童富军
江苏丰尚智能科技有限公司，江苏 扬州225100
摘要：从大豆原料的湿度来看，螺杆转速和挤压温度作为试验因子，采用因子试验和二次回归正交旋转组合法，对大豆膨化力的影响进行了测定和优化，并用电子显微镜和光栅（SEM）分析了大豆的微观结构变化。豆科营养素与非豆科营养素的比较表明，压缩可以改善大豆和营养素的理化性质，改善动物的消化吸收。
关键词：螺杆；挤压膨化；全脂大豆；试验研究
前言
中国大豆资源丰富，年产量约1500万吨，居世界第四位世界。比较其他的栽培方法，大豆富含氨基酸、脂肪酸和磷脂蛋白及脂肪。近年来，随着畜牧业的发展，蛋白质需求也有所增加。但是，它们是有限的，不能满足畜牧业的需要。这就是为什么要寻找植物蛋白资源，对于动物蛋白资源来说：大豆蛋白在植物蛋白中有其独特的优势。挤压膨化后的混合大豆蛋白可以替代传统的大豆粉油脂化方法，达到良好的饲料效果。
现在挤压膨化机的种类很多，但现有的膨化机结构复杂，体积大，操作维护繁琐，设备昂贵，不能满足小公司的需求，满足个人和专业人员需求。通过对现有挤压机的设计和试验改进，本实用新型结构简单，价格低廉，操作维护方便，可用于发展大豆，促进大豆资源的开发利用。
一、试验设备及试验材料
（一）试验设备
试验装置为小型螺杆挤出机，主要由挤压机螺杆、套筒和模具组成。外螺纹为矩形丝杆结构，螺纹为等径变调螺杆。螺杆长度UD的直径系数为6.67，直径d=45mm，螺杆前端为圆锥形结构。套筒与螺杆的距离为8=LMM，套筒内径为47mm。模头内锥角=51°，模头间隙82=2mm。目前正处于实验阶段，本研究采用人工加料方式。
（二）试验仪器
DT8三相有功功率表、xMT122温度显示控制器、WZP热阻传感器、cjt1-10交流接触器、热线圈、bpr-3/100压力传感器、yd-15动态电阻应力、szg-20手持式数字转速表、秒表、称重架。
（三）试验材料
将全脂大豆用锤式粉碎机粉碎，粉碎孔径为3～5mm。
二、试验及结果
（一）试验安排
单因素试验和主要影响因素分析表明，物料含水层是影响膨化过程的重要参数，如果含水率过低，大豆在压缩过程中含油量高，但是水分含量高会影响产品质量，物料容易收缩和覆盖；螺杆速度也是一个重要参数，如果速度过快，与转速太低时相比，在挤压内停留时间较短，摩擦和切割的影响较小。物质在挤压腔中停留很长时间，很容易降解，即使是碳水化合物，产品质量也会变差。
（二）试验因素
通过螺杆挤压膨化大豆的单因素。对性能和主要影响因素的分析表明，物料的含水率是影响膨胀过程的重要参数，也是一种高效的信息处理方法。当水分含量过低时，大豆挤压过程中油脂较多，影响产品质量，挤压压力低，喷射中断，效率低。含水量过高，易起拱起料，加料中断，影响效率。影响膨化质量和性能的重要参数。当转速过高时，材料在挤压坑内停留时间短，摩擦和剪切作用小，温升低，影响膨化产品的外观质量。当转速过低时，物料长时间停留在萃取坑内，物料易分解甚至碳化，导致产品质量下降。在挤压过程中，物料被挤压并分解。但是由于含油量和良好的物料，物料与金属之间的摩擦也很小。连续生产条件下产生的热量较低，膨胀温度较低，影响了产品的质量。因此，膨胀温度也是一个重要的实验因素。
（三）试验结果分析
（1）组合试验结果分析
结果表明，影响单位千瓦时产量的因素依次为捻制速度>物料含水率>膨胀温度；影响生产率的因素依次为捻制速度>物料含水率>膨胀温度。影响膨胀压力的因素为：物料含水率>膨胀温度>螺杆转速。
（2）对大豆提取物细胞结构的变化
分析表明，产品外观明显。膨化前黄豆颗粒较大；膨化后黄色，微孔、颗粒、易吸收或呼出的脂肪全部暴露在表面；物料的粘度很低。经过冷却，一点力量就可以变成细粉。
在电子显微镜下观察了大豆膨化前后的微观结构。
大豆膨大前后细胞结构完整。主要由纤维组成,没有被细胞壁覆盖，纤维结构明显致密。结果表明，挤压膨化大豆的细胞壁被破坏并破碎成纤维板，细胞稳定性提高，纤维结构疏松，脂肪堆积。
大豆的繁殖机理复杂，但其主要机理是热效应和机械效应。通过高温高压溶解大豆细胞壁中的微孔，导致氢键部分断裂，同时，挤压过程中的开孔效应立即抑制。挤压物后产出后立即解压缩，随着速度和方向的变化，挤压物立即到达减压状态。巨大的摩擦力是一种内摩擦力和水蒸发产生的膨胀力，会不断膨胀并破坏的细胞壁，形成松散的撕裂结构。
大豆蛋白在挤压机外壳内受到高温、高压和机械位移的影响。压缩和摩擦破坏了蛋白质的空间结构，增加了分子产生的能量，并开始形成大分子和二级键；蛋白质消化酶和蛋白质在膨胀室中在压力作用下迅速压缩，这是一种更容易消化的消化酶。脂肪酶能改善脂肪分布。
（3）大豆膨化前后营养成分分析
对豆科和非豆科植物的营养成分和生理成分进行了比较分析。由于挤压产生的高温，蛋白质分子间的二级键被破坏，一级氨基酸化合物不受压缩的影响，而是通过物理吸附在胶粘剂中，降低蛋白酶的溶解度。基质强度易溶解，蛋白质和灰分含量略有增加，但纤维的消化吸收受到影响，抗营养尿素水平远远低于标准水平。
三、膨化全脂大豆的应用研究
（一）用做动物饲料
挤压膨化不仅可以消除丰富的活脂肪，而且可以在高温高压的作用下直接水解蛋白质，使胶状淀粉和大豆油细胞分解，提高蛋白质的消化率、强度和脂肪含量。用膨润土代替大豆润滑油和豆粉，为了改善饲料的口感，提高饲料效率，提高饲料营养和消化率，降低饲料成本，达到较高水平，取得经济效益。
（二）用于浸油、榨油生产
全脂大豆经挤压后，再进行吸油或压榨，可大大提高出油率，挤压后大豆的密度降低，微观结构微孔化，渗透性大大提高，即溶剂通过物料层的速度，这就是为什么能达到较高的浸出产量和提取效率。用传统方法提取大豆粉2.5%-3.0%后，残油率降低到1%-1.5%，降低了生产成本，提高了经济效益。
（三）用于食品
以全豆油、膨化豆粉、水、添加剂→挤压膨化机→冷却→干燥→粉碎→代表固体大豆油生产的全粉。全豆粉可以充分利用大豆的营养价值，去除大豆异味，钝化有害成分，简化豆粉的生产工艺。
与其他处理方法相比，对营养物质（氨基酸等）的影响可以提高蛋白质的消化率和吸收率。在增加悬浮液之后，优质蛋白饮料可适用于各年龄段人群。
将大豆压榨，加入一定比例的香肠或肉罐头，可获得有缺陷的大豆蛋白，可减少脱脂肉的量，改善肉制品的口感，提高家禽的营养价值。这样不仅降低了成本，大豆蛋白的提取还可用于各种口味，完美的菜肴是一道高蛋白、低糖、低脂肪、低胆固醇。此外，在传统食物中加入烤豆是提高食物营养价值的重要因素。
（四）提议
在财力和时间允许的情况下，对不同因素、不同水平的罐内营养素进行逐一检测，以确定营养素最高时的工艺参数，抗营养剂分析和检查挤压过程中压力和温度的变化，在膨化机机的不同位置增加了压力和温度传感器，样机已经生产出来，并与现有的膨化机机生产能力进行了对比，进一步完善了该机，完成了小大豆膨化剂的研制。结合实际情况，提取的全脂大豆用于饲养猪、牛、羊等动物，并与日粮组比较，得出大豆提取物对动物生产性能的影响。
四、结论
小型挤压机能有效稳定地完成全脂大豆的挤压膨化，最佳挤压工艺参数为：大豆含水率MC=19%，螺杆转速171rpm，挤压温度T=140摄氏度，挤压压力在2mpa左右，生大豆产量约为18 kg/h，每千瓦时产量约为8 kg（kW·h），挤压可改变其物理和化学性质，提高其营养价值和灭活一些促进动物体重的生理因素社会结构被撕裂成纤维。增加力量，撕去油脂细胞，释放易消化吸收的动物油脂。
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