食品的力學性質(zhì)和流變學基礎

1、編輯ppt第二章 食品的力學性質(zhì)和流變學基礎v 食品物質(zhì)的膠黏性食品物質(zhì)的膠黏性n 食品物性構成體系與力學性質(zhì)的復雜性食品物性構成體系與力學性質(zhì)的復雜性n 膠體的概念膠體的概念n 分散系統(tǒng)的膠體分散系統(tǒng)的膠體n 食品的膠黏性與食品加工食品的膠黏性與食品加工v 食品流變學食品流變學n 食品流變學概述食品流變學概述n 食品的黏性食品的黏性n 食品的黏彈性食品的黏彈性編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性2、膠體的概念： 除了純液體食品外，幾乎所有的食品在食用時的狀態(tài)都除了純液體食品外，幾乎所有的食品在食用時的狀態(tài)都可以看做膠體?？梢钥醋瞿z體。膠體系統(tǒng)主要由膠體粒子膠體系統(tǒng)主要由膠體粒子(colloid

2、al particle)組成，是一種組成，是一種多相分散系統(tǒng)，也稱為非均質(zhì)分散系統(tǒng)。多相分散系統(tǒng)，也稱為非均質(zhì)分散系統(tǒng)。類 型 高分子溶液膠體溶液懸濁液粒子大小1nm1100nm約200 nm觀察手段電子顯微鏡電子顯微鏡，超顯微鏡光學顯微鏡滲透性可通過半透膜可透過濾紙，但不能透過半透膜不能透過濾紙透光性透明顯示廷德爾現(xiàn)象很混濁膠體粒子的大小膠體粒子的大小和膠體的特征和膠體的特征 編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性3、分散系統(tǒng)的膠體： 按照膠體粒子在分散系統(tǒng)中的存在狀態(tài)，可以把膠體系按照膠體粒子在分散系統(tǒng)中的存在狀態(tài)，可以把膠體系統(tǒng)分成統(tǒng)分成9種。種。連續(xù)相連續(xù)相 分散相分散相 類別名稱類別名稱

3、 食食 品品 舉舉 例例 氣體氣體液體液體氣溶膠氣溶膠彌漫香氣的霧彌漫香氣的霧固體固體粉粉 末末淀粉、小麥粉、砂糖、脫脂奶粉等淀粉、小麥粉、砂糖、脫脂奶粉等液體液體氣體氣體泡泡 沫沫摜奶油、軟冰淇淋、啤酒沫等摜奶油、軟冰淇淋、啤酒沫等液體液體乳膠體乳膠體牛奶、生奶油、黃油、卵黃、蛋黃醬等牛奶、生奶油、黃油、卵黃、蛋黃醬等固體固體懸膠體懸膠體果汁、湯汁果汁、湯汁溶溶 膠膠調(diào)味汁、肉湯、淀粉糊調(diào)味汁、肉湯、淀粉糊凝凝 膠膠果凍、涼粉、雞蛋羹、豆腐果凍、涼粉、雞蛋羹、豆腐固體固體 氣體氣體固體泡固體泡面包、饅頭、蛋糕、餅干面包、饅頭、蛋糕、餅干液體液體固體凝膠固體凝膠果凍、熟米飯粒果凍、熟米飯粒食品

4、膠體系統(tǒng)的分類食品膠體系統(tǒng)的分類 編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性 氣溶膠：穩(wěn)定性氣溶膠：穩(wěn)定性 粉末粉末 表觀比體積：單位質(zhì)量粉末所充填的體積。表觀比體積：單位質(zhì)量粉末所充填的體積。 表觀密度：包括粉末間隙在內(nèi)的單位體積粉體的質(zhì)量。表觀密度：包括粉末間隙在內(nèi)的單位體積粉體的質(zhì)量。 孔隙率：一定體積的粉末中，空隙所占體積的比率?？紫堵剩阂欢w積的粉末中，空隙所占體積的比率。 孔隙率孔隙率V0/V=(V-V1)/V 氣泡氣泡(bubble)：在液體中分散有許多氣體的分散系統(tǒng)：在液體中分散有許多氣體的分散系統(tǒng)編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性 乳膠體：乳膠體： 兩種互不相溶的液體，其中一方為微小

5、的液滴分散在另兩種互不相溶的液體，其中一方為微小的液滴分散在另一方液體中的膠體。一方液體中的膠體。 水包油型水包油型(O/W)，油包水型，油包水型(W/O)W/O)。在外力的強烈作用下，。在外力的強烈作用下，兩者可相互轉(zhuǎn)化。兩者可相互轉(zhuǎn)化。編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性 乳膠體：乳膠體： 多相乳膠體多相乳膠體(multilayer emulsion)，把，把(O/W)或或(W/O)型乳型乳膠體整個看成一個連續(xù)相，再向其中加入水或油后，得膠體整個看成一個連續(xù)相，再向其中加入水或油后，得到的一種均一體系。包括到的一種均一體系。包括W/O/W或或O/W/O型乳膠體。型乳膠體。編輯ppt第一節(jié) 食

6、品物質(zhì)的膠黏性 乳膠體：乳膠體： 乳膠體類型的判斷：乳膠體類型的判斷： 稀釋法：將稀釋法：將1滴乳膠液滴滴入水中，如果它能擴散到整個滴乳膠液滴滴入水中，如果它能擴散到整個水中，就是水中，就是O/W型，反之就是型，反之就是W/O型。型。 導電法：水和油的導電性質(zhì)有很大差異，用電流計的兩導電法：水和油的導電性質(zhì)有很大差異，用電流計的兩極插入乳膠液中，入會路線是通電，則為極插入乳膠液中，入會路線是通電，則為O/W型，反之型，反之為為W/O型。型。 色素染色法：利用色素是否溶解于連續(xù)相來判斷。用不色素染色法：利用色素是否溶解于連續(xù)相來判斷。用不溶于油的水溶性色素（如甲基橙）加入乳膠體中，如果溶于油的水

7、溶性色素（如甲基橙）加入乳膠體中，如果溶解，則為溶解，則為O/W型，反之為型，反之為W/O型。型。編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性 溶膠和凝膠：大部分食品的主要形態(tài)。溶膠和凝膠：大部分食品的主要形態(tài)。 溶膠溶膠(sol)：可以流動的膠體溶液。把分散介質(zhì)（連續(xù)相）：可以流動的膠體溶液。把分散介質(zhì)（連續(xù)相）是水的膠體稱為親水性膠體是水的膠體稱為親水性膠體(hydrocolloid)，對這樣的溶，對這樣的溶膠稱為水溶膠膠稱為水溶膠(hydrosol)。 凝膠凝膠(gel)：在分散介質(zhì)中的膠體粒子或高分子溶質(zhì)，形：在分散介質(zhì)中的膠體粒子或高分子溶質(zhì)，形成整體構造而失去了流動性，或膠體全體雖含有大量液

8、成整體構造而失去了流動性，或膠體全體雖含有大量液體介質(zhì)而固化的狀態(tài)稱為凝膠。體介質(zhì)而固化的狀態(tài)稱為凝膠。 干凝膠干凝膠(xerogel)：凝膠放置后，逐漸離漿脫水成為干燥：凝膠放置后，逐漸離漿脫水成為干燥狀態(tài)，稱為干凝膠。狀態(tài)，稱為干凝膠。干凝膠浸泡在水中，一般會吸水變干凝膠浸泡在水中，一般會吸水變軟，軟，稱為膨潤。稱為膨潤。編輯ppt第一節(jié) 食品物質(zhì)的膠黏性 溶膠和凝膠：溶膠和凝膠： 凝膠的形成機理凝膠的形成機理：有纖維狀高分子相互纏結(jié)，或分子間鍵：有纖維狀高分子相互纏結(jié)，或分子間鍵結(jié)合，得到三維的立體網(wǎng)絡結(jié)構而形成。水保持在網(wǎng)絡的網(wǎng)結(jié)合，得到三維的立體網(wǎng)絡結(jié)構而形成。水保持在網(wǎng)絡的網(wǎng)格中，

9、全體失去流動性質(zhì)。格中，全體失去流動性質(zhì)。 凝膠可分為熱不可逆凝膠（蛋白凝膠）和熱可逆凝膠（多凝膠可分為熱不可逆凝膠（蛋白凝膠）和熱可逆凝膠（多糖凝膠）或易離水凝膠（豆腐）和難離水凝膠（果凍）。糖凝膠）或易離水凝膠（豆腐）和難離水凝膠（果凍）。 離漿：凝膠經(jīng)過一段時間放置后，網(wǎng)格會逐漸收縮，并把離漿：凝膠經(jīng)過一段時間放置后，網(wǎng)格會逐漸收縮，并把網(wǎng)格中的水擠出來。網(wǎng)格中的水擠出來。 凝膠的重要性：很多食品是在凝膠狀態(tài)下食用的；凝膠狀凝膠的重要性：很多食品是在凝膠狀態(tài)下食用的；凝膠狀態(tài)食品的力學性質(zhì)對其口感、風味起著決定的作用；研究和態(tài)食品的力學性質(zhì)對其口感、風味起著決定的作用；研究和改善食品的質(zhì)

10、地改善食品的質(zhì)地(texture)，主要是研究凝膠狀態(tài)物質(zhì)的模型。，主要是研究凝膠狀態(tài)物質(zhì)的模型。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學1 1、食品流變學概述、食品流變學概述 流變學流變學(rheology)：研究物質(zhì)在力作用下變性或流動，以：研究物質(zhì)在力作用下變性或流動，以及力的作用時間對變形的影響的科學。及力的作用時間對變形的影響的科學。 流變學的研究對象一般指：油脂、橡皮、淀粉、蛋白、流變學的研究對象一般指：油脂、橡皮、淀粉、蛋白、等力學性質(zhì)介于固體和液體之間的物質(zhì)。對這些物質(zhì)的等力學性質(zhì)介于固體和液體之間的物質(zhì)。對這些物質(zhì)的黏性、塑性、觸變性、黏彈性等現(xiàn)象進行研究，從這些黏性、塑性、觸變性、黏彈

11、性等現(xiàn)象進行研究，從這些物質(zhì)的構造、組成上解釋以上現(xiàn)象，找出其表現(xiàn)規(guī)律。物質(zhì)的構造、組成上解釋以上現(xiàn)象，找出其表現(xiàn)規(guī)律。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學1 1、食品流變學概述、食品流變學概述 由于力學性質(zhì)與食品的化學成分、分子構造、分子內(nèi)結(jié)由于力學性質(zhì)與食品的化學成分、分子構造、分子內(nèi)結(jié)合狀態(tài)、分子間結(jié)合狀態(tài)、分散狀態(tài)、以及組織構造有合狀態(tài)、分子間結(jié)合狀態(tài)、分散狀態(tài)、以及組織構造有極大關系，因此流變學可以說是食品力學性質(zhì)方面的物極大關系，因此流變學可以說是食品力學性質(zhì)方面的物性理論。性理論。 食品流變學研究的對象是所有的食品和食品原材。食品流變學研究的對象是所有的食品和食品原材。 食品流變學研究的

12、目的是要解決實際食品加工中出現(xiàn)的食品流變學研究的目的是要解決實際食品加工中出現(xiàn)的各種問題各種問題 ，提高食品的品質(zhì)和質(zhì)量。，提高食品的品質(zhì)和質(zhì)量。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（1 1）應力與應變的概念）應力與應變的概念 應力應力(stress)：單位面積所承受的作：單位面積所承受的作用力用力 正應力：受力面積與施力方向垂直正應力：受力面積與施力方向垂直 剪應力剪應力(shear stress)：受力面積與施力方向互相正交：受力面積與施力方向互相正交 應變應變(strain)：外力作用下不產(chǎn)生位移時，幾何形狀和尺寸的：外力作用下不產(chǎn)生位移時，幾何形狀和尺寸的變化（形

13、變）。變化（形變）。 剪切應變剪切應變(shear strain)：在剪切應力作用下的形變。：在剪切應力作用下的形變。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（1 1）應力與應變的概念）應力與應變的概念 剪切速率：液體流動過程中，剪切應變與所需時間之比為剪切速率：液體流動過程中，剪切應變與所需時間之比為剪切速率，也稱為應變速率或速率梯度，單位為剪切速率，也稱為應變速率或速率梯度，單位為s-1。 對于流體而言，內(nèi)部某一點的剪切速率又可以表述為該點對于流體而言，內(nèi)部某一點的剪切速率又可以表述為該點的即時速度與該點形變的截面尺寸的比值，即的即時速度與該點形變的截面尺寸的比值，即s-

14、1 。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念(viscosity) 流體在流動時，阻礙流體流動的性質(zhì)稱為黏性。流體在流動時，阻礙流體流動的性質(zhì)稱為黏性。黏性黏性是是表征流體流動性質(zhì)的指標。表征流體流動性質(zhì)的指標。 黏性產(chǎn)生的原因黏性產(chǎn)生的原因：從微觀上講就是流體受力作用，其質(zhì)：從微觀上講就是流體受力作用，其質(zhì)點間作相對運動時產(chǎn)生阻力的性質(zhì)。這種阻力來自內(nèi)部點間作相對運動時產(chǎn)生阻力的性質(zhì)。這種阻力來自內(nèi)部分子運動和分子引力。分子運動和分子引力。 黏性的大小用黏度（或稱黏性率、黏性系數(shù)）來表示。黏性的大小用黏度（或稱黏性率、黏性系數(shù)）來表示。 根

15、據(jù)變形的方式，黏度可以分為剪切黏度、延伸黏度和根據(jù)變形的方式，黏度可以分為剪切黏度、延伸黏度和體積黏度。體積黏度。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 牛頓流動狀態(tài)方程：描述流體的應力與應變的關系，由牛頓流動狀態(tài)方程：描述流體的應力與應變的關系，由于液體受剪切應力作用，變形表現(xiàn)為流動，即剪切速率于液體受剪切應力作用，變形表現(xiàn)為流動，即剪切速率的大小，因此流動狀態(tài)方程表述為：的大小，因此流動狀態(tài)方程表述為： 式中式中為剪切應力；為剪切應力；為剪切應力與剪切速率之間的比例為剪切應力與剪切速率之間的比例系 數(shù) ， 表 示 液 體 流動的阻 力 大

16、 小 ， 被 定 義 為 黏 度系 數(shù) ， 表 示 液 體 流動的阻 力 大 小 ， 被 定 義 為 黏 度(viscosity)。黏度的倒數(shù)。黏度的倒數(shù)稱為稱為流度流度(fluidity)。 黏度的值等于流體在剪切速率為黏度的值等于流體在剪切速率為1 s-1時所產(chǎn)生的剪切力，時所產(chǎn)生的剪切力，單位是單位是Pas（泊），常用單位有厘泊（泊），常用單位有厘泊(cP)。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 非牛頓流動狀態(tài)方程：自然界中的液體，多不符合牛頓非牛頓流動狀態(tài)方程：自然界中的液體，多不符合牛頓流體定律，其流動狀態(tài)方程可由經(jīng)驗公式表示。

17、流體定律，其流動狀態(tài)方程可由經(jīng)驗公式表示。 式中式中k為黏性常數(shù)，與液體濃度有關，也稱濃度系數(shù)；為黏性常數(shù)，與液體濃度有關，也稱濃度系數(shù)；n為流態(tài)特性指數(shù)。為流態(tài)特性指數(shù)。 令令 ，則，則 。 為表觀黏度為表觀黏度(apparent viscosity)。不但與。不但與 k 和和 n 有關，有關，還是剪切速率的函數(shù)，即為液體在某一定流速下的黏度。還是剪切速率的函數(shù)，即為液體在某一定流速下的黏度。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 對實際的許多流體，當施加應力時不會產(chǎn)生流動，需要對實際的許多流體，當施加應力時不會產(chǎn)生流動，需要將應力將應力

18、增大到某一個定值增大到某一個定值0后，液體才開始流動。因此后，液體才開始流動。因此流動狀態(tài)方程又進一步被表述為：流動狀態(tài)方程又進一步被表述為： 式中式中0為屈服應力為屈服應力(yield value)。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（3 3）流體的分類）流體的分類牛頓流體牛頓流體(n=1)假塑性流體假塑性流體(0n1)塑性流體塑性流體(0 0)觸變性流體觸變性流體膠變性流體膠變性流體液體液體賓漢流體賓漢流體非賓漢流體非賓漢流體編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（4 4）牛頓流體）牛頓流體 凡是符合牛頓流動狀態(tài)方程的液體凡是符合牛頓流動狀態(tài)方程

19、的液體( (n=1)=1)，即應力與剪切，即應力與剪切速率成正比的流體（黏度不隨剪切速率的變化而變化），速率成正比的流體（黏度不隨剪切速率的變化而變化），稱為牛頓流體。稱為牛頓流體。 特點：剪切應力與剪切速率成正比，黏度不隨剪切速率特點：剪切應力與剪切速率成正比，黏度不隨剪切速率的變化而變化。的變化而變化。 理想的牛頓流體沒有彈性，不可壓縮，各向同性，所以理想的牛頓流體沒有彈性，不可壓縮，各向同性，所以自然界中是不存在牛頓流體的。自然界中是不存在牛頓流體的。水、液糖、酒、油等可水、液糖、酒、油等可近似為牛頓流體。近似為牛頓流體。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（5 5

20、）假塑性流體假塑性流體(pseudoplastic flow) 流動狀態(tài)方程中，當流動狀態(tài)方程中，當0n1時，即表觀黏度隨剪切應力或剪時，即表觀黏度隨剪切應力或剪切速率的增大而增大時，稱為切速率的增大而增大時，稱為脹塑性流體脹塑性流體，也稱為，也稱為剪切剪切增稠流體增稠流體。 特點：特點：無屈服應力，即應力應變曲線通過坐標原點；隨無屈服應力，即應力應變曲線通過坐標原點；隨著剪切流速的增加，表觀黏度增加。著剪切流速的增加，表觀黏度增加。液體食品中脹塑液體食品中脹塑性流體不很多，性流體不很多，比較比較典型的是生典型的是生淀粉糊。淀粉糊。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性關于

21、剪切稀化的解釋：關于剪切稀化的解釋： 膠體粒子間結(jié)合力的變化：對于比較稠密的分散系統(tǒng)粒膠體粒子間結(jié)合力的變化：對于比較稠密的分散系統(tǒng)粒子，分子間的弱結(jié)合力使它們之間形成網(wǎng)架構造，當液子，分子間的弱結(jié)合力使它們之間形成網(wǎng)架構造，當液體受剪切應力作用時，會破壞或增強網(wǎng)架構造，從而表體受剪切應力作用時，會破壞或增強網(wǎng)架構造，從而表現(xiàn)黏度降低或增加?，F(xiàn)黏度降低或增加。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性關于關于剪切稀化的解釋剪切稀化的解釋： 膠體粒子的變形：液體中的鏈狀巨大的高分子膠體粒子，膠體粒子的變形：液體中的鏈狀巨大的高分子膠體粒子，在靜止或低流速時，互相勾掛纏結(jié)，黏度較大

22、。但當流在靜止或低流速時，互相勾掛纏結(jié)，黏度較大。但當流速增大時（剪切應力作用），使得比較散亂的鏈狀粒子速增大時（剪切應力作用），使得比較散亂的鏈狀粒子滾動旋轉(zhuǎn)而收縮成團，減少了互相的勾掛，黏度降低。滾動旋轉(zhuǎn)而收縮成團，減少了互相的勾掛，黏度降低。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性關于剪切增稠流體的解釋：關于剪切增稠流體的解釋： 脹容現(xiàn)象：當施加應力較小時，由于水的滑動和流動作脹容現(xiàn)象：當施加應力較小時，由于水的滑動和流動作用，膠體糊表現(xiàn)出的黏性阻力較小?？墒侨绻昧噭?，用，膠體糊表現(xiàn)出的黏性阻力較小?？墒侨绻昧噭?，那么處于致密排列的粒子就會成為多孔隙的疏松排列構

23、那么處于致密排列的粒子就會成為多孔隙的疏松排列構造造, ,原來的水分再也不能填滿粒子之間的間隙、粒子與粒原來的水分再也不能填滿粒子之間的間隙、粒子與粒子間的黏性阻力就會驟然增加，甚至失去流動的性質(zhì)。子間的黏性阻力就會驟然增加，甚至失去流動的性質(zhì)。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（7 7）塑性流體塑性流體(plastic flow) 塑性流動是指流動特性曲線不通過原點的流動。食品液體塑性流動是指流動特性曲線不通過原點的流動。食品液體中，有許多在小的應力作用時并不發(fā)生流動，表現(xiàn)出固體中，有許多在小的應力作用時并不發(fā)生流動，表現(xiàn)出固體那樣彈性性質(zhì)，當應力超過某一界限值那樣彈

24、性性質(zhì)，當應力超過某一界限值0時才開始流動。時才開始流動。 特點：有屈服應力，即應力應變曲線不通過坐標原點。特點：有屈服應力，即應力應變曲線不通過坐標原點。 賓漢流體賓漢流體非賓漢流體非賓漢流體編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（8 8）觸變性流體觸變性流體(thixotropy) 又稱搖溶性流體，當液體在振動、又稱搖溶性流體，當液體在振動、攪拌、搖動時，其黏性減少，流攪拌、搖動時，其黏性減少，流動性增加，但靜置一段時間后，動性增加，但靜置一段時間后，流動又變得困難。流動又變得困難。 特點：振動、搖動流動性增加；特點：振動、搖動流動性增加；加載曲線在卸載曲線之上，并形加

25、載曲線在卸載曲線之上，并形成了與流動時間有關的履歷曲線成了與流動時間有關的履歷曲線( (滯變回環(huán)）。滯變回環(huán)）。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（8 8）觸變性流體觸變性流體(thixotropy) 代表性的食品代表性的食品有西紅柿調(diào)味醬、蛋黃醬、加糖煉乳等。有西紅柿調(diào)味醬、蛋黃醬、加糖煉乳等。呈現(xiàn)觸變現(xiàn)象的食品口感比較柔和爽口。呈現(xiàn)觸變現(xiàn)象的食品口感比較柔和爽口。 機理：隨著剪切應力的增加，粒子之間形成的結(jié)合構造機理：隨著剪切應力的增加，粒子之間形成的結(jié)合構造受到破壞，因此黏性減少。但這些粒子間結(jié)合構造在停受到破壞，因此黏性減少。但這些粒子間結(jié)合構造在停止應力作用時

26、，恢復需要一段時間，逐漸形成。因此，止應力作用時，恢復需要一段時間，逐漸形成。因此，剪切速率減慢時的曲線在前次增加曲線的下方，形成了剪切速率減慢時的曲線在前次增加曲線的下方，形成了與流動時間有關的履歷曲線與流動時間有關的履歷曲線 。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（9 9）膠）膠變性流體變性流體(rheopexy) 膠變性流動與觸變性流動相反，液體隨著流動時間的增膠變性流動與觸變性流動相反，液體隨著流動時間的增加，變得越來越黏稠。加，變得越來越黏稠。 特點：振動、搖動流動性減弱；加載曲線在卸載曲線之特點：振動、搖動流動性減弱；加載曲線在卸載曲線之下，也能形成與流動時

27、間有關的履歷曲線下，也能形成與流動時間有關的履歷曲線( (滯變回環(huán)）。滯變回環(huán)）。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學2 2、食品的黏性、食品的黏性（9 9）膠）膠變性流體變性流體(rheopexy) 當流速逐漸加大，達到最大值后，再逐漸減低流速，減當流速逐漸加大，達到最大值后，再逐漸減低流速，減低流速時的流動曲線反而在加大流速曲線的上方。這說低流速時的流動曲線反而在加大流速曲線的上方。這說明流動促進了液體粒子間構造的形成。明流動促進了液體粒子間構造的形成。 有這種現(xiàn)象的食品往往給人以黏稠的口感，如面團。有這種現(xiàn)象的食品往往給人以黏稠的口感，如面團。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、

28、食品的黏彈性（1 1）黏彈性基本概念）黏彈性基本概念 施加作用力，產(chǎn)生形變，去掉作用力，形變恢復施加作用力，產(chǎn)生形變，去掉作用力，形變恢復彈彈性性 施加作用力產(chǎn)生形變后，去掉作用力不會恢復施加作用力產(chǎn)生形變后，去掉作用力不會恢復黏性黏性。 當施以作用力時，把既有彈性又有黏性的物體，稱為黏當施以作用力時，把既有彈性又有黏性的物體，稱為黏彈性物質(zhì)或黏彈性體。彈性物質(zhì)或黏彈性體。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（1 1）黏彈性基本概念）黏彈性基本概念 食品的力學性質(zhì)由化學組成、分子構造、分子內(nèi)結(jié)合、食品的力學性質(zhì)由化學組成、分子構造、分子內(nèi)結(jié)合、分子間結(jié)合、膠體組織、分

29、散狀態(tài)等因素決定。因此，分子間結(jié)合、膠體組織、分散狀態(tài)等因素決定。因此，換句話說，通過測定食品的黏彈性就可以把握以上食品換句話說，通過測定食品的黏彈性就可以把握以上食品的狀態(tài)。的狀態(tài)。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： A：脆性材料；：脆性材料；B：具有屈服點的韌性材料；：具有屈服點的韌性材料；C：不具有屈服點的韌性材料。：不具有屈服點的韌性材料。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： A. 宏觀應變：是指平均應變范圍為大于原子間距離的有限宏觀應變

30、：是指平均應變范圍為大于原子間距離的有限尺寸場合下的應變。尺寸場合下的應變。B. 微觀應變：是指應變尺寸范圍為原子距離數(shù)量級的應變。微觀應變：是指應變尺寸范圍為原子距離數(shù)量級的應變。C. 壓縮強度：物質(zhì)所能承受的最大壓縮應力，即試驗時試壓縮強度：物質(zhì)所能承受的最大壓縮應力，即試驗時試樣能承受的最大荷重和與試料的最初斷面積之比。樣能承受的最大荷重和與試料的最初斷面積之比。D. 彈性率：在彈性極限范圍內(nèi)，應力和應變之比。彈性率：在彈性極限范圍內(nèi)，應力和應變之比。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： E. 屈服點屈服點(yie

31、ld point)：當載荷增加，應力達到最大值后，：當載荷增加，應力達到最大值后，應力不再增加，而應變依然增加時的應力。應力不再增加，而應變依然增加時的應力。F. 屈服強度（彈性極限）：應變和應力之間的線性關系，屈服強度（彈性極限）：應變和應力之間的線性關系，在有限范圍內(nèi)不再保持時的應力點的應力。在有限范圍內(nèi)不再保持時的應力點的應力。H. 生物屈服點：生物屈服點：應力應變曲線中，應力開始減少或應變不應力應變曲線中，應力開始減少或應變不再隨應力變化的點。一般生鮮食品都具有生物屈服點，在再隨應力變化的點。一般生鮮食品都具有生物屈服點，在此點處，物質(zhì)的細胞構造開始受到破壞。此點處，物質(zhì)的細胞構造開始

32、受到破壞。G. 破斷點破斷點：在應力：在應力應變曲線上，當作用力引起物質(zhì)破碎應變曲線上，當作用力引起物質(zhì)破碎或斷裂的點?；驍嗔训狞c。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： H. 脆性斷裂：屈服點與斷裂點幾乎一致的斷裂情況。脆性斷裂：屈服點與斷裂點幾乎一致的斷裂情況。I. 延性斷裂：指塑性變形之后的斷裂。延性斷裂：指塑性變形之后的斷裂。J. 斷裂能：應力在斷裂前所作的功。表示應力斷裂能：應力在斷裂前所作的功。表示應力應變曲線與應變曲線與橫坐標包圍的面積。橫坐標包圍的面積。K. 剛度剛度：當變形未超過彈性極限時，應力：當變形未

33、超過彈性極限時，應力應變曲線的斜率。應變曲線的斜率。L. 彈性：物質(zhì)受力后恢復原形的性質(zhì)。彈性：物質(zhì)受力后恢復原形的性質(zhì)。M. 塑性：物質(zhì)受力后產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。塑性：物質(zhì)受力后產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： N. 彈性度：物質(zhì)在去掉外力作用后，彈性變形和總變形量彈性度：物質(zhì)在去掉外力作用后，彈性變形和總變形量之比。彈性度之比。彈性度=Se/(Sp+Se)。O. 強度：物質(zhì)承受施加外力的能力。強度：物質(zhì)承受施加外力的能力。 P. 堅韌性堅韌性(強韌性強韌性)：使物質(zhì)達到破斷時所需要做的功。：使

34、物質(zhì)達到破斷時所需要做的功。Q. 彈性能：物質(zhì)以彈性變形形式保存的能量，為應力彈性能：物質(zhì)以彈性變形形式保存的能量，為應力應應變曲線上直線部分與橫軸所包圍的面積，或回彈曲線與橫變曲線上直線部分與橫軸所包圍的面積，或回彈曲線與橫軸所包圍的面積。軸所包圍的面積。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（2 2）應力）應力應變曲線分析：應變曲線分析： R. 力學滯后：在載荷的加除過程中物質(zhì)吸收的能量，它等力學滯后：在載荷的加除過程中物質(zhì)吸收的能量，它等于應力于應力應變曲線與回路曲線中包圍部分的面積。力學滯應變曲線與回路曲線中包圍部分的面積。力學滯后表示能量的損耗，也就是物質(zhì)在變

35、形過程中轉(zhuǎn)化為熱能后表示能量的損耗，也就是物質(zhì)在變形過程中轉(zhuǎn)化為熱能損失的性質(zhì)。損失的性質(zhì)。S. 應力松弛：應力松弛：試料在瞬時變形后，并保持變形時，應力隨試料在瞬時變形后，并保持變形時，應力隨時間經(jīng)過而消失的過程。時間經(jīng)過而消失的過程。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（3 3）彈性變形：）彈性變形： A. 楊氏模量：物體受正應力作用產(chǎn)生軸向的變形稱為拉伸楊氏模量：物體受正應力作用產(chǎn)生軸向的變形稱為拉伸變形，表示拉伸變形的彈性模量稱為楊氏模量。根據(jù)胡克變形，表示拉伸變形的彈性模量稱為楊氏模量。根據(jù)胡克定律定律 = E ，比例系數(shù)，比例系數(shù)E即為楊氏模量，由于即為

36、楊氏模量，由于無量綱，所無量綱，所以楊氏模量的單位與以楊氏模量的單位與的單位相同，為的單位相同，為N/m2或或Pa。 樣品樣品楊氏模量楊氏模量(Pa)小麥面團小麥面團105瓊膠、明膠瓊膠、明膠105106意大利干掛面意大利干掛面1011編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（3 3）彈性變形：）彈性變形： B.泊松比：表現(xiàn)彈性拉伸變形的物性參數(shù)，即物體受力發(fā)泊松比：表現(xiàn)彈性拉伸變形的物性參數(shù)，即物體受力發(fā)生形變時，橫向應變與縱向應變的比值。根據(jù)物體不同，生形變時，橫向應變與縱向應變的比值。根據(jù)物體不同，泊松比的取值在泊松比的取值在0 0.5之間。之間。 樣品樣品泊松比泊

37、松比小麥粉面團小麥粉面團0.50切達干酪切達干酪0.50明膠（水分明膠（水分80%）0.50馬鈴薯馬鈴薯0.49蘋果蘋果0.37面包中心部面包中心部0編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（4 4）黏彈性體的特點：）黏彈性體的特點： A. 曳絲性曳絲性(thread forming property)：是物體黏性和彈性雙：是物體黏性和彈性雙重性質(zhì)的表現(xiàn)。將直徑為重性質(zhì)的表現(xiàn)。將直徑為1 mm的玻璃棒浸入液體的玻璃棒浸入液體1 cm，然，然后再以后再以5 cm/s的速度提起，用液體絲在斷掉前可拉出的程度的速度提起，用液體絲在斷掉前可拉出的程度表示曳絲性的大小。表示曳絲性的

38、大小。 發(fā)酵豆種類發(fā)酵豆種類曳絲距離曳絲距離(cm)大豆大豆100 150小豆小豆5 10 菜豆菜豆20 30豌豆豌豆20 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（4 4）黏彈性體的特點：）黏彈性體的特點： B. 維森伯格效果維森伯格效果(Weissenberg effect)：將某些液體放入圓桶：將某些液體放入圓桶形容器中，垂直于液面插入一玻璃棒，當急速轉(zhuǎn)動玻璃棒形容器中，垂直于液面插入一玻璃棒，當急速轉(zhuǎn)動玻璃棒或容器時，可觀察到液體會纏繞玻璃棒而上，在棒周圍形或容器時，可觀察到液體會纏繞玻璃棒而上，在棒周圍形成隆起于液面的冢狀液柱。成隆起于液面的冢狀液柱。 原因：由

39、于液體具有的彈性，使得棒在旋轉(zhuǎn)時，纏繞在原因：由于液體具有的彈性，使得棒在旋轉(zhuǎn)時，纏繞在棒上的液體將周圍的液體不斷拉向中心，而內(nèi)部的液體則棒上的液體將周圍的液體不斷拉向中心，而內(nèi)部的液體則把拉向中心的液體向上頂，而形成了沿棒而上的現(xiàn)象。把拉向中心的液體向上頂，而形成了沿棒而上的現(xiàn)象。 應用：只有具有彈性的液體才會出現(xiàn)，可用于判斷食品應用：只有具有彈性的液體才會出現(xiàn)，可用于判斷食品液體的結(jié)構組織情況。黏度大的液體旋轉(zhuǎn)時，棒周圍的液液體的結(jié)構組織情況。黏度大的液體旋轉(zhuǎn)時，棒周圍的液體會在離心力作用下凹下。體會在離心力作用下凹下。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（5

40、5）黏彈性的基本力學方程：）黏彈性的基本力學方程：l 建立力學模型的目的，可使復雜的黏彈性體流變問題得建立力學模型的目的，可使復雜的黏彈性體流變問題得到簡化，并使之歸納為可以用數(shù)學公式表示的規(guī)律，從中搞到簡化，并使之歸納為可以用數(shù)學公式表示的規(guī)律，從中搞清楚控制或測定其流變性質(zhì)的方法。清楚控制或測定其流變性質(zhì)的方法。 虎克模型虎克模型阻尼模型阻尼模型滑塊模型滑塊模型麥克斯韋模型麥克斯韋模型開爾芬開爾芬-沃格特模型沃格特模型四要素模型四要素模型多要素模型多要素模型 組合組合編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(static viscoelas

41、ticity)： l 用靜態(tài)測定法用靜態(tài)測定法(static method)所揭示的物體的黏彈性質(zhì)，所揭示的物體的黏彈性質(zhì)，如拉伸（壓縮）測試所得到的彈性率，蠕變性質(zhì)的滯后時如拉伸（壓縮）測試所得到的彈性率，蠕變性質(zhì)的滯后時間、蠕變?nèi)崃?，松弛彈性的應力松弛時間等。間、蠕變?nèi)崃浚沙趶椥缘膽λ沙跁r間等。 基本流變特性參數(shù)測定法基本流變特性參數(shù)測定法應力松弛實驗應力松弛實驗蠕變實驗蠕變實驗滯變曲線滯變曲線雙重剪切測定雙重剪切測定測試測試方法方法拉力試驗拉力試驗套筒流動套筒流動平行板塑性計平行板塑性計編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(sta

42、tic viscoelasticity)： A. 基本流變特性參數(shù)特定法基本流變特性參數(shù)特定法 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(static viscoelasticity)： B. 應力松弛實驗應力松弛實驗 大米的米飯團進行應力松弛實驗，發(fā)現(xiàn)大米的米飯團進行應力松弛實驗，發(fā)現(xiàn)口感柔軟的米飯，應力松弛時間為口感柔軟的米飯，應力松弛時間為68 s；當松弛時間達到當松弛時間達到1014 s時，口感較硬。時，口感較硬。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(static viscoelas

43、ticity)： C. 蠕變實驗：蠕變實驗：l 給試驗施以恒定應力，測定應變隨時間變化的情況。給試驗施以恒定應力，測定應變隨時間變化的情況。l 蠕變試驗除了用于建立適當?shù)牧髯兡Ｐ屯?，它所得到的蠕變試驗除了用于建立適當?shù)牧髯兡Ｐ屯?，它所得到的彈性滯后時間也是代表試樣力學性質(zhì)的重要指標。彈性滯后時間也是代表試樣力學性質(zhì)的重要指標。 編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(static viscoelasticity)： D. 滯變曲線：測定試樣在定速壓縮和定速拉伸過程中，應滯變曲線：測定試樣在定速壓縮和定速拉伸過程中，應力隨時間的變化曲線。力隨時間的變化曲線。編輯ppt第二節(jié) 食品流變學3 3、食品的黏彈性、食品的黏彈性（6 6）靜黏彈性）靜黏彈性(static viscoelasticity)： l 優(yōu)點：簡便、直觀、操作方便等特點。優(yōu)點：簡便、直觀、操作方便等特點。l 不足之處：不足之處： 測定時，由于力的大小方向不變，所以對易流動的物質(zhì)，測定時，由于力的大小方向不變，所以對易流動的物質(zhì)，流動會持續(xù)下去，很難測得它的彈性。流動會持續(xù)下去，很難測得它的彈性。 對于彈性突出，流動性不明顯的物質(zhì)，測定要花費很對