高水分挤压组织化植物蛋白纤维结构形成机制研究进展

高水分挤压组织化技术是目前生产具有类似动物肉的纤维结构和口感的组织化植物蛋白的主要加工技术。旨在为未来新型植物性肉类类似物的加工和产品设计提供理论参考,从原辅料(植物蛋白、添加剂)、挤压系统参数(水添加量、挤压温度、螺杆转速和喂料速度)、冷却模头三个方面阐述对植物蛋白高水分挤压过程中纤维结构形成的影响机制。蛋白质分子间相互作用力是组织化植物蛋白纤维结构形成的关键,而不同的植物蛋白原料其组织化结构所依赖的蛋白质分子间作用力不同。添加剂可以改变蛋白质等分子内或分子间的作用方式和程度,从而直接影响组织化植物蛋白成品纤维结构的形成。挤压参数主要通过影响蛋白质结构来影响产品质构特性。冷却模头有利于各向异性纤维结构的形成。     

植物蛋白高湿挤压组织化综述

随着社会发展进步,营养、健康的生活理念以及可持续发展的人文环境越来越受到认同。组织化植物蛋白因其营养丰富、绿色环保而广受关注,其工业生产近年来发展迅猛。高湿挤压工艺可以使组织化植物蛋白具有更类似肉的纤维状组织结构,是目前人造肉加工技术及产业关注的焦点。高湿挤压过程涉及分子的复杂构象改变与理化变化,且影响产品最终品质的因素众多、复杂。如何理清机理,控制条件,优化工艺仍是一大挑战。本综述旨在梳理高湿挤压技术的发展,归纳设备、工艺及机理研究的主要进展,重点分析在此技术中原料、温度、水分含量、进料速度和螺杆转速对产品品质的影响,描述挤压后产品的性质特性,为高湿挤压技术生产组织化植物蛋白的发展提出建议与展望。     

螺杆构型对植物蛋白挤压组织化感官评定的影响

采用TXLL110型双螺杆挤压膨化机,以高温脱脂花生粕为原料,研究3种螺杆构型对植物蛋白挤压组织化感官评定的影响,并分析整根螺杆的功能分区与配置原则。结果表明:通过合理配置的螺杆构型可显著改善拉丝蛋白产品感官质量。     

大豆蛋白挤压组织化加工影响因素及应用

大豆是我国重要的植物蛋白资源,而经过低温压榨取油后的豆粕是生产植物蛋白的重要原料。本文对大豆蛋白挤压组织化原理及特性、组织蛋白拉丝蛋白加工方法以及组织蛋白的种类应用进行了介绍,其中详细介绍了挤压膨化法加工组织蛋白的工艺流程及生产过程中原料、设备、工艺参数等对组织蛋白结构、弹性、吸水性的影响,最后对未来组织蛋白在仿真肉上应用的进行了展望。     

操作参数对挤压组织化花生蛋白质构特性的影响

采用TXLL110型双螺杆挤压膨化机,以高温脱脂花生粕为原料,利用质地剖面分析(TPA)法,研究了机筒温度、物料含水率、喂料速度、螺杆转速对挤压组织化花生蛋白质构特性的影响。结果表明:随着机筒温度的升高,挤压组织化花生蛋白硬度、弹性、剪切力均呈现先升后降的趋势;随着物料含水率的增大,挤压组织化花生蛋白硬度、剪切力均下降,弹性先升后降;随着喂料速度的增大,挤压组织化花生蛋白硬度、弹性、剪切力均先升后降,弹性与剪切力降幅较小;随着螺杆转速的增大,挤压组织化花生蛋白硬度略有下降,弹性略有升高,剪切力先升高后略有下降;试验最佳的操作参数为机筒温度150℃,物料含水率30%,喂料速度550 kg/h,螺杆转速350 r/min。     

双螺杆挤压对大豆组织蛋白组织化度的影响研究

以大豆浓缩蛋白为原料,采用双螺杆挤压组织化技术,对大豆组织蛋白的组织化度进行了研究。结果表明：影响大豆组织蛋白组织化度的主要因素是温度,其次是螺杆转速与水分,喂料转速最小,最佳工艺是挤压温度180℃,水分38%,螺杆转速9Hz,喂料转速11Hz。     

挤压处理下组织化核桃蛋白品质变化

作为核桃制油副产物的核桃蛋白是一种优质植物蛋白,核桃蛋白高值化利用,对核桃产业可持续发展具有重要意义。该研究采用挤压法对核桃蛋白进行组织化,考察挤压工艺参数对组织化核桃蛋白色泽、质构特性和组织化度的影响。通过采用单因素法,研究了挤压温度、水分含量、螺杆转速、喂料速度和冷却温度5个挤压工艺参数对组织化核桃蛋白的影响。根据单因素试验结果,选择挤压温度、水分含量和喂料速度三个参数为响应面实验的试验因素,以组织化度为响应值,应用响应面分析法对挤压工艺参数进行优化,得到了最优挤压工艺参数为挤压温度141 ℃,水分含量52.7%,螺杆转速160 r/min,喂料速度26 g/min,冷却温度65 ℃,此时组织化度为1.209。该研究为核桃蛋白基素肉开发奠定了基础。     

影响豆粕挤压组织化显著因素筛选及其工艺优化

豆粕是生产精炼食用大豆油的副产物,富含植物蛋白,是人类及动物很好的蛋白来源。豆粕本身不宜被人类直接食用。为了提高豆粕的可食性,本文利用双螺杆挤压技术对豆粕进行深度组织化,采用L16215直交表做正交试验,对13个可能影响产品性质的因子进行筛选,再经方差分析及因子贡献率分析,选出挤压温度、物料含水率、蛋白添加量、螺杆转速作为单因素,确定最适加工条件。试验结果表明豆粕组织化的最适工艺条件是:挤压温度150℃,物料含水率45%,蛋白添加量72 g(豆粕按150 g计),螺杆转速90 r/min。本研究结果为豆粕的深加工提供参考。     

植物蛋白原料体系影响挤压组织化研究进展

蛋白原料是挤压生产组织化产品的基础,只有适宜的蛋白原料配以合适的挤压操作工艺,才能生产出满足要求的组织化蛋白产品。通过归纳国内外相关文献资料,从蛋白原料种类、蛋白质含量、蛋白质变性程度、蛋白质组分和结构以及蛋白原料中其他共存成分5大方面,系统分析影响植物蛋白挤压过程和产品特性的因素;指出不同类别蛋白原料的复配挤压以及原料制备工艺,蛋白质组成、蛋白质改性和添加剂等对挤压产品特性的影响,可能是植物蛋白挤压组织化领域将来的研究热点和方向。     

挤压操作参数对组织化小麦蛋白复水性影响研究

以小麦蛋白为原料,研究挤压制备组织化小麦蛋白过程中工艺参数对组织化小麦蛋白复水率的影响。通过设计单因素试验和响应面分析方法,根据加水量、挤压温度、螺杆转速和喂料量4个因素对组织化小麦蛋白复水率的影响,优化了组织化小麦蛋白的制备工艺参数。结果表明,挤压温度、螺杆转速、喂料量、螺杆转速和喂料量的交互作用对产品复水率影响显著,回归模型高度显著。组织化小麦蛋白生产最佳工艺参数为:加水量44%、挤压温度160℃、螺杆转速280 r/min、喂料量21 kg/h,在该最佳工艺参数条件下,组织化小麦蛋白的复水率为249.49%。电镜扫描结果显示小麦蛋白在挤压过程中发生了蛋白质的变性和蛋白质分子间的重新排列,形成了纤维状的结构。     

以纸浆为介质的螺旋密封的研究

初步研究了以纸浆为密封介质的螺旋密封,结果表明,它与以油为介质的普通螺旋密封在螺旋参数选择上有所不同;其最高密封压力可达112kPa,并且无需配置停机密封。对于不同的纸浆浓度和压力,可以采用单独的螺旋密封或与其他密封形式组合密封。     

造纸生化污泥、芬顿污泥与低浓浆渣混合脱水的工艺与设备

针对生化污泥、芬顿污泥难脱水的问题,通过与低浓浆渣按一定比例混合后,采用螺旋挤压脱水设备处理,可以获得固含量50%以上的出泥干度。且该污泥含有较高热值,进入电厂锅炉焚烧可解决造纸污泥的综合利用问题。本文结合螺旋压榨脱水系统的实际应用经验,对生化污泥、芬顿污泥与浆渣混合后的脱水工艺的运行方案、设备配置和运行控制等进行了详细分析与探讨。     

螺杆挤压加工对干香菇可溶氮及氨基氮影响的研究

为提高香菇可溶性含氮化合物的溶出,采用螺杆挤压处理,研究了筒体温度、螺杆转速、喂料速度、物料含水量以及蛋白酶解的影响。实验结果,以NSI、氨基态氮为主要指标辅以其他物理特性参数,确定螺杆挤压最佳工艺参数为：螺杆转速25r／min,物料含水量10％,简体温度160℃,喂料速度9r／min,此时NSI可达73．93％。各因素对NSI影响次序为：螺杆转速〉物料含水量〉筒体温度〉喂料速度。进一步采用胰蛋白酶酶解可使NSI及氨基态氮含量分别提高94．94％、82．94％。     

双螺杆挤压对大豆蛋白体外消化率的影响

采用双螺杆挤压技术,研究了挤压工艺参数对大豆蛋白体外消化率的影响,并采用二次通用旋转组合设计,建立了大豆蛋白体外消化率与物料含水量、挤压温度、喂料速度、螺杆转速的二次回归方程,并利用该方程探讨了各因子对消化率的影响.结果表明,各因子对大豆蛋白体外消化率的影响顺序为:挤压温度>物料含水量>螺杆转速>喂料速度,物料含水量与挤压温度交互作用显著.利用统计优选法寻优,确定了大豆蛋白消化率的最佳挤压工艺条件:物料含水量35%,挤压温度155℃,喂料速度0.4 kg·min-1,螺杆转速150r·min-1,大豆蛋白体外消化率最高值为95.83%.     

水热参数组合对大豆蛋白-鱼糜共混高水分挤压过程及产品品质的影响

高水分挤压技术是制备具有类似动物肉纤维结构和质地的新型植物基肉制品的前沿热点技术。本实验以大豆分离蛋白（soy protein isolate,SPI）和金线鱼鱼糜为原料（80∶20,m/m）,探究水热参数组合（物料水分质量分数65%、70%、75%,挤压温度125、135、145 ℃）对高水分挤压过程中单位机械能耗（specific mechanical energy,SME）和模口压力的影响,以及对挤出物品质的调控作用。结果表明：在实验所用水热参数组合条件下,高水分挤压过程中,鱼糜凝胶以颗粒形式填充在混合凝胶中,并会影响带有取向性的凝胶结构形成。物料水分质量分数增加的同时提高挤压温度会导致高水分挤压过程中的SME从783.40 kJ/kg显著降低到410.96 kJ/kg（P＜0.05）,模口压力从7.79 MPa显著降低到1.60 MPa（P＜0.05）。水热参数组合作用显著影响SPI-鱼糜混合挤出物的品质,与挤压温度相比,物料水分质量分数影响效果更为显著,当物料水分质量分数为70%、挤压温度为145 ℃时,挤出物组织化程度达到最大（2.36）。多项式拟合结果表明,水热参数组合条件下,高水分挤压过程中的SME和模口压力与SPI-鱼糜混合挤出物硬度、咀嚼度、凝胶强度、持水性和剪切力具有非线性相关关系。本研究可为实现植物蛋白和动物蛋白优势互补、开发动植物蛋白结合的替代蛋白类新产品提供参考和借鉴。     

基于 SolidWorks 与 ANSYS Workbench 的膨化机螺杆受力分析

膨化机因其独特的加工方式和输出结果,目前越来越受到饲料加工业和食品制造业的重视。螺杆是膨化机里面的主要零部件,在高温高湿的加工腔环境中要受到巨大的挤压力,但是受其复杂曲面和形状影响,目前对其受力分析、优化设计还没有特别好的办法,这就要求我们提出可行的解决办法进行改进。本文基于SolidWorks的三维螺杆模型,导入到ANSYS Workbench界面中分别对不同螺距和螺旋横截面的螺杆进行受力分析。分析出螺杆螺距相对较优的尺寸范围,为以后螺杆的优化奠定了基础。     

单螺杆挤出机计量段模拟研究

针对3种不同类型聚乳酸(PLA)专用螺杆的计量段结构,运用Polyflow软件进行三维流场模拟3种不同类型混炼结构,分析聚乳酸挤出过程的三维等温流场。结果表明:在相同的工艺条件下,不同的单螺杆结构,流道内聚乳酸各物理量的值存在较大差异性;普通型单螺杆的熔体的轴向速度和压力较大,利于螺杆挤出过程,但熔体剪切速率小、熔体黏度大,从而导致挤出熔体质量较差;菠萝型单螺杆的熔体的轴向速度和剪切速率较大且黏度值较小,因此具有较好的塑化能力;菠萝型和销钉型单螺杆在流道内会出现环流的情况,不利于熔体输送。