郎珊珊

（兰州理工大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730050）

植物蛋白挤压组织化过程是一个多输入多输出系统，影响挤压效果的变量很多，包括结构参数与操作参数，其中机筒温度、物料含水率、喂料速度、螺杆转速等操作参数对产品目标参数的影响研究较多，螺杆构型在之前的相关研究中也已有涉及，但模头结构参数的研究鲜见报道。试验显示，模头结构对组织蛋白纤维组织化结构的影响非常显著，同时影响螺杆计量均化段的背压大小，进而影响计量均化段的充满度。因此，研究模头结构参数对植物蛋白挤压组织化的影响，对于双螺杆挤压机模头结构优化设计具有重要的理论价值和实际指导意义。

本研究拟以高温脱脂花生粕为原料，应用TXLL110型双螺杆挤压膨化机进行挤压组织化加工，分析模头直段长径比、锥段角度、锥段长度等结构参数对挤压组织化产品感官评定的影响，并讨论挤压组织化花生蛋白的最佳模头结构参数。

1 材料与方法

1.1 试验设备

双螺杆挤压膨化机：TXLL110型，北京金地三福膨化机制造有限公司。主机功率为110kW；螺杆直径为Φ85mm；压缩比为1：3。机筒采用蒸汽加热，模具采用水循环冷却。

1.2 试验原料

高温脱脂花生粕：蛋白质含量（干基）55%、氮溶解指数20%、粗脂肪含量（干基）1.7%、含水率8%，太阳石（青岛）植物油有限公司；谷朊粉：蛋白质含量约70%，含水率≤8%，市售；原料配比：高温脱脂花生粉（高温脱脂花生粕经粉碎95%过80目筛）85%、谷朊粉15%。

1.3 试验方法

（1）工艺条件。试验在表1列出的相同挤压工艺条件下进行。

表1 挤压工艺条件

（2）试验设计。采用单因素试验设计方法，试验因素包括模头直段长径比、锥段角度、锥段长度，其相应的因素水平如表2所示。在考察某个因素时，其它因素需暂定其水平，试验因素的暂定水平分别为：模头直段长径比5：1，锥段角度60°，锥段长度24mm。

表2 单因素试验方案

1.4 感官评定

感官评定设计：组织5人专业评定小组，对挤压花生蛋白进行外观形态、组织状态、口感风味方面的感官评定，最高总分为10，如表3所示。其中，外观形态、组织状态、口感风味的权重系数分别为 0.2、0.4、0.4。

表3 感官评定设计

2 结果与分析

由图1可知：随着模头直段长径比的增大，挤压组织化花生蛋白感官评定呈现先升后降的趋势，当模头直段长径比在3～5时，组织化花生蛋白感官评定逐渐升高，增幅较大，到5时达到最高，之后开始下降。

组织化花生蛋白感官评定随着锥段角度的增大而逐渐增大，当锥段角度在30～60°时，组织化花生蛋白感官评定稳步提升，增幅平缓，到60°时达到最高，继续增大锥度角度，组织化花生蛋白感官评定急剧下降。

随着锥段长度的增加，挤压组织化花生蛋白感官评定呈现先升后降的趋势，当锥段长度在9～24mm时，组织化花生蛋白感官评定逐渐升高，到24mm时达到最高，之后略有下降。

图1 模头结构参数对挤压组织化花生蛋白感官评定的影响

3 讨论

（1）模头直段长径比的加大，易于建立模头压力分布，但模头直段长径比过大，将导致组织化花生蛋白组织化度降低，出料稳定性差。模头直段长径比过小致使建压困难，影响花生蛋白组织化结构的形成。试验表明，模头直段长径比在4～6时，挤压组织化花生蛋白的感官评定较好。

（2）锥段角度主要影响对物料的引导性，锥段角度较小利于物料堆积，出料连续稳定。锥段角度较大不利于对物料的引导。试验表明，锥段角度在30～60°时，挤压组织化花生蛋白可获得较好的感官评定。

（3）锥段长度的大小综合反映模口直径与锥段角度的影响，锥段长度较长，将提高模头建压能力；锥段长度较短物料的引导性会下降。试验表明，锥段长度在21～27mm时，挤压组织化花生蛋白的感官评定较好。

4 结语

（1）通过试验研究了模头结构参数中模头直段长径比、锥段角度、锥段长度对挤压组织化花生蛋白感官评定的影响，并从机理上对试验结果做出解释，对于双螺杆挤压机模头的结构设计具有指导意义。

（2）通过分析试验数据，得到模头直段长径比、锥段角度、锥段长度对挤压组织化花生蛋白感官评定的影响趋势，进而得到试验优选的模头结构参数范围：模头直段长径比4～6，锥段角度30～60°，锥段长度21～27mm。

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