CO

实施例1

一种超临界CO

配备原料

所述原料按重量份计，包括如下组分：大豆分离蛋白30kg、豌豆分离蛋白30kg、花生蛋白30kg，青稞全粉10kg、燕麦全粉10kg、盐2kg、糖1kg、味精1kg、红曲红0.1kg、粉末香精0.5kg；

设定设备参数

设定第二筒体、第三筒体、第四筒体、第五筒体、第六筒体、锁压筒体以及超临界CO

排空超临界CO

启动双螺杆挤压机，在模具端开始出料后，打开超临界CO

注入超临界CO

启动柱塞式计量泵，通过超临界CO

实施例2

一种超临界CO

配备原料

所述原料按重量份计，包括如下组分：大豆分离蛋白40kg、动物蛋白45kg，青稞全粉15kg、燕麦全粉15kg、盐2kg、糖2kg、味精1kg、红曲红0.2kg、粉末香精0.8kg；将动物蛋白打浆，用螺杆泵定量送入双螺杆挤压机；

设定设备参数

设定第二筒体、第三筒体、第四筒体、第五筒体、第六筒体、锁压筒体以及超临界CO

排空超临界CO

启动双螺杆挤压机，在模具端开始出料后，打开超临界CO

注入超临界CO

启动柱塞式计量泵，通过超临界CO

对比例

对比例除了不通入超临界CO

实验例

植物蛋白肉中对豆腥不良风味贡献比较大的物质只要有：己醛、正己醇、1-辛烯-3-醇，采用顶空固相微萃取技术与气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)测定实施例1与对比例的胚料中上述3种物质的含量，检测结果如表1所示：

表1胚料中不良风味物质相对含量(％)

由表1的结果所示，本发明实施例中己醛、正己醇、1-辛烯-3-醇含量明显低于对比例。由此可知，超临界CO2高湿挤压能够显著去除豆腥味。

综上所述，采用本申请的系统和方法，通过在超临界二氧化碳注入口前段的挤压螺杆上增加锁压螺旋件，可以调控超临界二氧化碳注入口段中的筒内压力，同时，利用挤压螺杆对半流体物料的搅拌、撕裂，破坏半流体表面液膜的完整性，使表面液膜产生大量的裂纹，由于CO

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。