食品物性学--食品力学性质.ppt

第二章第二章 食品的力学基食品的力学基础 食品的力学性食品的力学性质是食品物性中最主要的是食品物性中最主要的性性质。食品物食品物质的胶黏性的胶黏性 食品流食品流变学学 1.一般的食品不一般的食品不仅含有固体，而且含有固体，而且还有水、空有水、空气的存在，属于非均气的存在，属于非均质分散系分散系统。所所谓分散系分散系统，是指数是指数 m以下，数以下，数nm以上的微以上的微粒子，在气体、液体或固体中浮游粒子，在气体、液体或固体中浮游悬浊(即分散即分散)的的系系统。分散系分散系统组成：成：分散相分散相 ，连续相相 （也称分散介（也称分散介质）第一第一节 食品物食品物质的胶黏性的胶黏性 一、食品物性构成体系一、食品物性构成体系2.食品物食品物质物性具有非物性具有非对称。称。物性物性值=F(F(分散相物分散相物质，连续相物相物质，O/WO/W，W/O W/O型型)如：如：生奶油生奶油-黄油黄油 面包面包-面粉面粉 因此，在研因此，在研究食品物性究食品物性时，要注意到食品物要注意到食品物质的分散系性的分散系性质。3.二、胶体二、胶体 胶体系胶体系统是一种多相分散系是一种多相分散系统，亦称非均，亦称非均质分散系分散系统。按分散相分散粒子大小的不同，。按分散相分散粒子大小的不同，胶体系胶体系统可划分可划分为三三类：胶体粒子的大小和胶体特征胶体粒子的大小和胶体特征 类 型型 高高 分分 子子 溶溶 液液胶胶 体体 溶溶 液液悬 浊 液液粒子大小粒子大小 1nm1100nm约200 nm观察手段察手段 电子子显微微镜可知可知其存在其存在 电子子显微微镜可可观其其形，超形，超显微微镜可知其可知其存在存在 光学光学显微微镜可可观其形其形渗透性渗透性可通可通过半透膜半透膜 可透可透过滤纸，但不，但不能透能透过半透膜半透膜不能透不能透过滤纸透光性透光性 透明，不透明，不显示廷示廷德德尔现象象显示廷德示廷德尔现象象很混很混浊表述物表述物质状状态4.三、食品胶体系三、食品胶体系统 食品胶体系食品胶体系统的分的分类 连续相相 分散相分散相 类别名称名称 食食 品品 举 例例 气气体体液体液体气溶胶气溶胶弥漫香气的弥漫香气的雾固体固体粉粉 末末淀粉、小麦粉、砂糖、脱脂奶粉等淀粉、小麦粉、砂糖、脱脂奶粉等液液体体气体气体泡泡 沫沫掼奶油、奶油、软冰淇淋、啤酒沫等冰淇淋、啤酒沫等液体液体乳胶体乳胶体牛奶、生奶油、黄油、卵黄、蛋黄牛奶、生奶油、黄油、卵黄、蛋黄酱等等固体固体悬胶体胶体果汁、果汁、汤汁汁溶溶 胶胶调味汁、肉味汁、肉汤、淀粉糊、淀粉糊凝凝 胶胶果果冻、凉粉、凉粉、鸡蛋羹、豆腐蛋羹、豆腐固固体体 气体气体固体泡固体泡面包、面包、馒头、蛋糕、蛋糕、饼干干液体液体固体凝胶固体凝胶果果冻、熟米、熟米饭粒粒5.(一一)气体气体为连续相的胶体相的胶体 v 气溶胶气溶胶 液体分散于气体介液体分散于气体介质中中 v 粉末粉末 固体固体颗粒分散于气体介粒分散于气体介质中中 粉末的形粉末的形态：分散：分散飘浮在空气中的状浮在空气中的状态和和沉沉积在一起的集合状在一起的集合状态两种。两种。粉末常有如下一些物理量：粉末常有如下一些物理量：1.1.外外观比容比容：表示：表示单位位质量粉末所充填的体量粉末所充填的体积。2.2.外外观密度密度：是指包括粉末：是指包括粉末间隙在内的隙在内的单位体位体积粉体的粉体的质量。量。3.3.孔隙率孔隙率：一定体：一定体积的粉末中，孔隙所占体的粉末中，孔隙所占体积的比率。的比率。孔隙率孔隙率V V0 0/V=(V-V/V=(V-V1 1)/V)/V 式中：式中：V V为粉末体粉末体积，V V0 0为孔隙所占部分体孔隙所占部分体积，为V V1 1 为粉末本身所占体粉末本身所占体积 6.(二)液体液体为连续相的胶体相的胶体 1.气泡气泡 气泡是在液体中分散有气泡是在液体中分散有许多气体的分散系多气体的分散系统。名称：名称：气泡溶胶气泡溶胶 ，泡沫，泡沫 。2.2.乳胶体乳胶体 乳胶体一般是指两种互不相溶的液体，其中乳胶体一般是指两种互不相溶的液体，其中一方一方为微小的液滴分散在另一方液体中的胶体。微小的液滴分散在另一方液体中的胶体。乳胶体一般由乳胶体一般由水、油和乳化水、油和乳化剂构成。构成。乳胶体分乳胶体分为：水包油型（：水包油型（O/WO/W型）和油包水型型）和油包水型 （W/O W/O 型）。型）。有两相乳胶体和多相乳胶体（有两相乳胶体和多相乳胶体（W/O/WW/O/W型或型或O/W/OO/W/O型型 ）。生奶油、蛋黄生奶油、蛋黄酱黄油、人造奶油黄油、人造奶油7.两相之两相之间相互相互转化概念化概念图两相之两相之间是可以相互是可以相互转化，但食品物性截然不同。化，但食品物性截然不同。8.多相乳胶体概念多相乳胶体概念图9.乳胶体乳胶体连续相是水相是水还是油，是油，这对它的物性它的物性往往起决定作用。往往起决定作用。判断乳胶体判断乳胶体类型的方法主要如下：型的方法主要如下：稀稀释法法：导电法：法：色素染色法色素染色法：10.3.溶胶和凝胶溶胶和凝胶(1)溶胶溶胶：对于可流于可流动的胶体溶液，称之的胶体溶液，称之为溶胶。溶胶。食食品品中中一一般般胶胶体体粒粒子子的的分分散散介介质是是水水，所所以以把把分分散散介介质(连续相相)是是水水的的胶胶体体称称为亲水水性性胶胶体体，这样的的溶溶胶胶称称为水溶胶。水溶胶。(2)(2)凝胶凝胶：在分散介在分散介质中的胶体粒子或高分子溶中的胶体粒子或高分子溶质，形，形成整体构造而失去了流成整体构造而失去了流动性，或胶体全体性，或胶体全体虽含有大量含有大量液体介液体介质而固化的状而固化的状态称称为凝胶。凝胶。果果冻、豆腐、豆腐、鸡蛋羹蛋羹大部分食品大部分食品的主要形的主要形态。11.（3）凝胶的分凝胶的分类关于凝胶的分关于凝胶的分类有很多种，若按照其物理性有很多种，若按照其物理性质可以作如可以作如下分下分类：1)1)按按力力学学性性质可可以以把把凝凝胶胶分分为：柔柔韧性性凝凝胶胶具具有有一一定定柔柔韧性性的的凝凝胶胶，如如面面团、糯糯米米团；脆脆性性凝凝胶胶受受力在力在较小的小的变形形时便破坏的凝胶。便破坏的凝胶。2)2)按按透透光光性性质可可把把凝凝胶胶分分为透透明明凝凝胶胶(果果冻)和和不不透透明明凝凝胶胶(鸡蛋羹蛋羹)。凝胶食品多以多糖凝胶食品多以多糖类、蛋白、蛋白类为凝胶凝胶形成的主体形成的主体12.3)3)按保水性也可将凝胶分按保水性也可将凝胶分类。凝胶一般。凝胶一般虽然都是然都是亲水水性胶体，但有些保水性差，放置性胶体，但有些保水性差，放置时水分将会游离出来，水分将会游离出来，称称为易离水凝胶易离水凝胶。相反。相反为难离水凝胶离水凝胶。豆腐豆腐放置放置时水就会不断流出，而水就会不断流出，而琼胶、明胶、果胶、明胶、果冻就几乎不就几乎不发生离水生离水现象。象。13.4)4)按按热学性学性质的分的分类：基于胶体随着温度的：基于胶体随着温度的变化，由液化，由液态转变为固固态，或由固，或由固态转变为液液态的特点，可把凝胶分的特点，可把凝胶分为热可逆性凝胶可逆性凝胶和和热不可逆性凝胶不可逆性凝胶。食品中的食品中的凉粉、肉凉粉、肉冻、放凉了的粥、放凉了的粥都属于此都属于此类凝凝胶。然而，胶。然而，象蛋清象蛋清这样的胶体，加的胶体，加热时会形成凝胶。而会形成凝胶。而后无后无论是再是再进行行热的或冷的的或冷的处理，它再也不会成理，它再也不会成为溶胶溶胶状。把状。把这样的凝胶称的凝胶称为热不可逆凝胶。不可逆凝胶。14.（4）凝胶的力学性凝胶的力学性质在食品物性学研究中的位在食品物性学研究中的位置置 很多食品都是在凝胶状很多食品都是在凝胶状态下食用的。下食用的。凝胶状凝胶状态食品的力学性食品的力学性质对其口感品其口感品质、风味品味品质。如：如：软硬、嚼硬、嚼劲、筋道感、柔嫩感等起着决定的作用。、筋道感、柔嫩感等起着决定的作用。研究和改善食品的研究和改善食品的质地地，主要就是研究凝胶状主要就是研究凝胶状态物物质的模型。的模型。因此，凝胶状因此，凝胶状态在食品物性学中占有十分重要的在食品物性学中占有十分重要的位置。位置。15.四、食品的胶黏性四、食品的胶黏性v绝大部分食品可看作胶体状大部分食品可看作胶体状态。v食品的胶黏性：指食品既有食品的胶黏性：指食品既有塑性、黏性、又有塑性、黏性、又有弹性的性性的性质v1929年年宾汉首先首先对食品食品这种胶黏性提出了种胶黏性提出了流流变学学的概念。的概念。16.第二第二节 食品流食品流变学学v什么是流变学？什么是食品流变学？17.牙膏牙膏一个最常一个最常见的流的流变问题 使用牙膏使用牙膏时挤出要容易，出要容易，挤出后要求挺括，在牙刷出后要求挺括，在牙刷上不能下陷，刷牙上不能下陷，刷牙时又要又要轻松，松，这就要求牙膏遇到就要求牙膏遇到剪切剪切时黏度迅速下降，静黏度迅速下降，静止止时又具有一定的屈服又具有一定的屈服应力，以保持力，以保持坚挺。挺。18.流变学涉及的相关学科与对象荷兰人斯科特布莱尔(G.N.Scott Blair),1953 年,他编辑出版了Foodstuffsthe Plasticity,Fluidity and Consistency一书。19.20.(一一)流流变学的定学的定义 流流变学是研究物学是研究物质在在力作用力作用下下变形或流形或流动规律的科学。律的科学。流流变学中，物体的力学参数不学中，物体的力学参数不仅有力、有力、变形，形，还有有时间。可。可用下式来表示：用下式来表示：F(t ,)=0.一、食品流一、食品流变学概念学概念-剪切剪切应变21.v食品流食品流变学学研究研究对象象食品及食品原料食品及食品原料 液液态食品、固食品、固态食品、半固食品、半固态食品食品研究内容研究内容对这些食品物些食品物质的异常黏性、塑性、的异常黏性、塑性、触触变性、黏性、黏弹性等性等现象象进行研究，并从行研究，并从这些食品些食品的构造、的构造、组成上解成上解释以上以上现象，找出其表象，找出其表现规律。律。22.食品流食品流变学的研究意学的研究意义 产品开品开发：组分的功能性分的功能性 原料原料组分：分：质量保量保证 加工工加工工艺：在：在泵、管道、管道、挤压机、混合机、混合设备、均、均质机、机、热交交换器中的流器中的流动行行为 包装包装设计：输送能力送能力 终产品：品：质量控制，量控制，稳定性定性 消消费特性：特性：连续性，涂抹性，口感，外性，涂抹性，口感，外观，质构等构等23.研究的方法和步研究的方法和步骤：首先把食品按其流首先把食品按其流变性性质分成几大分成几大类，如：固体、液，如：固体、液体、黏体、黏弹性体等；性体等；然后再然后再对每种每种类型的物型的物质，建立起表，建立起表现其流其流变性性质的的力学模型；力学模型；从从这些模型的分解、些模型的分解、组合和解析，找出合和解析，找出测定食品力学定食品力学性性质的可靠方法；的可靠方法；从方法中得出有效控制食品品从方法中得出有效控制食品品质(力学性力学性质)的思路。的思路。24.二、黏性二、黏性（一）（一）黏性概念黏性概念 黏性：指黏性：指阻碍流体流阻碍流体流动的性的性质。黏性的大小用黏度（或称黏性率、黏性系数）来表黏性的大小用黏度（或称黏性率、黏性系数）来表 示，示，是流体最基本的特性参数。是流体最基本的特性参数。产生条件：流体流生条件：流体流层发生相生相对运运动 根据根据变形的方式，黏度形的方式，黏度还可分可分为以下几种：以下几种：剪切黏剪切黏度度、延伸黏度、体、延伸黏度、体积黏度黏度黏性是表黏性是表现流体流流体流动性性质的指的指标。25.(二二)黏性流黏性流动的分的分类 1.1.牛牛顿流流动 2.2.非牛非牛顿流流动水，酒水，酒桃桃酱生淀粉糊生淀粉糊26.1.1.牛牛顿流流动（1 1）剪切速率）剪切速率 ：液体流：液体流动过程中，程中，应变大小与大小与应变所需所需时间之比表示剪切速率之比表示剪切速率 。也称。也称为应变速率。速率。（2 2）流）流动状状态方程方程 把表示液体所受的剪切把表示液体所受的剪切应力与剪切速率的函数力与剪切速率的函数关系式称关系式称为“流流动状状态方程方程”。=n 27.牛牛顿流体定律：流体定律：牛牛顿流体的特征是：流体的特征是：剪切剪切应力与剪切速率成正力与剪切速率成正比，黏度不随剪切速率的比，黏度不随剪切速率的变化而化而变化。化。为黏度，黏度，应力与剪切速率之力与剪切速率之间的比例系数，表示的比例系数，表示液体流液体流动的阻力大小。的阻力大小。28.基本符合牛基本符合牛顿流流动的食品有的食品有水、糖液、清水、糖液、清炖肉炖肉汤、酒、油、酒、油等等。29.牛牛顿流体流体2.2.非牛非牛顿流流动 液体在流液体在流动过程中不符合牛程中不符合牛顿流体定律的称流体定律的称为非非牛牛顿流体的流流体的流动。非牛非牛顿流体的流流体的流动状状态方程主要有两种方程主要有两种经验形式：形式：=k n=a (1 n ,0 n 1)=0+k n (0 0)式中：式中：k k称称为黏性常数，因黏性常数，因为它往往与液体它往往与液体浓度有关，因此也称度有关，因此也称为浓度系度系数，数，n n：称称为流流态特性指数。特性指数。a a表表观黏度，黏度，0 0屈服屈服应力力 。30.根据以上流根据以上流动状状态方程中方程中0 0的有无和的有无和n n的取的取值范范围，非牛流非牛流动还可以如下分可以如下分类：假塑性流假塑性流动 （0 n 1）胀塑性流塑性流动 (1 n ）塑性流塑性流动 宾汉流流动 （0 0，n=1）非非宾汉塑性流塑性流动 （0 0，n 1）触触变性流性流动 胶胶变性流性流动 31.1）假塑性流假塑性流动：在非牛在非牛顿流流动状状态方程式中，当方程式中，当0n1时，即：，即：表表观黏度黏度随着剪切随着剪切应力或剪切速率的增大而力或剪切速率的增大而减少减少的流的流动，称作假塑性流，称作假塑性流动，亦称准塑性流，亦称准塑性流动或或拟塑性流塑性流动。符合假塑性流符合假塑性流动规律的液体称律的液体称为假塑性液体。假塑性液体。32.假塑性液体的流假塑性液体的流动特性曲特性曲线为：把随着流速的增加，表把随着流速的增加，表观黏度减少的黏度减少的现象也称象也称为剪切稀剪切稀化化。特点：特点：无屈服无屈服应力，即力，即应力力应变曲曲线通通过坐坐标原点；原点；随着流速的增加，表随着流速的增加，表观黏度减少。黏度减少。33.剪切稀化概念剪切稀化概念图34.食品名食品名固形分率固形分率%温度温度n nk k苹果沙司苹果沙司11.011.082820.340.34 90 90杏杏 酱19.019.060600.340.34 88 88浓缩杏汁杏汁26.026.060600.320.32400400浓缩橘子汁橘子汁-15.0 15.0 0.584 0.584 11.9 11.9梨梨 酱45.745.78282 0.481 0.481 160.0 160.0桃桃 酱11.911.982820.270.275858葡萄葡萄浆141430300.340.342222葡萄葡萄浆141482820.340.342020西西红柿柿酱16.016.032320.450.45 31.60 31.60部分液部分液态食品的流食品的流态特性参数如表：特性参数如表：35.造成假塑性流造成假塑性流动的机理，主要有以下一些解的机理，主要有以下一些解释。v(1)(1)胶体粒子胶体粒子间结合受剪切合受剪切应力作用力作用发生改生改变，影响黏度的，影响黏度的变化。化。当液体流当液体流动时，受剪切，受剪切应力作用，力作用，胶体粒子胶体粒子间网架构造不断网架构造不断被破坏。被破坏。v(2)(2)胶体粒子胶体粒子变形，引起黏度的相形，引起黏度的相对减少。减少。有假塑性流有假塑性流动性性质的食品液体，大多含有高分子的胶体粒子。的食品液体，大多含有高分子的胶体粒子。这些粒子多由些粒子多由链状巨大分子构成，在静止或低流速状巨大分子构成，在静止或低流速时，互相勾挂，互相勾挂缠结，黏度，黏度较大，大，显得黏稠。但当流速增大得黏稠。但当流速增大时，也就是由于流，也就是由于流层之之间剪切剪切应力的作用，使得比力的作用，使得比较散乱的散乱的链状粒子状粒子滚动旋旋转而收而收缩成成团，减少了互相的勾挂，减少了互相的勾挂，这就出就出现了黏度降低。了黏度降低。36.2）胀塑性流塑性流动 ：在非牛在非牛顿流流动状状态方程式中，如果方程式中，如果1 1n n，称称为胀塑性流塑性流动。即：随着剪。即：随着剪切切应力或流速的增大，表力或流速的增大，表观黏度黏度 a a逐逐渐增大。增大。符合符合胀塑性流塑性流动规律的液体称律的液体称为胀塑性液体。塑性液体。37.胀塑性液体的流塑性液体的流动特性曲特性曲线为：液体食品中液体食品中胀塑性流体不很多，比塑性流体不很多，比较典型的是典型的是生淀粉糊生淀粉糊。特点：特点：无屈服无屈服应力，即力，即应力力应变曲曲线通通过坐坐标原点；随着剪切流速的增加，表原点；随着剪切流速的增加，表观黏度增加。黏度增加。38.造成造成胀塑性流塑性流动的机理，主要有以下一些解的机理，主要有以下一些解释。v胀容容现象：象：对于剪切增黏于剪切增黏现象可以用象可以用胀容容现象来象来说明。具有剪切增黏明。具有剪切增黏现象的液体，其胶体粒子一般象的液体，其胶体粒子一般处于致密充填状于致密充填状态，是糊状液体。作，是糊状液体。作为分散介分散介质的水，的水，则充充满在致密排列的粒子在致密排列的粒子间隙。隙。胀容容现象概念象概念图39.3）塑性流塑性流动 ：塑性流塑性流动是指流是指流动特性曲特性曲线不通不通过原点原点的流的流动。食品液体中，有。食品液体中，有许多在小的多在小的应力作用力作用时并不并不发生流生流动，表，表现出固体那出固体那样弹性性性性质，当当应力超力超过某一界限某一界限值0 0时才开始流才开始流动。特点：特点：有屈服有屈服应力，即力，即应力力应变曲曲线不通不通过坐坐标原点。原点。40.对于塑性流于塑性流动中，当中，当应力超力超过屈服屈服应力力时，流，流动特特性符合牛性符合牛顿流流动规律的，称律的，称为宾汉流流动，对于不符合牛于不符合牛顿流流动规律的流律的流动称称为非非宾汉塑性流塑性流动。把具有把具有这两种流两种流动特性的液体分特性的液体分别称称为宾汉流体流体或或非非宾汉流体流体。塑性液体的流塑性液体的流动特性曲特性曲线为：41.部分部分宾汉流体食品的屈服流体食品的屈服应力力值 食食 品品 名名 称称屈服屈服应力力值PaPa融化的巧克力融化的巧克力1.21.2掼奶油奶油40.040.0瓜瓜尔豆胶水溶液豆胶水溶液(0.5%(0.5%固形固形)2.02.0桔子汁桔子汁(浓度度6060 Bx)Bx)0.70.7酵母蛋白液酵母蛋白液(25%(25%固形固形)4.24.2西西红柿柿浆(11%(11%固形固形)2.02.0大豆分离蛋白大豆分离蛋白(20%(20%固形固形)121.7121.742.非非宾汉流体食品的流流体食品的流态特性参数特性参数 食品名食品名 称称 测定定温温度度n nk k 0 0PaPa法国芥子法国芥子酱25250.400.4033433441.041.0西西红柿柿酱25250.2270.22718718732.032.0西西红柿柿酱95950.2530.25374.574.510.510.5白汁沙司白汁沙司1201200.550.553 30.40.443.4）触触变性流性流动（亦称（亦称摇溶性流溶性流动）：所所谓触触变性是指当液体在性是指当液体在振振动、搅拌、拌、摇动时，其黏性减少，流，其黏性减少，流动性增加，但静置一段性增加，但静置一段时间后，流后，流动又又变得困得困难的的现象。象。特点：特点：振振动、搅拌、拌、摇动流流动性增加；加性增加；加载曲曲线在卸在卸载曲曲线之上，并形成了与流之上，并形成了与流动时间有关有关的履的履历曲曲线(滞滞变回回环）。44.触触变性流性流动的特性曲的特性曲线为：代表性的食品有代表性的食品有西西红柿柿调味味酱、蛋黄蛋黄酱、加糖、加糖炼乳乳等等 。呈呈现触触变现象的象的食品口感比食品口感比较柔柔和爽口。和爽口。45.5）胶胶变性流性流动 胶胶变性流性流动与触与触变性流性流动相反，即：液相反，即：液体随着流体随着流动时间的增加，的增加，变得越来越黏稠。得越来越黏稠。特点：特点：振振动、搅拌、拌、摇动流流动性增加；加性增加；加载曲曲线在卸在卸载曲曲线之下，并形成了与流之下，并形成了与流动时间有关有关的履的履历曲曲线(滞滞变回回环）。46.胶胶变性流性流动的特性曲的特性曲线为：当流速逐当流速逐渐加大，达到最大加大，达到最大值后，再逐后，再逐渐减低流速，减减低流速，减低流速低流速时的流的流动曲曲线反而在加大流速曲反而在加大流速曲线的上方。的上方。这说明流明流动促促进了液体粒子了液体粒子间构造的形成。因此，构造的形成。因此，这种种现象也被称象也被称为逆触逆触变现象象。有有这种种现象的食品往往象的食品往往给人以人以黏稠的口感黏稠的口感。47.三、黏三、黏弹性性(一一)黏黏弹性基本概念性基本概念 当当给物物质施以作用力施以作用力时，把既有把既有弹性，又性，又可以流可以流动的的现象称象称为黏黏弹性性。具有黏具有黏弹性的物性的物质称称为黏黏弹性物性物质或黏或黏弹性体性体。物物质恢复恢复原形的能原形的能力。力。48.Y YR R初始切初始切线弹性率性率正割正割弹性率性率切切线弹性率性率 脆性断裂脆性断裂应力力应变曲曲线Y YR R 延性断裂延性断裂时应力力应变曲曲线食品物食品物质受力断裂受力断裂时应力力应变曲曲线4949.1.1.分析物分析物质的的应力力应变曲曲线时需用到以下概念：需用到以下概念：(1)宏宏观应变：是是指指平平均均应变范范围为大大于于原原子子间距距离离的的有有限尺寸限尺寸场合下的合下的应变。(2)微微观应变：是是指指应变尺尺寸寸范范围为原原子子距距离离数数量量级的的应变。(3)弹性：性：物物质恢复原形的能力。恢复原形的能力。(4)塑性：塑性：物物质产生永久生永久变形的性形的性质。(5)强度：度：物物质承受施加外力的能力。承受施加外力的能力。(6)压缩强度度：物物质所所能能承承受受的的最最大大压缩应力力，即即：试验时试样能承受的最大荷重和与能承受的最大荷重和与试料的最初断面料的最初断面积之比。之比。50.（7)7)弹性率：性率：在在弹性极限范性极限范围内，内，应力和力和应变之比。之比。当当应力力和和应变为非非线性性关关系系时，又又定定义了了以以下下弹性率。性率。a.a.初始切初始切线弹性率：性率：b.b.切切线弹性率：性率：瞬瞬时弹性率性率 c.c.正割正割弹性率：性率：表表观弹性率性率 d.d.弦弦弹性率。性率。51.(8)屈屈服服点点：当当载荷荷增增加加，应力力达达到到最最大大值后后，应力力不不再再增加，而增加，而应变依然增加依然增加时的的应力。即力。即图2-16“Y”点。点。(9)屈屈服服强度度（弹性性极极限限）：应变和和应力力之之间的的线性性关关系系，在在有有限限范范围内内不不再再保保持持时的的应力力点点的的应力力。即即图2-16“LL”点。点。(10)生物屈服点：生物屈服点：应力力应变曲曲线中，中，应力开始减少或力开始减少或应变不再随不再随应力力变化的点。一般化的点。一般认为是是图2-16“Y”点。点。(11)生物屈服生物屈服强度：度：达到生物屈服达到生物屈服点的点的应力。力。52.(12)破断点：破断点：在在应力力应变曲曲线上，上，当作用力引起物当作用力引起物质破碎或断裂的点。破碎或断裂的点。即即图2-16“R”点。点。(13)脆脆性性断断裂裂：屈屈服服点点与与断断裂裂点点几几乎乎一致的断裂情况，称一致的断裂情况，称为脆性断裂。脆性断裂。(14)延延性性断断裂裂：指指塑塑性性变形形之之后后的的断断裂。裂。53.(15)断断裂裂能能：应力力在在断断裂裂前前所所作作的的功功。表表示示应力力应变曲曲线与与横横坐坐标包包围的的面面积。如如图2-17 S 斜斜线部部分分表表示示的的面面积。(16)坚韧性性(强韧性性)：使使物物质达达到到破破断断时所所需需要要做做的的功功。如如图2-16，它是，它是应力和力和应变曲曲线之之间包包围的面的面积。54.(17)弹性度：性度：物物质在去掉外力作在去掉外力作用后，用后，弹性性变形和形和总变形量之比。形量之比。如如图2-16中，中，弹性度性度=Se/(Sp+Se)。(18)弹性能：性能：物物质以以弹性性变形形形形式保存的能量。它等于曲式保存的能量。它等于曲线的直的直线部分与横部分与横轴所包所包围的面的面积，或，或回回弹曲曲线与横与横轴包包围的面的面积。55.(19)力力学学滞滞后后：在在载荷荷的的加加除除过程程中中物物质吸吸收收的的能量。能量。(20)应力力松松弛弛：试料料在在瞬瞬时变形形后后，并并保保持持变形形时，应力力随随时间经过而而消失的消失的过程。程。56.虎克定律虎克定律：在：在弹性极限范性极限范围内，物体的内，物体的应变与与应 力的大小成正比。力的大小成正比。根据物体受力不同，根据物体受力不同，弹性性变形分形分为三种三种类型。型。物体受正物体受正应力作用力作用产生生轴向向应变。受剪切受剪切应力作用力作用发生剪切生剪切应变。受表面受表面压力作用的体力作用的体积应变。2.弹性性变形形57.(1)(1)弹性性模模量量E E：物物体体受受正正应力力作作用用产生生轴向向的的变形形称称拉拉伸伸(或或压缩)变形形。其其应力力与与应变之之比称作比称作弹性模量，也称作性模量，也称作杨氏模量。氏模量。=E 小小麦麦面面团为10105 5PaPa；琼胶胶、明明胶胶的的凝凝胶胶为10105 5 10106 6PaPa；硬硬质干干酪酪为10109 9 10101010PaPa；意意大大利利干干挂挂面面为10101111PaPa。58.表表现弹性性拉拉伸伸(或或压缩)变形形的的另另一一个个物物性性参参数数是是泊泊松松比比 。泊泊松松比比是是物物体体受受拉拉伸伸(或或压缩)时，其横向，其横向应变与与纵向向应变的比的比值。根根据据物物体体不不同同，泊泊松松比比的的取取值在在0 0 0.50.5之之间。59.(2)(2)剪剪切切模模量量（刚性性率率）：剪剪切切变形形时，剪剪切切应力力与与剪切剪切应变的比的比值称剪切模量，用称剪切模量，用G G表示。表示。S S=G GS S 牛牛顿液液体体的的剪剪切切模模量量为0Pa，果果冻、橡橡胶胶、水水泥泥、铜、钢的的剪剪切切模模量量分分别为2105、2.9105、0.71010、41010、81010 Pa。一一般般说来来固固体体的的剪剪切切模模量量是是杨氏氏模量的模量的1/21/3。60.(3)(3)体体积模量：模量：体体积模量表示物体受表面正模量表示物体受表面正应力作用力作用时，产生体生体积变化的化的难易程度。比例系数易程度。比例系数K称称为体体积模量。模量。V V=K KV V 体体积模量的倒数称模量的倒数称为压缩率。率。61.3.3.黏黏弹性体的特点性体的特点(1)曳曳丝性性：曳曳丝性的判断有一个方法：将直径性的判断有一个方法：将直径为1 1mmmm的玻璃棒的玻璃棒浸入液体浸入液体1 1cmcm，然后再以然后再以5 5cm/scm/s的速度提起，用液体的速度提起，用液体丝在断掉前可拉出的程度表示曳在断掉前可拉出的程度表示曳丝性的大小。性的大小。发酵豆种酵豆种类曳曳丝距离距离（cm）大豆大豆100 150小豆小豆5 10 菜豆菜豆20 30豌豆豌豆20 发酵豆制品的曳酵豆制品的曳丝性性提起速度提起速度曳曳丝长度度提起速度与曳提起速度与曳丝长度的关系度的关系62.(2)(2)威威森森伯伯格格效效果果：将将黏黏弹性性液液体体放放入入圆桶桶形形容容器器中中，垂垂直直于于液液面面插插入入一一玻玻璃璃棒棒，当当急急速速转动玻玻璃璃棒棒或或容容器器时，可可观察察到到液液体体会会缠绕玻玻璃璃棒棒而而上上，在在棒棒周周围形形成成隆隆起起于于液液面面的的冢冢状状液液柱柱。把把这种种现象象称称作作威威森森伯伯格效果。格效果。63.E0 0虎克模型虎克模型 阻尼模型阻尼模型 滑滑块模型模型 (二二)黏黏弹性的基本力学模型性的基本力学模型 为了使复了使复杂的黏的黏弹性体流性体流变问题得到得到简化，并化，并使之使之归纳为可以用数学公式表示的可以用数学公式表示的规律，从中搞清律，从中搞清楚控制或楚控制或测定其流定其流变性性质的方法，的方法，建立力学模型。建立力学模型。64.(三三)静黏静黏弹性性 用静用静态测定法所揭示的物体的黏定法所揭示的物体的黏弹性性质称称为静黏静黏弹性。性。研究静黏研究静黏弹性主要有以下一些性主要有以下一些试验方法方法。基本流基本流变特性参数特性参数测定法定法 应力松弛力松弛试验 蠕蠕变试验 滞滞变曲曲线 65.1.1.基本流基本流变特性参数特性参数测定法定法 双重剪切双重剪切测定定拉力拉力试验66.续套筒流套筒流动 平行板塑性平行板塑性计 67.2.2.应力松弛力松弛试验 应力松力松驰试验步步骤：1 1、首先要找出、首先要找出试样应力与力与应变的的线性关系范性关系范围。2 2、在、在这一范一范围内使内使试样达到并保持某一达到并保持某一变形，形，测定其定其应力与力与时间的关系曲的关系曲线。3 3、根据、根据测定定结果果绘制松弛曲制松弛曲线并建立其流并建立其流变学模型。学模型。1.1.3.3.蠕蠕变试验2.蠕蠕变试验是是给试样施以恒定施以恒定应力，力，测定定应变随随时间变化的情况。化的情况。68.4.4.滞滞变曲曲线 滞滞变曲曲线是是测定定试样在定速在定速压缩和定速拉和定速拉伸伸过程中，程中，应力随力随时间的的变化曲化曲线。ROPSQTU大米滞大米滞大米滞大米滞变变曲曲曲曲线线R69.米米饭团的滞的滞变曲曲线和感官和感官评价价 70.(四四)动黏黏弹性及其性及其测定定 动黏黏弹性就是性就是给黏黏弹性体施以振性体施以振动，或施以周期，或施以周期变动的的应力或力或应变时，该黏黏弹性体所表性体所表现出的黏出的黏弹性性质。研究静黏研究静黏弹性主要有以下一些性主要有以下一些试验方法方法。谐振振动试验(正弦波正弦波应力力应变试验）共振共振试验 脉冲振脉冲振动试验71.思考思考题v1.食品物性学研究的主要内容。食品物性学研究的主要内容。v2.食品物性学要解决的主要食品物性学要解决的主要问题。v3.3.食品胶体系食品胶体系统的分的分类有哪些？有哪些？v4.4.非牛非牛顿流体的分流体的分类有哪些？有哪些？v5.假塑性液体的流假塑性液体的流动特征及特性曲特征及特性曲线。v6.6.黏黏弹性体的特点有哪些？性体的特点有哪些？72.1.1.基本流基本流变特性参数特性参数测定法定法 常常见的的测试方法有：方法有：双重剪切双重剪切测定定拉力拉力试验套筒流套筒流动平行板塑性平行板塑性计 73.(1)双重剪切双重剪切测定定 式中式中:f 为测得拉力，得拉力，G为剪切模量剪切模量(刚性率性率)，d为拉拉动位位移，移，H为试样厚度。厚度。74.当保持拉力不变时，还可以求得蠕变曲线、蠕变柔量：双重剪切双重剪切测定常用来定常用来进行蛋糕、人造奶油、行蛋糕、人造奶油、冰淇淋、干酪、冰淇淋、干酪、鱼糜糕等糜糕等许多食品的黏多食品的黏弹性性测定。定。75.(2)拉力拉力试验 76.t延伸黏度延伸黏度 剪切黏度剪切黏度E弹性模量性模量拉力拉力试验常用来常用来测定小麦粉面定小麦粉面团的黏的黏弹性性质。77.(3)套筒流套筒流动 78.(4)平行板塑性平行板塑性计 平行板塑性平行板塑性计的的测定定原理如原理如图所示。在半径所示。在半径为R R的平行的平行圆板之板之间放入放入试样，然后，然后夹住住试样，并施以并施以夹紧力力f f，试样厚厚度随之减少。度随之减少。根据根据Navier-StokesNavier-Stokes公式：公式：79.2.2.应力松弛力松弛试验 应力松力松驰试验步步骤：1 1、首先要找出、首先要找出试样应力与力与应变的的线性关系范性关系范围。2 2、在、在这一范一范围内使内使试样达到并保持某一达到并保持某一变形，形，测定其定其应力与力与时间的关系曲的关系曲线。3 3、根据、根据测定定结果果绘制松弛曲制松弛曲线并建立其流并建立其流变学模型。学模型。蠕蠕变试验也是一种静也是一种静态测定定试验。它是。它是给试样施以恒定施以恒定应力，力，测定定应变随随时间变化的情况。化的情况。3.3.蠕蠕变试验 80.4.4.滞滞变曲曲线 滞滞变曲曲线是是测定定试样在定速在定速压缩和定速拉和定速拉伸伸过程中，程中，应力随力随时间的的变化曲化曲线。ROPSQTU大米滞大米滞大米滞大米滞变变曲曲曲曲线线R81.米米饭团的滞的滞变曲曲线和感官和感官评价价 82.(四四)动黏黏弹性及其性及其测定定 动黏黏弹性就是性就是给黏黏弹性体施以振性体施以振动，或施以周期，或施以周期变动的的应力或力或应变时，该黏黏弹性体所表性体所表现出的黏出的黏弹性性质。研究静黏研究静黏弹性主要有以下一些性主要有以下一些试验方法方法。谐振振动试验(正弦波正弦波应力力应变试验）共振共振试验 脉冲振脉冲振动试验83.1.1.谐振振动测定定 谐振振动黏黏弹性就是性就是对试样施加固定施加固定频率和振率和振幅的，以正弦波幅的，以正弦波变化的作用力化的作用力时，通，通过其其应变响响应所反映出的流所反映出的流变性性质。谐振振动测定定对于食品黏于食品黏弹性性测定主要可分定主要可分为两种方法两种方法:伸伸缩振振动 剪切振剪切振动 在振在振动测定中，要防止食品的干燥或离液，因定中，要防止食品的干燥或离液，因为这对测定定结果影响很大。果影响很大。84.2.2.共振法共振法测定定 在黏在黏弹性体中，性体中，对于于弹性性较大的固体物料大的固体物料可以采用共振方法可以采用共振方法测定。定。这种方法是基于下式种方法是基于下式所表示的关系原理。所表示的关系原理。式中，式中，E：弹性模量，性模量，fr：试样的共振的共振频率，率，k：常数，它与常数，它与试样的密度、形状有关。的密度、形状有关。85.412351试样 2电磁震磁震荡器器 3测量量显微微镜 4玻璃板玻璃板 5玻璃容器玻璃容器测定原理是：定原理是：连续不断地改不断地改变激振器的激振器的频率，同率，同时测定定试样振振动的振的振幅。当幅。当试样振幅达最大振幅达最大值时的的频率就是共振率就是共振频率。率。如如图共振法共振法测试马铃薯薯测试装置。装置。86.3.3.超声波脉冲法超声波脉冲法测定定 这种方法是种方法是给试样发射一个射一个弹性波性波(脉冲脉冲)，这个个波作用于物体后会波作用于物体后会对物体物体产生生压缩或剪切作用，并在或剪切作用，并在物体中物体中传播。播。这种波可以分种波可以分为两部分：两部分：q压缩作用作用产生的波称生的波称为纵波；波；q剪切作用剪切作用产生的波称生的波称为横波。横波。波的波的传播速度与物体的播速度与物体的弹性模量性模量E E、质量密度量密度 有关。有关。87.88.关于关于动态测定的方法定的方法还很多，例如，很多，例如，打打击振振动法、法、电磁振磁振动变换法、霍法、霍尔姆姆茨共振法茨共振法等等。尤其是等等。尤其是对于固体食品的于固体食品的无无损品品质鉴定，振定，振动的方法成的方法成为一种重一种重要的手段。要的手段。89.四、液态食品的流变性质及测定 食品分散体系：分散相、分散介质 泡沫、乳胶体、溶胶、悬浮液 液态食品分散体系的黏度 液态食品流变性的测量 流变仪操作指南90.（）液（）液态食品分散体系的黏度食品分散体系的黏度 一般分散体系溶液的黏度比分散介一般分散体系溶液的黏度比分散介质的黏度大的黏度大 0：分散介：分散介质黏度黏度：分散体系溶液的黏度：分散体系溶液的黏度91.影响液影响液态食品黏度的因素食品黏度的因素A.温度温度B.分散相：分散相：浓度、黏度、形状度、黏度、形状C.分散介分散介质D.乳化乳化剂92.93.在在搅拌各种拌各种浆料之料之类的假塑性食品的假塑性食品时，应采用采用大大浆叶低叶低转速的速的搅拌器。拌器。浆叶所在的区域的流体受力黏度迅速降低，但叶所在的区域的流体受力黏度迅速降低，但在在浆叶以外的区域却因黏度叶以外的区域却因黏度较大而不能流大而不能流动