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食品物性学定义
• 食品物性学是以食品(包括食品原料)为研究对象，研究其物理性质的一门科学。
• 不只是食品,还有食品原料;
• 食品物性学不仅包括对食品本身理化性质的分析研究，而且包括食品物性对人的感官产生的所谓感觉性质的研究。
研究的目的
• 1．了解食品与加工、烹饪有关的物理特性 食品加工中，有许多操作都需要了解作用的对象，即食品或食品材料的物理性质。设计加工设备或决定加工工艺，也都需要对食品的物性有所了解 。
• 2．建立食品品质客观评价的方法。通过对食品物性感官评价的模拟，找出可以近似替代感官评价的仪器测定方法。
• 3．通过对物性的试验研究，可以了解食品的组织结构和生化变化 。
• 4．为改善食品的风味，发挥食品的嗜好功能提供科学依据。以仪器测定的指标表现食品的风味特性，并以此为依据，保证和提高食品的嗜好性品质，成为当前食品开发技术的重要方面。
• 5．为研究食品分子论提供实验依据
绪论---目的、方法及其特殊性
• 食品及食品原料的特殊性（气、液、固混合与非均相，生物材料的理化反应与环境因素、时间等关系。）
• 加工过程中和人们感官特殊性（如破碎与咀嚼、色泽分级与消费者挑选等）
特点及研究方法
• (1)食品物性学是一门牵涉多学科领域的科学。研究时应注意综合运用这些知识。
• (2)食品物性学是一门实践性比较强的科学。研究学习时，要求对食品加工有较多的实践经验。
• (3)食品物性学是一门新的体系尚未形成的科学，有许多领域的研究还仅仅是一些初步的试验，系统的结论还需今后长期的研究。
第三章 食品的流变特性
流变学是研究物质的流动和变形的科学，它和物质的组织和结构有密切关系。食品流变学主要研究作用于物体上的应力和由此产生的应变规律，它是力、变形和时间的函数。
食品流变学研究的对象是食品物质，食品物质种类繁多，从物理特性来看，有硬质型或柔软型的、脆性型或韧性型的、光滑型或粘性型的、流动型或固形型的。
食品的形态：固态、液态、气态 液体食品：牛顿流体、非牛顿流体、塑性流体
食品流变学概论
n 研究力学性质介于固体和液体之间的物质，即粘弹性、粘塑性物体。
n 具体内容：物体受力后，变形与时间的关系或物体变形后，其反抗力与时间的关系。
n 可用感官判断、仪器检测、数学模型表达。
n 与材料组成、分子构造、外部因素有关。
食品流变学的研究目的
n 1、食品流变学实验可以用于鉴定食品原材料、中间产品，可以用于控制生产过程，它对于提高食品的质量、调节生产工艺过程具有一定的作用。例如在面包制作过程中，面团的流变性质的控制就是一个例子。
n 2、食品流变性质的仪器测定可以代替感官评定，定量地评定食品的品质、鉴定和预测顾客对某种食品是否满意。例如，人造奶油的扩散能力，牛乳的粘度都是可以用来鉴定食品优劣的流变特性。
n 3、用流变学理论可以解决食品在加工过程中组织结构的变化，也就可以在食品制作过程中通过调节中间产品的标准流变特性来达到调节组织结构的目的。
n 4、流变学理论已经广泛应用于有关的工艺设计和设备设计。例如，泵送管路系统，放料装置及送料装置的设计，乳化、雾化及浓缩工艺过程中的设计，都要用到物质流变特性数据。
粘 性
n 表征流体流动性质的物性。这种阻碍流体流动的性质称为粘性。
n 宏观上表现为流动阻力，微观上表现为不同流层分子热运动的动量交换及其引力。
牛顿粘性定律指出：流体流动时的剪切速率έ与剪切应力σ成正比关系 （图）
非牛顿流体

k为浓度系数 n为流态特征指数
设
则

1、假塑性流体（如右图）

机理分析
n 分子间弱结合力形成的网架，在剪切力作用下逐渐被剪断，粘度随之降低。
n 胶体大分子相互缠绕，在剪切力作用下逐渐被分开，粘度随之降低。
2、胀塑性流体

胀塑性流体粘度变化
n 粒子间致密并有水层。
n 粒子被扰动体积膨胀，并失去水层的润滑作用。
n 淀粉浓度在40％～50％范围内可行成胀塑体。
3、塑性流体
当作用在物质上的剪切力大于极限值时,物质开始流动,否则物质就保持即时形状并停止流动.具有这种性质的物质称为塑性流体

屈服应力的测试方法：（上图中）
1、直接测定法（采用黏度计）2、流动曲线法3、Casson法4、Bowles法
4、触变性流体：当液体在振动、搅拌、摇动时黏性减小，流动性增加，但静置一段时间后，又变得不易流动的现象（上图右）
液体食品的类型及流动状态方程
流体类型： 牛顿流体 假塑性流体 涨塑性流体 塑性流体
流态方程：
粘性流体的计算
n 牛顿流体流动时流量Q与压力△P关系
n 假(胀)塑性流体层流时流量Q与压力△P关系
n 宾汉流体层流时流量Q与压力△P关系
粘性流体的流动状态
n 层流和湍流
n 层流—当液体在管中流动时,若液体质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运动,质点之间互不混合,充满了整个管道的液体如同一层一层的同心圆管一样平行运动,则这种流体的流动状态定义为层流．当流速增加到某一速度时，液体中将引起旋涡而进入湍流状态．
n 层流和湍流之间可以相互转化；
n 湍流状态下旋涡可引起内摩擦力增加而导致应力增大；
n 在湍流状态下，牛顿液体和非牛顿液体的流动特性随流速的增加而趋于接近．
n 我们的分析是以圆管中层流流动状态进行的．
管内流体流动受力图宾汉流体
三、粘弹性
粘弹性:既有弹性,又可以流动的现象.
粘弹性主要特征说明
n 屈服强度（弹性极限）－－应力应变呈线性关系的最大应力。
n 应变尺寸－－为原子距离数量级。
n 屈服点：应力不再增加而应变继续增加所对应的应力。
n 破裂点:在应力应变曲线上,作用力引起物质破碎或断裂的点
n 弹性率:在弹性极限范围内,应力和应变之比,即:应力/应变
初始切线弹性率 切线弹性率 正割弹性率
n 弹性变形:在弹性极限范围内,物体的应变与应力大小成正比,即:
E-弹性模量
坚韧性:使物质达到破断时所需要的功,它是应力和应变曲线之间包围的面积.
弹性能:物质以弹性变形的形式保存的能量,等于曲线的直线部分与横轴所包围的面积
主要特征示例

弹性变形
n 能弹性 弹性变形引起内能变化－－普弹性
n 熵弹性 弹性变形引起熵变化－－高弹性
粘弹性体的特点
黏弹性体除了兼有弹性性质和流动的黏性性质外,还具有以下两个特性:
1、拽丝性:许多黏弹性食品，当筷子插入其中再提起时，会观察到，被拉起形成丝状，这种想象成为拽丝性。
2、威森伯格效应
粘弹性体的基本力学模型
(1)虎克模型 （下图左）
在研究粘弹性体时，其弹性部分往往用一个代表弹性体的模型表示。虎克模型便是用一根理想的弹簧表示弹性的模型，因此也称“弹簧体模型”或“虎克体”。虎克模型代表完全弹性体的力学表现，即加载荷的瞬间同时发生相应的变形，变形大小与受力的大小成正比。

(2)阻尼模型 （上图右）
流变学中把物体粘性性质用一个阻尼体模型表示，因此称为“阻尼模型”或“阻尼体”。阻尼模型瞬时加载时，阻尼体既开始运动；当去载时阻尼模型立即停止运动，并保持其变形，没有弹性恢复。阻尼模型既可表示牛顿流体性质，也可表示非牛顿流体性质。
(3)滑块模型 （下图左）
滑块模型虽不能独立地用来表示某种流变性质，但常与其它流变元件组合，表示有屈服应力存在的塑性流体性质。其代表符号及和虎克模型组合成的弹塑性体流变特性曲线如图所示。滑块模型亦称为“摩擦片”，“文思特滑片”。

（4）麦克斯韦模型与沃格特模型
麦克斯韦模型:由一个弹簧和一个阻尼器串联而构成的模型；

应力保持不变

沃格特模型:由一个弹簧和一个阻尼器并联而构成的模型。
（5）开尔芬－沃格特模型表达式（下图左右为方程表达式）
边界条件：应力为一衡量σ=σ0t=0ε0=0

固体食品的类型及力学模型
流体类型:弹性体 塑性体 弹塑性体
力学模型：
第三章 食品质地学基础
食品质地的概念
· 食品质地(构)：(Texture)
Matz认为“食品质构是除温度感觉和痛觉以外的食品物理感觉。它主要由口腔中皮肤及肌肉的感觉来感知”。比较统一的见解是，食品的质构是与以下三方面感觉有关的物理性质，即①用手或手指对食品的触摸感，②目视的外观感觉，③口腔摄入时的综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、粘稠、酥脆、滑爽等。按上述定义，食品质构是食品物理性质通过感觉感到的感知，表现为:食品材料组分及其组织构造所具有的宏 观物理特征。
· 特征方式：触觉和视觉。
· 评价方法：感官评价和仪器分析。
食品质构有如下特点：
· ⑴ 质构是由食品的结构决定的物理性质
· ⑵ 质构属于机械的和流变学的物理性质，严格地讲，食品的传热特性、导电特性是不属于质构范畴
· ⑶ 质构不是单一性质，属于多因素决定的复合性质
· ⑷ 质构是由口腔和手等人体部位的接触而产生的
· ⑸ 质构与气味、风味等化学反应无关
· ⑹ 质构的客观测定结果是用力、变形和时间的函数表示
研究食品质构的目的：
· ⑴ 解释食品的组织结构特性
· ⑵ 解释食品在加工和烹饪过程中所发生的物理变化
· ⑶ 提高食品的品质及嗜好性
· ⑷ 为生产功能性好的食品提供理论依据
· ⑸ 明确食品物性的仪器测定和感官检验的关系
第二节 感官评价视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉
感官风味
· 感官评价：触觉、视觉、嗅觉、味觉、生理及心理。
· 基本味：酸（柠檬酸）、甜（糖）、苦（奎宁）、咸（食盐）。
· 其它味：辣、涩、鲜、香、臭。
感官表现－－质地剖析
硬度：使物体变形所需要的力。
凝聚性：形成食品形态所需要的内部结合力的大小。
粘性：流动食品受外力作用流动时分子间的阻力。
弹性：当外力撤去后恢复原来状态的能力。
粘着性：食品表面和其它物体（舌、牙、口腔等）附着时，剥离它们所需要的力。
脆性：破碎食品所需要的力，和硬度、凝聚力有关。
咀嚼性：把固体食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量，和硬度、凝聚性、弹性有关。
胶粘性：把粘弹性食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量，和硬度、凝聚性有关。
两点识别试验法
· 配制一组某项特性有差异的试样X和Y；
· 随机选取2位数组成样品编号；
· 样品X、Y和Y、X两种次序出现的次数应该相等；
· 统计正确答案数，等于或大于检验统计表中的数字，则称在该水平上显著或极显著。
1:2点识别试验法
· 先让评价员熟悉对照样品，之后在两个样品中挑选出与对照样品相同的样品。
· 提前供给的试样为明试样;后供给的使用暗号表示的试样为暗试样.
· 外观有明显差别的样品不可用此法。
· 在鉴评对照样品10s后，才能鉴评试验样品。
· 产品出厂检验和评审员识别能力。
3点识别－嗜好试验法
· 同时提供3个编码样品，其中有两个是相同的，要求评审员挑选出不同于其它两样品的方法，并选出嗜好样品。
· 用于检验产品之间的细微差异，也可用于挑选和考核评审员。
· 排列次序可用6个组合，即BAA ABA AAB ABB BAB BBA。
· 统计回答正确的数目，由附表3、附表4给出可信度。
· 3点比较法只经一次试验,就能同时完成识别和嗜好性两个试验.
顺序法
当试样种类三个以上时，若评价其某种特性强弱、质量的优劣或嗜好程度的顺序的方法称为顺序法。用于嗜好性调查和品质检验。
· m个试样 ，n个评审员。
· 对各试样A按嗜好或特性的强弱排序（1、2、· · · m）。
· 排序数字和 可能的最小值为a，可能最大值为b。
· 附表5和附表6分别为可信度5％和1％，其中分为上行a－b和下行c－d。
· 如果 或者 说明这组试样间存在差异；
· 如果对特定的某一试样，其排序和
或者 ，说明该试样与其它试样存在差异。
A或非A检验
· 在评价员熟悉样品“A”后，再将一系列样品提供给评价员，其中有“A”也有非“A”。要求评价员指出哪些是“A”，哪些是非“A”
· 每个评价员评价的样品数目相同，但“A”或非“A”数目不必相同。

“A”
非“A”
累计
判为“A”的回答数
n11
n12
n1.
判为非“A”的回答数
n21
n22
n2.
累计
n.1
n.2
n
质构仪

· (1) 硬度(hardness)：H1/U，H1为第1波峰高度，U为所加电压。
· (2) 凝聚性(cohesiveness)：A2／A1，A2为第2波峰面积，A1为第1波峰面积。
· (3) 弹性(springiness)：C一B，C为用典型无弹力物质(如黏土)，作相同试验时所测得的两次压缩接触点间距离；B为用试样作相同试验时所测得的两次压缩接触点间距离。
· (4) 粘着性(adhesiveness)：A3／U，A3为面积，U为所加电压。
· (5) 胶黏性(stickiness)；H2／U，U为所加电压。
· (6) 脆性(brittleness)：F／U
· (7) 耐嚼性(咀嚼性chewiness)：硬度×凝聚性×弹性(固体食品)
· (8) 黏性(gummines)：硬度×凝聚性(半固态食品)
第六章 食品色彩与光学性质
颜色与食品工业
n 颜色是食品加工中主要内容之一，或者保护或者改变。
n 颜色对味觉、嗅觉、食欲、情绪等心理及生理有不可忽视的作用。
n 颜色是评价与检测食品质量的主要指标，由此开发的仪器越来越多。
颜色与光谱颜色与光谱
n 假同色 混色组成，即不同光谱组合而成。
n 真同色 同一光谱组成。
三原色
三原色的亮度按原比例增加或减少时，调制色不变，但亮度等于三原色亮度之和。
CIE LAB基本要点
n 人的视觉对光谱的混合能力很强，但对光谱的分析能力很差。
n 决定物体颜色的因素是光源光谱和物体对各色光的反射率。
n 各波长光谱的强度分布与物质无关，由其温度决定。
颜色测定方法
n 目测法注意问题：1、光源选择；2、样品制备的准确性；3、目测角度和面积。
n 仪器法注意问题：1、是检测反射光还是透射光；2、样品制备。
n 1 光源的选择
n 光源选择是颜色测量系统中最重要的环节。测量物体表面颜色，必须在一定光源下进行。不同光源光谱功率分布不同，因此在它们的照射下，物体表面呈现为不同颜色。从色度学的实践考虑，人们不可能也没有必要在各种光源下测量颜色，而只需在约定的某些具有代表性的光源下测定物体颜色。为此，CIE（国际照明委员会）推荐了五种标准照明体A、B、C、D、E。
n 而标准A光源具有较好的显色性，使物体颜色失真小，方便易得，价格较低。如白炽灯与日光都是连续光谱分布光源，均有较好显色性，适用于辨色要求较高的视觉工作。而充气卤钨灯更是典型的标准A光源，因此本次实验选用卤钨灯作为照明光源。
1）经高压加工后，均出现了△L*﹤0的现象，说明芹菜经高压加工后，颜色变深了。而且，压力越高，变化幅度越大。
2）△a*﹤0时，说明样品色比标准偏绿。高压加工后，△a*﹤0，说明芹菜颜色变绿。
3）△b*﹤0时，说明样品色比标准偏蓝。高压加工后，绝大多数压力参数作用下，△b*﹤0，说明芹菜颜色变蓝。
4）颜色变化的程度可以从色差△E得到反应，芹菜经高压加工后△E均大于6，由表8.1可知，颜色变化幅度很大，已超出了人眼可察觉的范围。这就是我们在实验中发现，芹菜经高压加工后，颜色变得更深、更鲜艳的原因。并且压力越高，效果越显著，这可以从△L*的变化得到体现。
比色计
大多數比色計是用濾鏡或衍射光柵來選擇最適合反應混合物吸收的波長。所選擇的光波通過反應混合物，到達光敏電池，令它產生電流。該電流與通過反應混合物的光量有關，亦與反應混合物中有色物質的濃度有關。
电物性基础
n 导电性
物体在外电场作用下，对电能的传递与损耗的性质称为该物体的导电性。
n 介电性
物体在外电场作用下，对电能的贮存和损耗的性质称为该物体的介电性。
频率对介电性影响
n 频率过低，可发生电离作用，使导电性增强。
n 频率过高，偶极来不及转动，使取向失败。
n 温度过低，分子活动性小，以至于偶极的转动受限制，取向跟不上电场的变化
n 温度过高，分子热运动将降低偶极子的取向性。
电物性在食品工业中的应用
n 静电加工（喷涂、分离、）
n 电渗透脱水
n 静电熏制
n 静电成型及撒粉
介电系数
电导体： 半导体 电解质

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