螺杆是挤压机的关键部件之一。双螺杆挤压机的螺杆元件在芯轴上的位置是可变化的。螺杆元件在芯轴上的排列组合,用于描述或表示螺杆的结构,被称为螺杆构型。螺杆构型包括螺杆元件、元件长度、元件位置等参数。螺杆元件包括元件类型和元件几何参数等;元件位置包括元件与模头位置、元件间距等。不同构型的螺杆具有不同的输送、剪切、混合、建立压力等作用,会产生不同的挤压系统参数,如扭矩、单位机械能耗、压力、停留时间分布等,还会影响挤出产品参数,如颜色、拉伸强度、分子特性等。开展高水分大豆蛋白挤压组织化过程中螺杆作用研究,一方面可以完善高水分挤压组织化理论和技术体系,另一方面也可以服务于新型大豆组织化蛋白产品的开发和挤压设备的设计与制造。本研究的目的在于了解大豆蛋白高水分挤压组织化过程中螺杆构型参数与系统参数、产品参数之间的关系,确定用于表征螺杆作用的系统参数或产品参数指标及其相互关系。研究方法采用低温脱脂大豆粉和德国布拉本德公司的DSE-25型同向啮合双螺杆挤压机,以螺杆构型参数为试验因素,设计六种不同几何参数的输送元件、捏合元件、齿形元件,25mm~75mm反向捏和元件长度,0~150mm元件与模头距离,0~150mm元件间距等因素水平,共21组螺杆,分别检测大豆蛋白挤压组织化过程中螺杆填充度、单位机械能耗(或扭矩)、压力和停留时间分布等系统参数,以及挤出产品的感观特性、质构特性和分子特性等产品参数,采用描述性统计量分析,方差分析,相关分析,主成分分析,典型相关分析、回归分析等方法,分析了螺杆构型参数和挤压组织化系统参数、产品参数的关系,讨论并确定用于表征螺杆作用的指标及其关系。研究结论认为,表征高水分挤压组织化过程的螺杆作用时,系统参数比产品参数适合。螺杆作用表征的指标及规律分别为:(1)螺杆元件是影响停留时间分布、螺杆填充度、组织化大豆蛋白产品的抗拉伸距离的主要因素,其贡献率在70%以上。螺杆元件影响扭矩、单位机械能耗、产品的抗拉伸强度、a*和抗拉伸力的贡献率分别为29%、27%、46%、16%和27%。产品的特性黏度、咀嚼度和非共价键结合蛋白比例受螺杆元件影响不显著。(2)单位机械能耗、产品的a*、特性黏度、抗拉伸力均与元件长度、元件与模头距离、元件间距、捏合盘厚度、错列角存在回归关系,决定系数在0.6以上。(3)螺杆的输送性能可以用螺杆填充度、平均停留时间表征;螺杆填充度、平均停留时间越大时,输送性能越差。输送性能取决于螺杆元件和元件长度的变化。正向元件优于反向元件;薄捏合盘优于厚捏合盘;随着反向元件长度的增加,输送性能减弱。(4)螺杆的剪切作用可以用单位机械能耗表征;单位机械能越高,剪切作用越强。剪切作用取决于元件螺旋角或错列角、元件长度的变化。反向元件最强,正向输送元件最差;厚捏合盘强于薄捏合盘元件。随着反向捏合元件长度的增加,剪切作用增强。(5)螺杆的混合作用可以用平均停留时间和波克列准数共同表征。平均停留时间越长,波克列准数越小,混合作用越优。混合作用受螺杆元件的影响。捏合元件、齿形元件优于输送元件;反向元件优于正向元件。