斯托克斯Stokes定律在混浊型饮料中的应用.pdf

斯托克斯(Stokes)定律在混浊型饮料中的应用郑其良 钱志伟河南省农业学校食品加工专业科摘 要 依据颗粒在溶液中沉降为层流时的速度公式 斯托克斯定律,分析了混浊型饮料沉淀和分层的原因,并阐述了解决混浊型饮料沉淀及分层的方法和措施,为解决混浊饮料经常出现的沉淀和分层现象提供了理论依据。关键词 斯托克斯(Stokos)定律 混浊饮料 沉降速度 粘度 层流1 前言随着人们生活水平的提高、营养观念的改变,风味纯正、营养丰富的新型饮料越来越受到消费者的欢迎,它不仅能提供人体需要的水分,而且还供给人体必需的蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等营养成分。例如:果蔬汁、植物蛋白饮料(花生奶、豆奶、杏仁露、核桃乳等)、动物蛋白饮料(酸奶及酸奶饮料等)、含果肉的悬浮饮料等。这些饮料除了水分以外,还存在固相成分,是一种复杂的分散体系,外观呈不透明状,故称为混浊饮料。因为在这些混浊饮料中除以溶解状态存在的可溶性物质外同时还有以悬浮液状态、乳浊液状态存在的固体,所以它们共同存在的质量问题是沉淀和分层现象,解决这些问题的关键应从斯托克斯定律入手。2 斯托克斯(Stokes)定律1斯托克斯定律是流体流动为层流时球形颗粒在液体中的沉降公式。当直径为d的球形颗粒在液体中沉降时,颗粒所受的重力是其体积(d3/6)乘以密度s和重力加速度g而得之积:重力=6d3sg 颗粒所受的浮力是它的体积乘以流体密度与重力加速度g而得之积:浮力=6d3g 颗粒在流体中沉降时,还有一种流体对颗粒的阻力。令为阻力系数,uo为颗粒的沉降速度,A为颗粒在垂直于沉降方向的平面上的投影面积A=d2/4,则阻力=d24uo22 当颗粒达到恒定的沉降速度时,阻力的大小应等于重力与浮力之差。于是得6d3(s-)g=4d2uo22 解出:uo=4d(s-)g3 Re=du 雷诺数是反映流体流动中惯性力与粘性力的对比关系,用Re表示,即Re=du/是判断流体型态的参数。uo 沉降速度,m/sd 颗粒直径,ms 颗粒密度,?/?流体密度,?/?阻力系数,无因次Re 雷诺数,无因次42郑其良等:斯托克斯(Stokes)定律在混浊型饮料中的应用 第1卷第1期 收稿日期 1996-10-29 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 粘度,?/ms根据实验阻力系数与雷诺系数的关系,当流体流动为层流时(Re,则uo0,就会出现饮料的沉淀。若s,则uo水,故提高0增加糖的添加量。下表2是糖在不同浓度下的密度,食品颗粒的密度、植物油的密度。表27 糖、食品颗粒及植物油密度kg/m3名 称Bx密 度糖210Bx1007410Bx10156Bx10238Bx103110Bx104012Bx104814Bx1056食8品颗粒的密度纤维素密度:12701610脂肪密度900950蛋白质密度(球蛋白)1400淀粉密度1500几种主要植物油的密度杏仁油918大豆油927花生油914 由表2知,不同浓度糖液的密度与固体颗粒的密度及油滴的密度相差较大。故通过糖的添加易改变分散质的密度是有限制的,同时,糖的添加量受到成本及风味的影响。酸及其添加剂由于加量少,一般不考虑对分散介质密度的影响。对于奶制品、植物蛋白类饮料一定条件下其颗粒密度是一定的。对于人造颗粒饮料也可以通过调整颗粒固形物含量改变其组成降低其密度,使颗粒密度接近于分散介质密度从而降低沉降速度。4 结论斯托克斯定律是研究颗粒在溶液中沉降为层流时的速度公式,为我们提供了解决混浊型饮料分层和沉淀现象的理论依据。无论哪种混浊饮料都可以从调整溶液和颗粒密度差,减小颗粒直径,增加粘度,使用乳化剂等方面着手。(下转第36页)62郑其良等:斯托克斯(Stokes)定律在混浊型饮料中的应用 第1卷第1期 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/参考文献1邵长富,赵晋府主编。软饮料工学,轻工业出版社,1987年。2 中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所编著。食物成分表,人民卫生出版社,1991。DEVELOPMENT OF INSTANT BALSAM PEAR WHOLE FRUIT HEALTHDRINKXiaYangAbstractThis paper has reported tecgnology about Balsam pear whole-fruit health drink of thequick dissolved.It has better solvcd that as full aspossible effectirc ingredient of the Balsam pear,al2so technology difficulty wich let flavo have been like accepted by the customers.key wordBalsam PearQuick-DissolvedWrap Cyclodextrin.(上接第19页)8L.Kane,R.J.Braddock,C.A.Sims etal.LemonJuice Aroma Concentration by Reverse Osmosis.Vol 60,No.1,1995,P 190-193.9S.S.Koseglu,J.T.Lawhon,and E W.Lusas.Veg2etable Juices Produced With Membrane Technology,FoodTechnology,1991,1,P 124-129.APPLICATION OF MEMBRANE TECHNOLOGY TO THE PRODUCTIONOF FRUIT JUICES AND VEGETABLE JUICESYue ZhenfengGao Kongrong(Department of Food Engineering,South China Universityof Technology,Guangzhou,510641)Abstractthe application of membrane technology to the production of fruit juices and vegetable juicesare introduced,which includes darifying,debittering,concentrationg,etc.The authors also practi2cally explore the possibilities of utilizing integrated membrane processes to yield fine quality fruit juicesand vegetable juices.Key worksmembrane technology,membrane process,frnit juices and vegetable juices(上接第26页)参考文献1 谭天思,麦本熙,丁惠华编 1 化工原理 1 上册,P4734742 无锡轻业学院,天津轻工业学院合编,食品工程原理,上册,P4734743 食品工业科技,199312,P134 食品工业科技,199312,P285 郑友军主编 1 新兴食品加工实用手册,P26 谭天思等编 1 化工原理,上册,P107 彭倍勤,朱妙青译 1 食品工程数据手册,P208 彭倍勤,朱妙青译 1 食品工程数据手册,P90APPLICATION OF THE STOKES LAW IN CLOUY BEVERAGESZheng QilingQian ZiweiAbstractThis paper uses the Stokes Law to datermine the reasonsfor theprecipitation and separationin cloudy beverages and introduces methods and measures to prevent them.Key worksthe Stotes Lawcloudy beveragessubsidence speedviscosityemulsifying agents63夏扬:苦瓜全肉速溶保健饮料的研制 第1卷第1期 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/