食品物料的擠壓加工實質上是一個複雜的物理、化學以及生化反應過程，因此可以把擠壓機作為生化反應器來研究。雙螺杆擠壓機內物料的停留時間分布是擠壓加工的一個重要係統參數，它反映了物料在熱、剪切、壓力或化學反應條件下的時間曆程。對於食品擠壓來說，物料在擠壓機內的停留時間將影響蛋白質、碳水化合物、脂類、維生素等生物高聚物的變性、聚合、降解等化學反應效率和反應程度，從而最終影響產品的色澤、質地、感觀、營養價值等質量指標。因此，通過對停留時間分布的研究，有助於深入了解擠壓過程，建立操作參數、係統參數與產品特性之間的有效聯係。
擠壓機是一個連續流動係統。由於流體在係統中流速分布的不均勻、流體的分子擴散、攪拌引起的強製對流，以及螺杆設計、加工不良而產生的死區、溝流和短路等原因，使得流體粒子在係統中的停留時間有長有短，有些物料粒子很快離開了反應器，有些粒子則經很長一段時間才離開，因而形成了停留時間分布（RTD）。
擠壓機操作參數（機筒溫度、螺杆轉速和喂料速度等）和結構參數（螺杆構型和模頭形狀等）均對物料在機筒內的停留時間分布產生重要影響[11,179-181]。
由於螺杆內幾何流道的複雜性、加工條件相互耦合，以及聚合物物料的非牛頓力學性質，利用數值模擬方法來計算擠壓機中的停留時間分布還隻是在探索階段，一般通過實驗測量進行。停留時間分布的實驗測定方法是示蹤應答法，用示蹤劑跟蹤流體在係統內的停留時間。根據示蹤劑加入的方式不同，可分為脈衝法、階躍法和周期輸入法。其中脈衝法是最常用的方法，即在一極短的時間內，在係統入口處向流進係統的流體加入一定量的示蹤劑，同時在出口處檢測流出物料中示蹤劑濃度隨時間的變化，可以進行停留時間的相關計算和分析。
停留時間分布曲線的形態，蘊藏著物料在擠壓機內的流動方式和混合程度等重要信息[120]。因此國內外學者開發了多種反應器流動模型對停留時間分布曲線進行模擬。塞流反應器模型和係列攪拌反應器串聯模型是最常用的理想模型。係列攪拌反應器串聯又可拓展為Gamma模型、回流單元模型、雙回流單元模型、等差級數模型、等比級數模型和分數反應器拓展模型等[182]。
食品中的各種營養素和功能性成分多為熱敏性物質。因此，從食品營養學角度考慮，對於一個食品新技術或新工藝的開發，研究該新技術對食品營養素的破壞或損失程度是非常重要的。擠壓過程中，食品營養素損失的程度是物料在擠壓機內停留時間的函數。對停留時間的測定分析是研究食品營養素損失動力學的前提，同時也為優化工藝和螺杆優化設計提供依據。
本章通過對大豆蛋白高水分擠壓組織化過程中的停留時間的測定分析，研究螺杆轉速、物料水分、喂料速度和機筒溫度4個操作參數對RTD的影響規律，並通過對時間分布曲線的模擬分析，簡單了解物料在擠壓機內的流動和混合情況。