膨化食品是近年来世界上发展起来的一种新型食品，是指以谷物、薯类或豆类、蔬菜等为主要原料，经加湿(调整水分)、焙烤、油炸或挤压等方式膨化而制成的，具有一定膨化度、体积明显增大，且具有一定酥松度的食品，膨化食品的崛起和发展速度令人瞩目，前景光明。挤压膨化食品是膨化食品的一种。　　 本文利用有限元方法模拟研究了熔融玉米淀粉挤压膨化过程。首先以细胞模型作为本研究的物理模型，然后根据玉米淀粉在挤压膨化过程中的物理化学变化，结合热量传递、质量传递、动量传递等现象建立其挤压膨化过程中气泡生长的数学模型，并采用有限元方法研究分析了膨化过程中的气泡半径增长、细胞水分含量、细胞温度、影响细胞膨胀的各力大小和细胞密度等重要参数。研究考虑了淀粉熔体的粘弹性对气泡长大的影响，引入了WLF方程来描述粘度与细胞温度、水分含量的关系，引入了玻璃化现象对熔融淀粉粘性力和弹性力的影响，并对不同温度、水分含量、气泡初始半径、细胞外表面传热传质情况和不同粘弹性系数等条件下气泡的半径大小进行了分析讨论。本文还研究了不同细胞壁厚度、气泡初始半径、细胞初始温度、细胞初始水分含量和不同细胞抗破裂系数条件下气泡发生破裂情况的临界点。最后将淀粉质熔融体中微观气泡的长大过程与宏观挤出物的膨胀过程相联系，计算了挤出物大小、密度和水分含量的变化情况。　　 研究发现，初始水分含量过高或过低都会阻碍宏观挤出物膨胀；在一定条件下温度越高，挤出物膨胀越大。熔融淀粉初始温度为403.15K，初始水分含量为14％、18%、22%，挤出机口模半径为0.002m，挤出物半径分别增大2.6、3.9、4倍，此时模拟的挤出物截面膨胀指数(SEI)与实验得到的SEI分别相差约0.1、3.2、2.6，模拟得到的挤出物密度和实验得到的挤出物密度分别相差27kg/m3、63kg/m3、36kg/m3，模拟得到的挤出物水分含量和实验得到的挤出物水分含量分别相差2.76%、2.5%、3.7%；熔融淀粉初始水分含量为14%，初始温度为403.15K、408.15K、413.15K，挤出机口模半径为0.002m，挤出物半径分别增大2.6、3.2、3.7倍，此时模拟的SEI与实验SEI分别相差约0.1、2.5和5.5，模拟得到的挤出物密度和实验得到的挤出物密度分别相差27kg/m3、35kg/m3、38kg/m3，模拟得到的挤出物水分含量和实验得到的挤出物水分含量分别相差2.76%、2.5%、3.0%。实验验证表明，模拟结果与实验结果的误差在合理的范围之内，说明本文所建立的物理、数学模型和所采用的模拟方法是有效的。