食品物性学食品流变特性4章课件

5.2.2 液态食品分散体系的流变特性 (1)食品分散体系的分类
分散体系的特点:1) 分散介质和分散相都以各自独立 的状态(非平衡)存在；2) 每个分散介质和分散相之间 都存在着接触面，整个分散体系的两相接触面面积很 大，体系处于不稳定状态。
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按分散粒子的大小分为如下三种: 1)分子分散体系:分散的粒子半径小于10-7cm,相当于 单个分子或离子的大小。此时分散相与分散介质形 成均匀的一相。因此分子分散体系是一种单相体系。 与水的亲和力较强的化合物，如蔗糖溶于水后形成 的“真溶液”。
dx/dydห้องสมุดไป่ตู้/dtdu
dt dt dy dy
剪切应力σ=F/A
牛顿粘性定律：
(2) 粘性流体的分类及特点
• 理想流体: 粘度为零的流体
• 牛顿流体： 服从牛顿粘性定律的流体
• 非牛顿流体：不服从牛顿粘性定律的流体
假塑性流体 胀塑性流体 塑性流体 触变性流体
kn 0kn
0n1 1n
k—粘性常数；n—流动特性指数；σ0 — 屈服应力
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1 食品流变学的定义及研究目的
1.1 食品流变学
食品流变学的基础和核心是流体力学和 粘弹性理论，食品的流变特性与食品的 化学成分、分子构造、分子内结合、分 子间结合状态、分散状态及组织结构等 密切相关。
食品物质种类繁多，食品流变学把食品按形态 分成液态食品、半固态食品和固态食品。即把主要 具有流体性质的食品归属于液态食品；主要具有固 体性质的食品归属于固态食品；同时表现出固体性 质和流体性质的食品归属于半固态食品。
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按分散相与分散介质的聚集态分为:
液体食品主要指液体中分散有气体、液体或固体的 分散体系，分别称为泡沫、乳状液、溶胶或悬浮液。
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(a)泡沫:泡沫是指在液体中分散有许多气体的分散系 统。气体由液体中的膜包裹成泡，把这种泡称为气泡。 有大量气泡悬浮的液体称为气泡溶胶。当无数气泡分 散在水中时溶液呈白色，这便是气泡溶胶(也称泡沫)。
触变性流体
触变性流动是指当液体在振动、搅拌、摇动时 粘性减少、流动性增加，但静置一段时间后，又变得 不易流动的现象。
例如，番茄酱、蛋黄酱等在容器中放置一段时 间后倾倒时则不易流动，但将容器猛烈摇动或用力 搅拌即可变得容易流动。再长时间放置时又会变得 不易流动。
触变性流体的机理可以理解为随着剪切应力的增加， 粒子间结合的结构受到破坏，粘性减少。当作用力 停止时粒子间结合的构造逐渐恢复原样，但需要一 段时间。因此，剪切速率减少时的曲线与增加时的 曲线不重叠，形成了与流动时间有关的履历曲线(滞 后曲线)。
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第二节 液态食品的流变特性
5.2.1 粘性流体的流变学基础理论
(1)粘性及牛顿粘性定律
粘性是表现流体流动性质的指标，阻碍流体流动 的性质称为粘性。由于液体内部的液体层之间存在粘 性阻力，在垂直于流动方向就会形成速度梯度。
剪切应变ε用它在 剪切应力作用下转过 的角度(弧度)来表示， 即ε=θ=dx/dy。则剪切 应变的速率为：
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2 食品流变学的研究对象和目的 研究对象： 1）农产品，如收获后的粮食、水果、蔬菜、肉、 蛋、乳、水产品。 2）经过加工的食品材料，如食用油、大米、面粉、 奶粉、冷鲜肉等。
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3）经过进一步加工的半成品与成品食品，如面团、 馒头、面包、糕点、豆腐、果汁、面条、米饭等。
研究目的： (1)食品流变学应用于对食品的原材料、半产品及产 品的生产工艺过程和产品质量控制。
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2)胶体分散体系:分散相粒子半径在10-7～10-5cm的 范围内，比单个分子大得多。分散相的每一粒子均 为由许多分子或离子组成的集合体。虽然用肉眼或 普通显微镜观察时体系呈透明状，与真溶液没有区 别，但实际上分散相与分散介质己并非为一个相， 存在着相界面。这种体系有时也简称为“溶胶”。
3)粗分散体系:分散相的粒子半径在10-5～10-3cm的 范围内，可用普通显微镜甚至肉眼都能分辨出的多 相体系，如悬浮液(泥浆)和乳状液(牛乳)。
食品物性学
食品流变特性
姓 名：邢亚阁
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本章主要内容
第一节 概述 第二节 液体食品的流变性 第三节 固体/半固体食品的 流变性
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第一节 概述
1 食品流变学的定义及研究目的
1.1 食品流变学
流变学(Rheology)是研究材料的流动和变 形的科学，它与物质的组织结构有密切关系。 食品流变学主要研究作用于食品的应力和由此 产生的应变的规律，并用力、变形和时间的函 数关系来表示。
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（2）食品加工中许多操作直接与流变学性质有关， 如混合、搅拌、筛分、压榨、过滤、分离、粉碎、 整形、均质、输送、膨化、成型等。
（3）流变学理论己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 等都要用到食品的流变特性值。
（4）用食品流变仪测定法来代替感官评定法，定量 评定食品的品质（鉴定）和预测顾客对某种食品是 否满意。 （5）在食品制作过程中利用调节中间产品的流变特 性方法来达到调节产品组织结构的目的。如通过面 团粘弹性测定了解面筋的网络形成。
食品流变学在食品物性学中占有非常重要的地位。 食品流变性质对食品的运输、传送、加工工艺以及 人在咀嚼食品时的满足感等都起非常重要的作用。 特别是在食品的烹饪、加工过程中，通过对流变性 质的研究不仅能够了解食品组织结构的变化情况， 而且还可以找出与加工过程有关的力学性质的变化 规律，从而可以控制产品的质量，鉴别食品的优劣， 还可以为工艺及设备的设计提供科学依据。
假塑性流体 kn 0n1
胀塑性流体
1n
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15
塑性流体 0kn
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粘性流体的应力与应变的关系
σ 塑性流体（污水泥浆，巧克力浆）
σ= σ0 +kdu/dy
牛顿流体（所有气体，大多数液体）
τ=ηdu/dy
假(涨)塑性流体（高分子溶液，
涂料，蜂密，果浆，淀粉溶液）
τ= k(du/dy)n
du/dy
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5.2.2 液态食品分散体系的流变特性
(1)食品分散体系的分类
一般食品不仅含有固体成分，而且还含有水和 空气。食品属于分散系统，或者说属于非均质分散 系统，也称分散体系（胶体系统）。
所谓分散体系是指数微米以下，数纳米以上的 微粒子在气体、液体或固体中浮游悬浊(即分散)的 系统。在这一系统中，微粒子称为分散相，而气体、 液体或固体称为分散介质(也称连续相)。