素肉的「筋道」，能不能被测出来？——保圣毛细管流变仪：5 种大豆蛋白、10 个批次的实测

一袋大豆分离蛋白粉倒进挤出机，出来的是有纤维感、撕开有丝、嚼着有回弹的素肉，还是一坨结块、发黏、咬不断的糊——很大程度上取决于师傅的手感，和当天那批粉的状态。

2026 年 9 月，保圣应用实验室用毛细管流变仪测了 5 种大豆蛋白原料，每种重复两次，共 10 个测试批次，把这件事变成了三条曲线和两个系数。

下面是完整的数据。

一、决定素肉口感的，是它在口模里的那零点几秒

大豆蛋白的挤出，是一条很短的路径：蛋白粉与水分混合，进入挤压系统，在螺杆的剪切与加热下塑化熔融，被推到口模，从模孔挤出，出口膨胀，再冷却定型。

真正决定组织化程度与纤维取向的，是物料通过口模的那一瞬间。在那零点几秒里，物料承受的剪切速率从几十到上千 s⁻¹，黏度直接决定三件事：模头压力有多高、产量能开到多少、物料在机筒里停留多久。

黏度偏高，模头压力上升，产量被压住，停留时间拉长，蛋白容易过度变性；黏度偏低，出口膨胀不足，纤维结构撑不起来，口感就是散的、粉的。

过去调这几件事，靠的是三样东西：老师傅的手感、一批一批的试错、一本记着"上次这个料用这个转速"的本子。换一家供应商、换一个蛋白含量、含水率差两个点，本子上的数就全部作废。

流变仪要做的，是把这本本子换成一条曲线。

二、先把方法说清楚

这次测试的对象是 5 种原料。三种是大豆分离蛋白粉：W01、W03、S01；两种是大豆蛋白挤出物料：W肉块、S肉块。

测试温度 80 ℃，表观剪切速率覆盖 9 至 1080 s⁻¹，共 11 个等比递增的速率点，每个样品重复测试 2 次，合计 10 个批次。

黏度与剪切速率的关系用幂律模型描述：

其中 η 为表观黏度，γ̇ 为表观剪切速率，K 为稠度系数，n 为流动指数。n 小于 1 表示剪切变稀，偏离 1 越远，剪切变稀越明显；K 与黏度水平正相关。

拟合在双对数坐标下做最小二乘线性回归：斜率减 1 得到 n，截距得到 lg K。这一点很关键——所有决定系数与残差都在双对数坐标下计算，衡量的是模型对整个剪切速率区间的描述能力，而不是对某个点的贴合程度。

选 80 ℃、选 9 到 1080 s⁻¹，是因为这一段接近这类物料在挤出过程中的实际温度，以及口模附近的剪切区间。测一个用不上的区间，数据再漂亮也没有意义。

三、10 个批次，拟合得怎么样

全部 10 个批次的幂律拟合决定系数在 0.982 至 0.9997 之间，其中 8 个批次高于 0.995；残差 RMSE 为 0.0088 至 0.0632，多数低于 0.03；多数批次的实测值与拟合值偏差在 5% 以内。

决定系数最低的两个批次是 0.982，都出现在高剪切速率段数据波动较大的测试里。这不是模型的问题，是物料在高剪切下本身就不稳定——挤出物料在出口处的黏附、打滑，会让高压区的读数抖起来。

换句话说：仪器测得准，但物料本身会"抖"。能把这个"抖"记录下来，比把它抹平更有价值。

W肉块：两次测试的幂律拟合，R² 分别为 0.9997 与 0.9956

S肉块：两次测试的幂律拟合，R² 分别为 0.9985 与 0.9825

上面两张图里，圆点与实线是第一次测试，三角与虚线是第二次。同一样品的两次曲线，斜率接近、位置不同——第二次整体下移，且低剪切段的差距比高剪切段更大。这个现象在后面的第四条结论里会再出现一次。

四、五个样品，一张表

表注：K、n 为同一样品两个批次的算术平均；100 s⁻¹ 表观黏度由各样品平均参数代入幂律模型计算。

五种样品的表观黏度曲线对比：上方三组为大豆分离蛋白粉，下方两组为大豆蛋白挤出物料

五、四条可以直接拿去用的判断

判断一：全部剪切变稀，没有例外

五种样品、10 个批次，n 全部小于 1。蛋白粉的 n 在 0.208 到 0.337 之间，挤出物料在 0.285 到 0.483 之间。

这意味着黏度随剪切速率下降，而且降得不慢。落到产线上是一句很实际的话：螺杆转速往上提，黏度会往下掉，模头压力不会按转速线性上涨。按线性外推去估产量，往往会估高。

判断二：粉和挤出物料，不在一个量级

三种蛋白粉的稠度系数 K 在 181,501 至 260,651 Pa·s 之间，处在同一水平；两种挤出物料的 K 为 7,240 至 30,311 Pa·s，低了一个数量级。

看 100 s⁻¹ 下的表观黏度更直观：三种蛋白粉在 7,300 至 8,700 Pa·s 之间，彼此差异不到 20%；两种挤出物料在 1,000 至 1,100 Pa·s 之间，约为蛋白粉的七分之一。

差在哪里？含水率与物料结构。粉是干的、松散的、未塑化的；肉块是已经经历过一次热机械历程的组织化物料。同一个螺杆、同一套参数，把这两类物料当成一回事，模头压力必然对不上。

所以换料这件事，不该只换配方表，应该连工艺窗口一起重设。

判断三：K 与 n 是耦合的，别只看 K

这次测试里有一个值得注意的规律：第二次测试的 K 普遍低于第一次，n 普遍高于第一次，两个参数总是反向变化。

原因在模型本身。幂律模型在双对数坐标上是一条直线，斜率变了，截距必然跟着变。K 对应的是 1 s⁻¹ 处的黏度，对数据在低剪切段的分布很敏感；低剪切段只要抖一点，K 就会明显偏移。

结论很实用：评价黏度水平，不要只比 K，要看固定剪切速率下的数值。这份报告统一用 100 s⁻¹，因为这一段的数据最稳，也最接近实际口模工况。

判断四：挤出物料有「与剪切速率无关的附加压力」

两种挤出物料的批次重复性明显低于蛋白粉：两次测试的表观黏度在 9 至 99 s⁻¹ 区间，比值分别为 1.65 和 2.59。

这个差异不是随机的。它表现为一个与剪切速率基本无关的附加压力，约 1.0 至 1.6 MPa，与物料在出口处的黏附行为一致。

也就是说，同一锅料、同一温度，装填状态的细微差别，会在出口处变成 1 MPa 以上的压力偏差。这不是仪器不稳，是这类物料本身就有的脾气。

因此报告给了一条明确的限定：这两种物料的 K 不宜跨批次比较，黏度水平建议以 100 s⁻¹ 及以上区间为准；三种蛋白粉不受影响，K 与 n 可以直接使用。

这条限定，恰恰是这份报告最值钱的部分。一台仪器能告诉你"哪个数可以信、哪个数别拿去比"，比给你一堆漂亮的曲线有用得多。

六、为什么用毛细管，而不是旋转流变仪

旋转流变仪测的是中低剪切速率下的黏弹行为，样品在平行板或锥板之间被剪切，没有出口，没有拉伸，也没有出口膨胀。

毛细管流变仪走的是另一条路：料筒把物料加热到设定温度，柱塞按设定速度把物料压过毛细管口模，测入口处的压力，再由流量与口模尺寸换算出剪切速率与剪切应力。

这条路径更接近真实挤出——有口模、有收敛流动、有出口效应。上面第四条里那个 1.0 至 1.6 MPa 的附加压力，旋转流变仪测不出来，毛细管能测出来，因为它的流道末端就是出口。

本报告的 9 至 1080 s⁻¹，正是靠柱塞速度与口模尺寸的组合覆盖的；同一台设备换一组口模，量程还可以往更高的剪切速率延伸。

保圣 CR-30 毛细管流变仪：料筒加热、柱塞恒速挤出、毛细管口模与入口压力测量

七、这份报告，能用在四个地方

第一，来料验收。同一个供应商的不同批次，跑一条曲线，比一张检验单更能说明问题——蛋白含量合格，不代表流动行为一致。

第二，配方开发。蛋白含量、含水率、添加比例各改一档，K 与 n 会怎么动，先在实验室看清楚，再上机。

第三，工艺放大。模头压力、产量上限、停留时间，都可以从黏度曲线反推，而不是从中试线上一轮一轮试。

第四，异常排查。产线上突然出料不稳、压力波动，先测一条曲线，能分清是原料变了，还是设备变了。

需要说明的是，以上结论都限定在本批测试的条件下：80 ℃、9 至 1080 s⁻¹、这 5 种原料。换一个温度、换一个配方，数会变，但方法不变——同一套幂律模型、同一套双对数拟合、同一个固定剪切速率下的比较口径。

方法一致，数据才能跨批次、跨供应商、跨年份地比下去。

八、把你的料寄过来

保圣应用实验室常年开放样品测试与仪器演示。有植物肉、素肉、组织化蛋白、大豆分离蛋白的挤出与流动问题，可以把样品形态、含水率、目标温度与关心的剪切区间告诉我们，由应用工程师协助设计测试方案，出具同口径的报告。

数据来源：上海保圣实业发展有限公司应用实验室《大豆蛋白毛细管流变测试报告》，2026 年 9 月 16 日。

上海保圣实业发展有限公司　官网：www.shbosin.com　www.bszgy.com