螺杆轉速決定物料在擠壓機內停留時間的長短。大量的研究證明,在其他操作參數保持恒定的情況下,隨著螺杆轉速的增加,停留時間縮短[122,181,184-188]。關於螺杆轉速對停留時間分布曲線形態的影響,有研究認為,增加螺杆轉速導致活塞流體積分數減少,提高了混合程度,從而對E(t)和F(θ)產生顯著的影響[189];但也有研究認為螺杆轉速對σ2值影響很小,對物料在擠壓機內的混合模式和停留時間分布曲線影響不大[119,187,190]。本研究支持後一結論。這樣的差異可能是由於不同的研究所采用的擠壓機的螺杆結構不同造成的。
物料水分從兩個相反的方麵影響物料在擠壓機內的流變學行為。一方麵,提高物料水分導致物料黏度降低,從而僅需要較少的機械能耗即可使物料流出模頭。另一方麵,物料在模頭的黏性耗散減小,導致模頭溫度降低,這又使物料在模頭處黏度增大,從而對物料的流動起阻礙作用。物料水分對停留時間的影響是這兩種相反作用共同影響的結果。多數研究表明,物料水分對MRT影響不大[119,181,190]。關於物料水分對停留時間分布曲線σ2的影響,研究結論也不盡相同。Davidson研究表明增加物料水分導致RDT曲線變寬[191],但Van Zuilichem的研究結論與此相反[192],而Seker研究認為物料水分對σ2影響不大[119]。
多數研究表明,喂料速度對Pe值的影響較小[188-190]。但本研究回歸分析顯示,提高喂料速度將導致Pe值減小,且影響顯著,說明隨著喂料速度增加混合程度增加。觀察F(θ)曲線(圖1-5-6)可以發現,較高喂料速度(30g/min和40g/min)時,F(θ)曲線幾乎完全重合,說明Pe對喂料速度影響不大,這與前人研究結論相一致。而低喂料速度(20g/min)的曲線發生嚴重偏離,說明太低的喂料速度也會改變物料在機筒內的流動行為,對物料的充分混合產生不利影響。
在澱粉基物料的擠壓膨化過程中,前人的很多研究表明,物料在機筒內的平均停留時間隨機筒溫度的升高而延長,混合作用也增大[181,190,193-195]。本研究結果表明在蛋白質基物料的擠壓組織化過程中,物料在機筒內的停留時間分布特征與該規律相反。這可能與大豆蛋白的流變學特性和在熔融溫度前後發生複雜的化學變化有關。當溫度較低時,蛋白質分子隻是發生高級結構的變化,不發生分子之間的交聯反應,分子之間較為獨立,此時在剪切力的作用下,蛋白質分子之間可以發生更充分的混合作用,表現為E(t)曲線低而寬,且有很長的拖尾現象,F(θ)曲線更接近全混流,Pe值較低;隨著溫度的升高,逐漸展開為鬆散的直線狀的分子,發生分子間二硫鍵交換或其他相互作用的機會增多,分子的移動受其他分子的牽製作用增強,因此,宏觀上表現為混合作用逐漸減小;當溫度達到大豆充分熔融狀態時,分子間相互作用力最大,混合作用最小,表現為E(t)曲線高而窄,拖尾現象明顯降低,F(θ)曲線更接近活塞流,Pe值較大。