食品的流变学特性专题

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1、第二讲食品的流变学特性专题1、流变学概念：即Rheology，最初由宾汉姆倡导，它本是力学的一个分支，研究物质在力作用下变形或流动的科学，流变学中物质的力学参数不但有力、变形，同时还有时间的影响。力、变形、时间。2、食品流变学研究内容：解决食品实际加工中出现的问题，例如面粉糊、果冻、黄油、香肠等胶体分散系统的流变性质与加工中遇到的切断、搅拌、混合、成型、冷冻等操作的关系。因为食品的组织形态非常复杂，因此研究食品流变学时应按流变性质分成几大类，如液体、粘弹性固体等，对每类物质建立起表现其流变性质的力学模型，从这些模型的分解、组合和解析中，找出测定食品力学性质的可靠方法，或得出有

2、效控制食品品质（力学性质）的思路。(1)黏性1)黏性的概念：表示流体流动性质的指标，从微观上讲，就是流体受力作用时，其质点间相对运动时产生阻力的性质。这种阻力来自内部分子的运动和分子引力。黏性用黏度来表示。上式中，为剪应力，即流体内摩擦力为黏度，即摩擦系数为速度梯度图1牛顿流动与剪切速率的概念2）黏度分类剪切黏度（coefficientofshearviscosity）：一般实用上所指的黏度，用普通的黏度计测定的液体黏度.毛细管黏度计、旋转式黏度计、椎板式黏度计。延伸黏度（coefficientoftensileviscosity）：表示液体延伸时的黏度，无法用普通黏度计测得

3、。动力黏度（coefficientofvolumeviscosity）运动黏度：针对牛顿流体，为剪切应力，为剪切应变，为黏度。表观黏度：针对非牛顿流体，，为表观黏度，与液体的浓度系数和流动指数有关。3）黏性流体的分类牛顿流体：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不随着剪切速率的变化而变化，黏度为常量（在层流状态下）特性曲线的流体称为牛顿流体。图2牛顿流体特性曲线（a）剪切速率与剪切应力的关系（b）剪切速率与黏度的关系理想的牛顿流体没有弹性，且不可压缩，各向同性。所以，自然界完全的牛顿流体是不存在的。在流变学中只能把在一定范围内，基本符合牛顿流动定律的液体按牛顿流体处理。食品中水、液

4、糖、酒、油等，往往都按牛顿流体来分析计算，因此，可用牛顿流体黏度来表示其流变特性。自然界，尤其是食品中，更多的是不符合牛顿流体定律的非牛顿流体。非牛顿流体的流动类型：假塑性流动胀塑性流动塑性流动触变性流动胶变性流动为非牛顿流体的表观黏度非牛顿流体黏度的的经验公式：假塑性流动：0＜n＜1假塑性流体，表观黏度随剪应力的增大而减小的流动类型图3假塑性流体特性曲线食品中大部分液体为假塑性流体，当流体流动时，黏滞阻力的增加滞后于流速的增加，即流速增加快，阻力增加慢，这是因为n越小，流体内部的构造越弱，，随着剪切流速的增大，其内部分子结合而形成的阻力由于构造破坏而减少，当n=1时，流速对

5、内部构造没有影响，即为理想流体。表1部分液态食品的流态特性参数塑性流动：流动特性曲线不通过原点的流动，食品液体中，小应力作用时并不发生流动，表现出固体弹性一样的性质，当应力超过某一界限值时才开始流动，此界限值为屈服应力。对于塑性流动，当应力超过屈服应力时，流动特性符合牛顿流动规律的，称为宾汉流动(Binghamflow)，对于不符合牛顿流动规律的流动称为非宾汉塑性流动。把具有这两种流动特性的液体分别称为宾汉流体或非宾汉流体。图4塑性流动曲线（a)宾汉流动(b)非宾汉塑性流动浓缩肉汁是典型的宾汉流体图5浓缩肉汁的宾汉流动特性表2部分宾汉流体食品的屈服应力值表4非宾汉流动食品的流

6、态特性参数胀塑性流动：１＜n＜∞胀塑性流动，随剪切应力和流速的增大，表观黏度逐渐增大，胀塑性流动也称剪切增稠流动。食品中胀塑性流体不很多，典型的为生淀粉糊。现象：当给淀粉中加入水，混合成糊状后，缓慢倾斜容器，淀粉糊会像液体那样流动，但如果施加更大的剪切应力，如用力快速搅动淀粉，那么淀粉稀糊反而会变“硬”，失去流动的性质。如果用筷子迅速搅动，阻力大至甚至会使筷子折断。原因：高分子的胶体粒子处于致密充填状态，水作为分散介质(连续相)充满在粒子间隙间，起滑动和流动的作用。当用力搅动时，致密排列的粒子被打乱，水不能填满粒子之间的间隙，失去了滑动作用，黏滞阻力骤然增加，甚至失去流动的性

7、质。触变性流动：也称摇溶性流动。外力作用下（振动、搅拌、摇动）黏度减小、流动性增加，静置一段时间后流动又变得困难的流动现象。如番茄调味酱、蛋黄酱等。图6加糖炼乳触变性流动特性曲线时间间隔越短，滞变回路包围成的面积越大，构造破坏越大。胶变性流动：液体随着流动时间的增加变得越来越粘稠。也称逆触变现象。有这种现象的食品往往给人以粘稠的口感。图7胶变性流动特性曲线（a）有屈服应力的胶变性流动（b）无屈服应力的胶变性流动下方曲线为流速增加时的曲线，上方曲线为流速减小时的曲线，说明流动促进了粒子间构造的形成。（2）