组织化植物蛋白（TVP）又称组织化大豆蛋白或素肉，以及通过高湿挤出烹饪工艺（HMEC）加工的高含水素肉（HMMA），都属于替代型蛋白产品。其优势在于成本低廉、对环境友好、保质期长、脂肪含量低。

总部位于德国斯图加特的科倍隆公司，长期与德国食品科技研究所（简称DIL）合作开发食品加工技术。组织化植物蛋白的挤出技术和把高含水挤出烹饪后的组织化植物蛋白浓缩成蛋白肉类替代品，便是研发重点之一。本文将介绍TVP和HMEC加工的概况。所提及的技术内容，都已在加工厂试产验证，并成功量产。

食品加工应用细节

(资料图片仅供参考)

市场上有两大类挤出型素肉产品，区别明显。为了获取高品质产品，这两种素肉都由同向双螺杆挤出机来生产——例如科倍隆的ZSK系列机型。其主原料均为浓缩植物蛋白粉和水，所以物料的处理和喂料工艺布置是相近的，但配方比例不同。图1分别展示了两种加工的步骤。

TVP挤出高水分挤出烹饪

图1 两种加工步骤

将植物蛋白粉运送至挤出机

如图1所示，植物浓缩蛋白可以直接喂入挤出机，或者需要先和各种其它配料混合再喂入到挤出机。无论采用哪一种工艺，混合物或原料通常都由负压输送至上料机，以便为失重式喂料机持续补料，再连续喂入挤出机加工。这种自动补料系统保证了物料在到达失重式喂料机之前能够持续稳定流动，以改进加工品质。

输送原料

无论加工哪一种素肉产品，原料的输送对总体的生产时间和效率都至关重要，可能需要运用几种不同的输送系统才能将干燥的原料送至生产线。原料的输送模式取决于各种加工参数，包括原料性质、输送距离、输送速率、接收容器的类型。需要注意的是，对于整个加工过程，物料处理系统的优化非常关键。科倍隆和科倍隆楷创的系统工程师们对于处理流动困难的蛋白粉有着丰富的经验，可以向客户提供全面的选择，保证物料的连续输送。

气力输送——负压还是正压？

根据需求的体积，原料来源可能包括盒子、袋子、散装袋或者集装袋。原料输送的所有步骤都可以使用气动，利用正压、负压、稀相或者密相输送。

正压输送系统通常用于长距离运送大量散装物料。相关的正压输送应用经常包含大体积容器的装卸，例如料仓、旋风分离器、轨道车、卡车和散装袋。

与之相反，真空负压系统常用于短距离运送少量物料。真空风机会产生向内的吸力，减少了粉尘的外泄。由于此优点，在卫生要求高、禁止粉尘的场合经常选用负压。这种系统的另一个优点是以简单的设计实现多点取料。不过，真空负压的输送距离和产量都受限于产生真空的能力。

科倍隆ZSK双螺杆挤出机搭配科倍隆-楷创双螺杆喂料机

将物料喂入挤出机中

想要控制产品质量、加工稳定性和可靠性，非常关键的一点就是如何持续而准确地向挤出加工段喂料，原料包括散装植物蛋白、水以及其他可能的液态组分和蒸汽。在加工生产的任何一个环节，不受控的喂料量和比例错误都会造成原料的浪费和总成本的增加。例如，在非常敏感的高湿挤出加工中，不准确的喂料很容易导致整条生产线的停工，而且挤出机和特殊的模头（用来制造产品中的纤维化特征）都需要清洗之后才能重启。

为了避免这些问题，素肉厂商和挤出机生产商都以高精度的科倍隆-楷创失重式喂料机为标准，改进加工的稳定性和可靠性，保证一致的产品品质。

失重式喂料

在设计连续式挤出生产线时，喂料的准确性对于加工的稳定性和产品质量至关重要。因此，高精度的失重式喂料机成为首选。失重式喂料机称量正在被喂的原料的重量并调节输出以维持设定的喂料量。相比之下，体积式喂料机并不称量流动的物料重量，而是在单位时间里释放一定体积的物料，其重量流量可以通过校准来推算。

失重式喂料机在连续化加工中非常受欢迎。失重式喂料机通常安装在称重传感器上，或悬挂在称重传感器上。高精度的科倍隆-楷创数字式传感器，为动态喂料的准确度和产量做了专门的设计，分辨率可以在20ms内达到1:8,000,000。失重式喂料机由料斗和喂料机组成，与加工段相隔离，所以整台喂料系统可以持续不断地被称重。

随着喂料机不断地喂料，系统的重量逐渐降低。通过计量装置控制速率，就可以让单位时间内系统失去的重量等于需要的喂料量。

科倍隆-楷创致力于为各种食品加工应用提供创新的解决方案，尤其是高效的物料处理技术，可以应对最困难的情况。许多食品原料，比如蛋白基质的粉末，流动性很差，难于运送和准确喂料，而且在喂料机的料斗中容易形成架桥和老鼠洞，影响系统的整体表现。

为了解决此类问题，并降低喂料机和料斗的清洁难度，科倍隆-楷创推出了ActiFlow™振动破桥装置——一种智能的助流设备，与失重式喂料机的控制器和传感器协同工作。

ActiFlow™可以完全取代喂料机中传统的垂直搅拌或者柔性壁搅动。这种独特的装置减少了对顶部空间的占用，缩短了清理和更换产品的时间，降低了生产的整体人工成本。ActiFlow™与失重式喂料机控制器和数字称重系统协作，通过判断物料流动重量的变化，在问题真正发生之前就可以侦测。一旦控制器检测到潜在的料流有问题，就对料斗施加振动并持续调整使得物料保持高效的流动，避免影响喂料。同时，此装置还可以通过必要的振动来消除物料或混合物料的压缩，保证均一的流动性。

失重式喂料机的补料

在连续加工过程中对失重式喂料机的补料，与喂料技术本身几乎同等重要。补料的目标是越快越好，因此经常采用稀相负压输送的真空顺序上料机作为补料装置。散料通过负压从来料点输送到喂料机上方的上料机。上料机被装填至一定程度，便保持住物料，等待下方的喂料机发送补料请求。一旦接收到信号，上料机中的物料就卸入喂料机料斗。上料机卸料的同时，用脉冲气流清洗内部滤网上可能残存的颗粒。

接收器排空后，卸料阀关闭，装料立刻又循环开始，为下一次补料做准备。这一系列有序的装卸步骤叫做负压顺序式操作程序。

高精度加液

如图1所示，除了通过失重式喂料机喂入散装干料的固体成分，也需要使用失重式液体喂料机加注水。通常液体通过速度可调的活塞泵注入。可以在重量传感器上放置液体罐，使用前述的失重算法对质量流率进行控制。控制液体流的方法不是改变螺杆转速，而是改变液体泵的速度和冲程来增加或降低产量。

小量的液体成分，比如调料或其他浆料，也可以用同样的失重法注入挤出机。喂料泵的选择取决于液体的性质。

失重式称量法相比质量流量计的优点，在于更容易校准、重要的是更精确、更好控制。

素肉产品的挤出

同向双螺杆挤出机可以用来生产拉丝蛋白（TVP）和高含水量素肉（HMMA），但两种产品的机型配置完全不同。科倍隆ZSK Mv PLUS双螺杆挤出机的加工段采用了模块化的系统设计，多节筒体可以拆分，螺杆元件也是由多个零件组合而成，为挤出加工带来了极大的灵活性。

科倍隆ZSK Mv PLUS机型的螺杆元件外内径比例达到了1.8，所以自由容积的占比为业界最高。设备总体积大大降低的同时，还可以拥有更高的产量和更低的能耗。在加工喂料难度较高的蛋白粉末时，优势更加明显。ZSK Mv PLUS系列的螺杆转速高达1800转/分钟，同样是业界翘楚，为高含水量素肉产品（HMMA）的加工开拓了新视野。

此外，水蒸气也经常被直接注入挤出机，以减少机械能的输入，增加热能，提升产量。对于热蒸气的喂料，需要持续监测温度、压力、流速以达到高精度控制。自动阀门可以调整蒸汽的流量。

科倍隆ZSK Mv PLUS的优势：

· 最高转速达到1800转/分钟

· 最大化的自由容积尤为适合喂料体积受限的应用

· 对加工段筒体温度的精确控制

拉丝蛋白TVP的挤出

TVP也叫做干组织蛋白，可以作为肉类的替代品，有多种尺寸和外形，比如小颗粒、大块、碎块、磨碎料。TVP是干燥而多孔的产品，在常温环境下保质期很长。在使用前需要水浸。

大豆、豆类、小麦、棉籽等蛋白都可以作为原料，但是散装蛋白的特性和浓度对终产品有着重要的影响。TVP产品的质量参数包括吸水率、纤维的组织和长度等等。

TVP生产所需的挤出机加工段长度中等，同时可配备科倍隆的ZGF同心切粒机。散装的蛋白原料被持续喂入挤出机主喂料口，紧接着，通过科倍隆-楷创失重式液体喂料机注入水。有些应用中，蒸汽也被直接注入加工段。高能量输入到挤出机的加工段，物料在那里混合、水合、捏合、塑化、烹饪、发生变性。

加工段末尾，产品在特殊模头的内部形成多孔发泡的结构和定向的纤维，挤出后立即被同心切粒机的旋转刀头切断。所得颗粒干燥后可以长期保存。

TVP可以由大型挤出机生产以获得高产量。

高水分素肉（HMEC）的挤出烹饪

HMEC适用于即食类的高端素肉产品。可以通过调整配方和加工条件形成不同的产品质地，模拟不同的肉类（如猪肉、禽肉或牛肉）。HMMA产品与真实的肉类在外观和纤维方面极为相似，对于消费者和生产商来说，这个优点至关重要。有些情况下，素肉甚至能够以假乱真！

HMMA产品的含水量与瘦肉相似，约为50-80%。所以终产品与肉类同样敏感，需要在冰箱或冰柜中保鲜储存。用于HMMA加工的蛋白主要来源于豆类，例如大豆、羽扇豆和豌豆。加工真肉类产品时，配方里也会包含一定量的真肉、鱼肉、牛奶或小麦蛋白。

HMEC生产时，挤出机的加工段必须相当长，并与DIL设计的特殊冷却模头相连。原料蛋白先喂入挤出机进料口，之后直接注入水。经过充分的混合，蛋白成分在高机械能输入的条件下水合、捏合、塑化、变性。塑化部分的物料温度可高达180度。挤出机将物料推入冷却模头降温并强制层流，此时物料转化为固态，层流状态“冻结”后形成类似肉类的纤维结构。素肉通常以类似橡胶的条状或丝带状从模头挤出，然后被输送到下游的加工步骤。

科倍隆与德国食品科技研究所（DIL）合作的独特优势

· 广泛而丰富的加工与产品经验

· 量身定做的挤出系统（科倍隆）与冷却成型模头（DIL）

· 在正式交付带冷却模头的挤出生产线之前，可提供过渡使用的素肉生产设备

物料输送设备的卫生设计

上述的各种输送加工过程中，挤出之前的原料以及切粒或冷却模头之后的产品输送都经由科倍隆-楷创和科倍隆气动输送系统和物料处理部件完成。输送系统有正压、负压、密相、稀相的选择。卫生阀门的设计确保输送过程中无污染；易清洁的设计满足湿、干应用。阀门可提供各种选择，包括满足EHEDG认证的设计、完整的CIP构造、高达5 bar的换向阀、1.5 bar的旋转阀。

配置了AcitFlow的科倍隆楷创双螺杆喂料机

总结

TVP和HMMA产品为素食者提供了多样化的选择，同时也为肉食者提供了低成本高营养的替代品。科倍隆和科倍隆-楷创全面的物料输送和挤出加工产品，让食品厂商可以一站式购买整套系统，并享受丰富的应用支持。快速清洁的设计有利于产品的切换，增进效率。灵活高能的科倍隆ZSK Mv PLUS双螺杆挤出机和科倍隆-楷创失重式喂料机保证了加工的精度，且节约成本。

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