停留時間是指擠壓原料在擠壓機內的停留時間,也是擠壓組織化過程中一個重要的係統參數,對於擠壓產品的質量、產品營養特性以及擠壓過程中各種生化反應的進行程度均具有重要的影響[88,134]。此外,由於螺杆構型以及物料流變學的影響,即使同時進入擠壓機內的物料,在擠壓機內的停留時間也不相同,存在一個分布範圍,即停留時間分布(Residence Time Distribution, RTD)。RTD可以提供有關物料在擠壓機內的混合度和預期停留時間等信息,對於了解擠壓過程中物料的混合與流動特性,以及相關流動模型的構建極為重要[128,135,136]。
在植物蛋白的擠壓組織化過程中,機筒溫度、物料水分含量、喂料速度和螺杆轉速等工藝參數對物料的停留時間均有一定影響,可以改變物料在擠壓機內的流動和混合過程,並因此影響最終擠壓產品的組織化結構[109,137,138,139]。在擠壓過程中,良好的混合具有均質的效果,可以加強物料在擠壓機筒內的剪切作用,提高擠壓組織化的效果。同時,物料在擠壓過程中的停留時間直接影響到擠壓過程中各生化反應進行的程度和最終產品的營養特性,尤其是其中的熱敏組分,氨基酸、維生素和某些功能因子等的損失[45,50,83,140]。因此,研究分析擠壓參數對物料停留時間的影響規律,可以在保證擠壓產品質量的前提下,盡量縮短停留時間,以最大限度地保存各種營養成分。
本章通過對機筒溫度、物料水分含量、喂料速度和螺杆轉速等四個操作參數對PF在擠壓組織化過程中RTD的研究分析,借助於RTD函數和軸向混合指數(im),了解在不同的擠壓參數下,物料在擠壓機機筒內的運動特性及其混合程度。此外,采用響應麵法研究分析了機筒溫度、物料水分含量、喂料速度和螺杆轉速等工藝參數對物料平均停留時間(MRT)和RTD的影響規律。