我国有丰富的大豆资源，年产量约为1500万t，居世界第四位。与其它农作物相比，大豆中含有丰富的蛋白质和油脂，必需的氨基酸、脂肪酸，卵磷脂的含量也十分丰富，是人类的优质食品和动物的优质、高能、高蛋白饲料。近年来，随着我国畜牧业的发展，对蛋白质的需求量在不断增长，但动物蛋白资源有限，不能满足养殖业的需求，必须寻找植物蛋白资源部分替代动物蛋白资源。而植物蛋白资源中大豆蛋白有其独特的优点，将大豆通过挤压膨化加工后，添加到饲料中，可替代豆粕加油脂的传统方法，且取得了良好的饲喂效果。 目前，挤压膨化技术日渐完善。但现有的大豆膨化机结构复杂，尺寸大，操作维护不便且设备的价格较高，不能满足小型企业及个体户、专业户的需求。对现有膨化机改进设计及试验，研制一种结构简单，价格便宜，易于操作，便于维修的、小型螺杆挤压膨化机，用来加工全脂大豆，促进大豆资源的开发和利用。 为了深入研究大豆膨化技术，改善试验设备的功能，本文分析了挤压膨化机的工作原理，对大豆膨化机理进行了初步探讨。膨化试验中，采用单螺杆挤压膨化机，在现有设备的基础上，对其主要工作部件进行了改进设计及试验研究，并综合分析了影响膨化效果的因素。以生产率和度电产量为试验指标，通过单因素试验，考察和分析了不同大豆含水率、不同螺杆转速、不同膨化温度、不同出口间隙对膨化加工的影响，为二次回归试验设计提供依据。 通过三因素五水平的二次回归正交旋转设计，研究了大豆含水率、螺杆转速和膨化温度等因素对度电产量、生产率和膨化压力的影响。通过建立的数学模型，利用二元函数曲面对影响各个指标的主要因素进行了分析，并用有约束非线性优化理论对工艺参数进行了优化，确定了一组最优参数。 针对本试验中存在的问题，通过理论分析与计算，借助计算机软件，完成了膨化机结构及工艺参数的最优化设计，为机器的改进设计提供了理论指导。 最后，探讨了膨化产品的应用。 通过试验研究得出以下结论: (l)对膨化前后大豆的营养成分分析表明，膨化后的大豆，粗蛋白含量增加了2.69%，灰分增加了7.45%;粗脂肪基本没有减少，粗纤维减少了29.11%，脉酶活性降低了69.03%。可见其营养成分有不同程度地提高，而脉酶等抗营养因子的含量大大降低，利于动物的生长。 (2)膨化后的大豆呈金黄色，多微孔、细粒状，油脂充分暴露表面。借助电子显微镜观察其微观结构，大豆细胞结构被破坏，撕裂变成絮状纤维，细胞间距拉大，油细胞破裂，释放出油脂，易于被动物消化和吸收。 (3)通过单因素试验以及三因素五水平的二次回归正交旋转试验，建立了膨化机度电产量、生产率及膨化压力与其影响因素的数学模型;通过对模型分析，确定了影响度电产量的因素主次顺序为:螺杆转速>物料含水率>膨化温度;影响生产率的因素主次顺序为:螺杆转速>物料含水率>膨化温度;影响膨化压力的因素主次顺序为:物料含水率>膨化温度>螺杆转速。 (4)利用有约束非线性优化理论对大豆膨化工艺参数进行了优化计算。在保证膨化质量的情况下，得到最优工艺参数为:物料含水率19%，螺杆转速17一印m，膨化温度14o.c。 研究结论为指导实际生产，提高膨化大豆的品质以及降低生产成本提供了理论依据。