第十二章食品流变学与质构
食品质构与流变
流体的平衡态流动：层流流动 流体沿流动方向的垂直方向呈现若干相对独立的层状流动
流动与剪切速率
γ ＝θ/dt=(dx/dy)/dt=(dx/dt)/dy=du/dy
流体在圆管中的流动状态
Minimum velocity Pipe
Max. velocity
Parabolic Flow Profile
绪论
一、什么是食品流变学
1. 是一门对食品品质进行评价的科学 感官评定：以人为主体，主观的评价方式 流变学：以仪器为主体，客观的评价方式
2. 流变学研究的主要是食品的动觉（力学）性质
二 . 质构与流变的关系
1 .定义
质构：不同种类的细胞或组织在食品中分布或组合
的方式 人手或嘴触摸或咀嚼食品时的感觉
食品质构与流变学 Food Texture and Rheology
钟芳
REFERENCE
1. 《Rheology for Chemists》Goodwin J.W., Hughes R.W., RSC , 2000 2.《Introduction to Rheology》 Laba D, Micelle Press, Weymouth, 1997 3. 《 Food Texture and Viscosity》 Bourne M.C, Academic Press, 1994 4. 《Measurements in Rheology of food stuffs》, J. H, prentice, 1984 5. 《Food texture and Rheology》, P. Sherman, Dept. of Food Sci., Queen
剪切应力通常又记作σ
应力单位:dynes/cm2, 国际单位为“帕斯卡”，1.0帕斯卡= 1N/m2
食品流变学的介绍以及应用
食品流变学的介绍以及应用美国化学家宾汉于1928年首次提出了流变学的概念，在食品物性学中，食品流变学的研究是发展最早的食品力学方面的研究、同时也是最为重要的研究。
其研究对象位食品，食品流变学特性与食品的化学分子、分子构造、分子内结合、分子间结合的状态、分散状态、以及组织结构有着极大的关系。
流变学(rheology)是有关物质的形变和流动的科学。
食品流变学是流变学的一个分支，是研究食品物质流动和变形发生、发展规律的科学。
近年来，流变学研究范围涉及到胶体体系和高分子的粘弹性、异常粘弹性、塑性流变等。
食品含有大量的胶状蛋白质、碳水化合物等高分子物质，与食欲有关的硬软度、口味、滋味等，均与流变学研究范围所包括的各种物性有密切关系[1]。
不久的将来，随着食品流变学研究的深入，将对食品味道等心理感觉有可能逐渐以某种物理量来表示。
流变学可以把各种食品原料加工过程中的那些微妙的物性变化加以科学的研究，而这些变化过去用化学方法是无法进行研究的。
食品流变学通过采用湍流(turbulence)、混沌(chaos)、数理统计(statistical theory)、最优化技术等概念和技术方法，使古老的食品科学鼎立于实验、理论和计算三根支柱之上。
例如，在炼乳生产中，表现粘度的控制是生产过程至关重要的环节。
同样，人造黄油的扩展度，糖果的硬度，肉的韧度等也都是产品质量的重要指标之一，因此，为了进一步提高产品质量，必须深入地了解和掌握食品物质的流动和变形特性，研究在各种条件下这些特性变化的规律及对产品质量和加工过程的影响。
正是在这个基础之上，食品流变学得以兴起和不断地发展。
它是食品工业向高质量、大型化、自动化发展的必然结果，引起了越来越多的食品工程技术人员的重视。
研究不断深入，应用日趋广泛。
食品物质种类繁多，多数物质由于组成的特殊性，一般都具有极其复杂的流变特性，从物理特性来看，几乎包括了所有不同流变特性的物质。
因此，在研究这些食品物质的流变特性时，仅仅依靠流变学的一般理论是远远不够的，必须从食品特性入手，研究其流变特性，建立起一套适合食品物质流变特性分析、研究的理论和方法。
食品流变学
且不可压缩，与虎克固体一样，完全的牛顿液体是不存在的。 然而，有很多实际液体在剪切应力在很宽的作用范围内呈现出牛顿液体的性质，流变学家也就把这些液
塑性流体的流动状态方程为:
σ − σ0 = μ ⋅ ε& n 对于塑性流动来说，当应力超过屈服应力σ0时，流动特性符合牛顿流动规律的，称为宾汉流动，流动
特性不符合牛顿流动规律的流动称为非宾汉塑性流动，这些流体的剪切黏度随剪切速率的变化而变化。 把具有宾汉流动特性的液体称为宾汉流体，具有非宾汉流动特性的液体称为非宾汉流体，称为 H-B
（Herschel-Bulkley）流体。 流动特性曲线不通过坐标原点。
表观黏度：
触变性：当液体在振动、搅拌、摇动时黏性减少，流动性增加，但静置一段时间后，又变得不易流动的 现象。
触变性流体的机理：随着剪切应力的增加，粒子间结合的结构受到破坏，黏性减少。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)。
食品流变学特性
流变学的基本内容：作用于物体上的应力和由此产生的应变规律，是力、变形和时间的函数主要是弹性力学 和黏性流体力学。
食品流变学研究的对象：各种食品和食品材料的力学性质。
食品流变学研究的目的：要解决实际食品加工中出现的问题。
研究食品流变学时，首先把食品按其流变性质分成几大类，如固体、液体、黏弹性体等，然后再对每种 类型的物质，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，或得出有效控制食品品质(力学性质)的思路。
食品的力学性质和流变学基础课件
食品力学性质是影响食品品质和消费者接受度的重要因素。
在食品加工过程中，了解和掌握食品的力学性质有助于优化工艺参数、提高产品质量和开发新产品。
目前，食品力学性质研究涉及多个学科领域，如物理学、化学、生物学和工程学等，研究方法和技术不断更新和完善。
食品流变学作为食品力学性质研究的重要分支，在食品加工、食品质量和食品安全等领域具有广泛的应用前景。
缺乏系统性的理论框架
食品种类多样性考虑不足
食品品质与安全关联性不明确
发展多学科交叉研究方法
未来研究应注重发展多学科交叉的研究方法，结合物理学、化学、生物学等多学科理论，深入探讨食品的力学性质和流变学机制。
建立系统性的理论框架
通过整合现有研究成果和理论，逐步建立食品的力学性质和流变学的系统性理论框架，为研究提供统一的理论指导。
包装结构的设计
通过研究食品的流变学性质，可以优化包装结构的设计，提高包装的阻隔性能和保护性能，保证食品的新鲜度和安全性。
06
CHAPTER
展望与未来研究方向
研究方法的局限性
当前对食品力学性质和流变学的研究主要依赖于实验室测试，这种方法难以模拟实际食品加工过程中的复杂环境和条件，导致实验结果与实际情况存在偏差。
食品的力学性质和流变学涉及多个学科领域，目前尚未形成完整、系统的理论框架，这使得研究者在探讨相关问题时缺乏统一的理论指导。
不同食品具有不同的组成、结构和加工特性，当前研究对食品种类多样性的考虑不足，导致研究结果难以广泛应用于各类食品。
食品的力学性质和流变学与食品品质和安全之间的关联性尚不明确，需要进一步深入研究以揭示其内在联系。
食品的力学性质和流变学基础课件
目录
食品力学性质概述食品的力学性质食品流变学基础食品加工过程中的力学与流变学问题食品力学性质与流变学基础的应用展望与未来研究方向
食品流变学与质构课件
加工温度、时间、湿度、压力等工艺参数都会影响食品的 质构。
加工工艺对流变学与质构的影响
工艺对流变学的影响
不同的加工工艺会导致食品产生不同的流变学性质。例如，高温处 理可能导致食品粘度降低，而低温处理则可能使食品粘度增加。
工艺对质构的影响
加工工艺对食品质构的影响更为显著。例如，烘焙、蒸煮、油炸等 工艺会显著改变食品的硬度、脆度和弹性。
现代发展
随着科技的进步和研究的深入，食品流变学的研究范围不断扩大，涉及到更广 泛的食品种类和复杂的流变行为。同时，新的测试技术和计算机模拟方法也不 断涌现，为食品流变学的发展提供了有力支持。
02
食品质构基础
质构定义与原理
质构定义
质构是指食品在特定条件下（如 温度、湿度、压力等）表现出的 机械性质，包括硬度、弹性、粘 性、内聚性等。
工艺选择
了解加工工艺对流变学和质构的影响有助于优化加工工艺，提高产品 质量和消费者接受度。
05
食品流变学与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构的实际应用
在食品研发中的应用
优化食品加工工艺
通过研究食品的流变特性和质构，可以优化食品加工工艺，提高 产品的品质和口感。
开发新型食品
利用食品流变学与质构的知识，可以开发出具有特殊口感和质地的 新型食品，满足消费者多样化的需求。
改进食品配方
通过对食品的流变特性和质构进行分析，可以优化食品配方，提高 产品的稳定性、口感和质地。
在食品质量控制中的应用
检测食品质量
通过分析食品的流变特性 和质构，可以检测出食品 的质量问题，如变质、过 熟等。
控制食品加工过程
利用食品流变学与质构的 知识，可以控制食品加工 过程，确保产品的一致性 和稳定性。
食品质构的测定实验ppt课件
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（二）蔬菜、水果 表皮硬度、硬度、脆性、剪切强度 （三）肉制品 嫩度、韧性和粘附性
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仪器与材料
仪器： 日本FUDOH物性分析仪（配压缩弹性探针、 进入弹性探针、粘度弹性探针）
材料：苹果、黄瓜、桃子、烤肠、馒头、 面包、饼干
精品课件
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压缩实验
压缩实验就是柱形探头（或圆盘型）接近样品， 当接触到样品时对样品进行压缩，直到达到设定 的目标位置，以测试后速度返回。
主要应用在面包、蛋糕类等烘焙制品，以及火腿、 肉丸子等肉制品的硬度、弹性测试。
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穿刺实验
穿刺实验就是柱形探头（底面积小）穿过样品表面， 继续穿刺到样品内部，达到设定的目标位置后返回。
b、c、d 部位)部位进行压缩-穿刺测试，各点取平均
值，结果用N表示。 精品课件
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精品课件
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二、苹果、桃子硬度的比较测定
测试探头：进入弹性探头（NO.6 5￠）
测试速率：6cm/min
进入距离：5mm
检测方法：沿果梗将果实纵向均匀切分为两瓣, 按图
1 所示测点1、2、3、4 取样, 然后切成3cm*3cm*1cm
主要应用在苹果、梨子等果蔬类产品的表皮硬度、 果肉硬度测定，从而判断水果的成熟度。
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剪切实验
剪切实验就是刀具探头对样品进行剪切，到目标 位置后返回。
主要应用于鱼肉等、火腿等肉制品的嫩度、韧性 和粘附性的测定。
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弯曲实验
弯曲实验就是探头对样品进行下压弯曲施力，直 到样品受挤压断裂后返回。
性值、胶黏值与面包、馒头品质正相关，即数值越大，面包吃起来
食品工程原理重点知识讲解
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。
理想流体的假设，为工程研究带来方便。
4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的，也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强）仅随位置而变化，不随时间而变。
6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。
食品质构学课件
第一节 食品质构概论
• 一、食品质构的定义
• 食品的质构是除温度感觉和痛觉以外的食品物
• 性感觉。
• 它主要由口腔皮肤及肌肉的感觉来感知。
• 即：a）用手或手指对食品的触摸感；•源自b）目视的外观感觉；•
c）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。
2
二、研究目的
（1）解释食品的组织结构特性; （2）解释食品在加工和烹饪过程中所发生的物性变化； （3）提高食品的品质及嗜好特性; （4）为生产功能性好的食品提供理论依据; （5）明确食品物性的仪器测定和感官检验的关系。
32
3.1750± .0127mm
1
2 9.4488±0.0127mm
1. 肉片 2. 压头
18.415mm
3. 铝压板 3 6.35mm 4. 不锈钢平台 4 3.175mm 5. 铝砧
19.05 mm
5 19.05mm
6.35mm
肉片柔嫩度测试仪简图 33
2. 冲孔测试仪与柔嫩度仪类似
d 冲头
果冻、面包、蛋糕。
19
1.万能测试仪
K
P2
P2
P1
ŋ
P1
压缩模型
ε1 ε2
20
• 设变形的速度为U，则有：
• P=Kε+ ŋ U 1-exp( -K(ε- ε1)/ ŋ U )
力F （N)
红色：黄油 蓝色：汉堡包熟肉饼 绿色：软干酪 黑色：煮熟马铃薯
应变（％）
几种食品的应变压力关系曲线
21
各种食品的压缩破坏力学参数
奶油
温度(℃）
10
K (Pa) (5.0-0.4)Χ104
《食品流变学与质构》课件
《食品流变学与质构》 PPT课件
欢迎来到《食品流变学与质构》的课程！本课程将介绍食品流变学的基本概 念和食品质构的测定方法，以及它们对食品加工质量的重要性和最新研究进 展。
什么是食品流变学？
食品流变学涉及应力与应变的关系，探讨食品在外力作用下的变形和流动特性。我们将讨论流变学的概念、应 用范围，以及食品流变学在食品科学中的定义和意义。
食品流变学与质构最新研究进 展
我们将介绍食品流变学分析方法的最新研究进展，包括针对食品流变学的新 型传感器及新材料的研制。这些研究为食品科学领域带来了新的发展机遇。
总结与展望
在本课程的最后，我们将总结食品流变学与质构的重要性，并展望未来的发 展趋势。同时，我们也欢迎你加入我们的研究团队，一起探索食品科学的前 沿领域。
食品质构的定义与分类
质构是描述食品口感特性的重要指标。本节将介绍质构的定义、分类以及质 构对食品加工质量的影响。
食品质构的测定方法
我们将介绍食品质构的测定方法，包括物理测定法、感官测定法和生物测定 法。这些方法可以帮助我们全面了解食品的口感特性。
质构与食品加工质量的关系
质构与食品加工工艺密切相关。我们将讨论质构如何影响食品的口感和品质 稳定性，以及质构与加工工艺之间的相互关系。
食品流变学的基本概念
应力与应变是食品流变学的基本概念，它们描述了食品在受力下的响应。我 们将介绍流变学的基本模型，以及恒应变率试验和恒应力试验等流变学基本 方法。
食品流变学参数的测定及分析
本节将探讨食品流变学参数的测定方法，包括动力学测定方法和流变学参数在分析食品特性中的应用。我们还 将讨论食品流变学参数与食品质构的关系。
《食品流变学与质构》课件
食品质构的重要性
总结词
食品质构在食品加工、贮藏和消费过程中具有重要意义。
详细描述
食品质构直接影响着食品的口感、风味和消费者的接受度，是评价食品品质的重要依据。同时，食品质构也影响 着食品的加工和贮藏性能，如食品的加工机械性能、货架期等。
食品质构的研究内容
要点一
总结词
食品质构的研究内容包括测定方法、影响因素和改善措施 等方面。
地、口感和稳定性等方面的特性。
食品流变学对于提高食品品质、优化加工工艺和开发新产品具
03
有重要意义。
食品流变学的研究内容
1
食品流变学主要研究食品在加工、贮藏和消费过 程中表现出来的流变性质，包括粘度、弹性、塑 性、脆性等。
2
它涉及到食品的微观结构和化学组成对流变性质 的影响，以及温度、水分、添加剂等因素对食品 流变性质的作用机制。
03
通过深入了解流变学与质构的关系，可以更好地理解食品的加工 、贮藏和消费过程中的变化，为改进食品品质和开发新产品提供
理论支持。
05ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
食品流变学与质构的应用
在食品研发中的应用
食品流变学在食品研发中发挥着重要作用，它涉及到食品的质地、口感和触感等 方面的研究。通过研究食品的流变特性，可以更好地了解食品的结构和组成，从 而优化食品的质地和口感。
要点二
详细描述
质构的测定方法包括触觉测定、仪器测定和流变学测定等 ，这些方法可以用来评估食品的力学性质和组织结构特性 。同时，研究食品质构的影响因素，如原料特性、加工工 艺、贮藏条件等，有助于了解和控制食品质构的变化。此 外，通过研究和改善食品的质构特性，可以提高食品品质 和满足消费者需求。
04
食品流变学与质构的关系
食品流变学
1 内容提要本章主要介绍了食品流变学的定义及研究目的，液态、固态、半固态食品的流变特性，以及食品流变性质的测定方法和食品流变学的应用。
2 重点难点•粘性流体的流变学基础理论，包括牛顿粘性定律，牛顿流体、假塑性流体、胀塑性液体、宾汉流体各自的特征；•液态食品分散体系的粘度表示方法以及影响液态食品粘度的因素；•粘弹性的力学模型，掌握单要素和多要素模型；•应力松弛、蠕变和滞后曲线实验。
4.1 食品流变学的定义及研究目的4.1.1 食品流变学流变学(IRheology)是研究物质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物体上的应力和由此产生的应变规律，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，为了研究方便，食品流变学把食品物质按形态简单分成液态食品、半固态食品和固态食品。
即把主要具有流体性质的食品物质归属于液态食品;主要具有固体性质的食品物质归属于固态食品;同时表现出固体性质和流体性质的食品物质归属于半固态食品。
液体又可分为两大类。
符合牛顿豁性定律的液体称之为牛顿流体;不符合牛顿豁性定律的液体称之为非牛顿流体。
把具有弹性的豁性流体归属于塑性流体。
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、加工工艺以致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有关数据。
4.1.2 食品流变学的研究目的食品流变学的研究目的有以下四种。
(1)食品流变学实验可用于鉴别食品的原材料、中间产品，也可用于控制生产过程。
食品流变学对提高食品质量、调节生产工艺过程等都有一定的作用。
例如在整理面包的过程中控制面团的流变性质就是一个例子。
(2)用食品流变仪测定法来代替感官评定法，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。
食品流变学
食品的电学性质
主要是指食品及其原料的导电特性、介电特性以 主要是指食品及其原料的导电特性、介电特性以 导电特性 及其他的电磁物理特性 其研究领域主要分为： 电磁物理特性。 及其他的电磁物理特性。其研究领域主要分为： 1、食品品种状态的监控：食品的状态、成分的变化 、食品品种状态的监控：食品的状态、 往往反映在电学特性的变化上， 往往反映在电学特性的变化上，用电测传感器的方法 把握食品的特性，尤其在食品的非破坏性检测 非破坏性检测（ 把握食品的特性，尤其在食品的非破坏性检测（无损 检测）方面。 检测）方面。 2、电磁物理加工：主要有静电场处理技术、电磁波 、电磁物理加工：主要有静电场处理技术、 加工技术、通电加热技术、电磁场水处理技术、 加工技术、通电加热技术、电磁场水处理技术、电渗 透脱水技术等。 透脱水技术等。
1980年 Mohsenin又编著出版了 又编著出版了《 1980年 Mohsenin又编著出版了《Thermal Materials》 Properties of Food and Agricultural Materials》, 主要论述农产品物料的热学测定 、热传导的基本知识 以及食品冷却、冷冻、干燥、热处理、 以及食品冷却、冷冻、干燥、热处理、呼吸和膨胀的 有关知识。 有关知识。 1984年 J.Prentice编著出版了《 1984年，J.Prentice编著出版了《Measurement 编著出版了 Foodstuffs》一书， in the Rheology of Foodstuffs》一书，阐述了食品 流变特性的测量原理和方法， 流变特性的测量原理和方法，同时从微观结构的角度 分析了影响食品流变性质的因素和机理。 分析了影响食品流变性质的因素和机理。
总之， 年来食品物性学虽然有很大的发展 年来食品物性学虽然有很大的发展， 总之，20年来食品物性学虽然有很大的发展， 但仍然属于逐步形成阶段， 但仍然属于逐步形成阶段，因为食品是一个十分 复杂的分散体系，今后还需要作大量的研究。 复杂的分散体系，今后还需要作大量的研究。 中国流变网 关于流变学基础知识、流变学应用、论文集、 关于流变学基础知识、流变学应用、论文集、 流变学测试技术及仪器的介绍。 流变学测试技术及仪器的介绍。
食品物性学绪论
可见液体的流动也是一个不断变形的过程。用应变大小与 应变所需时间之比表示变形速率。上式表示的剪切应变速 率 就是液体的应变速率，也称剪切速率或速度梯度，单 位为:s-1。 另外，剪切应力σ可定义为
剪切应力σ实际是截面切线方向的应力分量，单位为Pa 牛顿粘性定律指出:流体流动时剪切速率与剪切应力成正比 关系，即
食品流变性质对食品的运输、传送、加工工艺、 产品的开发设计以及人在咀嚼食品时的满足感 等都起非常重要的作用。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，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，还可为工艺及设备和产品的开发设计提供 有关数据。
(3)流变学理论已经广泛应用于与食品加工有关的工艺设备设计开发。 (4)与感官评定相结合，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。
(5)在食品制作过程中利用调节中间产品的流变特性方法 可达到调节食品组织结构的目的。 (6)可用于食品产品货架期的预测。
(7)为研究食品分子论提供实验依据。随着对食品品质研 究的深入，食品内部分子结构的研究己成为食品科学的重要 组成部分。但分子水平的结构变化，很难用化学分析的方法 了解，
(2) 分散相的影响 (3) 分散介质的影响 (4) 乳化剂的影响
3
液态食品流变性质的测定
对液态食品来讲，最重要的流变特性是黏度。 黏度测量是研究液态食品物性的重要手段。黏度 测量也就是对液体流动性质的测量，常见的测定 方法有毛细管测定法、圆筒回转式测定法、落球 式测定法测定法等。
由流动力学可知，当流体在一定速度范围内流动时，就会产生 与流动方向平行的层流流动。以流体平行流过固定平板为例， 紧贴板壁的流体质点，因与板壁的附着力大于分子的内聚力， 所以速度为零，在贴着板壁处形成一静止液层，而越远离板壁 的液层流速越大。液体内部在垂直于流动方向就会形成速度梯 度。层与层之间存在着粘性阻力。
食品质构流变学实验讲义
实验一触变体系流变性质的测定一.实验目的：1.学习使用AR-G2流变仪的粘度测定单元测定触变体系流变学特性的方法。
2.用AR-G2流变仪的粘度测定单元测定一些触变性流体的触变环，了解触变体系的粘度在剪切速率上升和下降过程中的变化规律。
二.实验原理：触变体系是一类与假塑性体系不同的流变体系，表现为触变体系的表观粘度随剪切速率的增加而下降，但撤去外力后,体系的表观粘度不是瞬时恢复而是缓慢恢复的。
因此当剪切速率从0增加到100S-1然后下降到0的过程中其粘度变化曲线是不重复的，从转速增加和转速下降的流动曲线构成一环，称为触变环。
触变环的大小反映了被测体系的触变性。
触变体系的触变性的测定可通过测定粘度随时间的变化，也可测定触变环的大小。
三.实验步骤：1.将样品载至流变仪的样品台，放下测试夹具（4cm, 平板）至指定的间距，应注意样品的边缘与夹具边缘一致。
2.设定好仪器的测定参数:测定温度为25℃测定的剪切速率范围为0-100S-1测定的时间工作程序为：静置1分钟，剪切速率范围为0-100S-1的时间为2分钟（对数增大），静置1分钟，剪切速率范围为100-0S-1的时间为2分钟（对数减小）3.启动仪器，测定样品的流动曲线。
四.结果处理：1. 获得剪切应力与剪切速率的关系图及粘度与剪切速率的关系曲线。
2. 划出触变环。
五.问题：测试样装好后静置的作用是什么？实验二淀粉糊化曲线及粘弹性的测定一. 实验目的：1. 学习动态流变仪的使用方法以及动态流变仪的使用范围。
2.掌握采用动态流变仪的小幅震荡模式测定粘弹性食品粘弹性质的方法。
3.通过采用小幅震荡模式对淀粉糊的粘弹性质进行测定，了解评价粘弹性食品的粘弹性指标—储能模量、损耗模量、损耗角。
二．实验原理动态流变仪的小幅震荡模式是测定粘弹性体的粘弹性指标的常用方法，其原理是在呈正弦变化的力的作用下，使物体在结构不被破坏的情况下测定通过测定在力的作用下物体发生变形的情况来计算其储能模量、损耗模量和损耗角。
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第十二章 食品流变学与质构
触变性和内粘性的主要区别在于：前者是流体未发生 流动表现出的特性，后者则是在流动过程中表现出的特性。 即前者是在搅拌时粘度下降，而后者是在流动时粘性下降。
第十二章 食品流变学与质构
(2) 膨胀特性：有一些液体食品体系随着剪切速率的增加，， 表观粘度逐渐增加。如生淀粉糊。 4) 粘度的测量 (1) 毛细血管粘度法
第十二章 食品流变学与质构
首先应弄清的两个基本概念
食品流变(rheology)：指食品胶体的粘性、弹性、粘弹性和塑性等基本内 容。 食品质构(texture): 一词本指织物的编织组织。后来在食品中用来表示 人们对某种食品的口感情况。
Matz（1962年），他认为：质品是除温度感觉和痛觉以外的食品物 理性质，它主要由口腔中皮肤及肌肉的感觉来感知。
如果在测定时，都是靠液位来产生压力差，那么两种液 体之间的压力差之比可用它们的密度比代替，即：
p/po= ρ/ ρo 因此，被测液的粘度为： η= ηoρt / ρoto 物理上，粘度通常采用cp, 所以，η= 1000ηoρt / ρoto
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在上图中，表观粘度η a = tanθi(i=1, 2, 3, ···)
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续表
由上表可以看出，大部分液态食品0<n<1，都是假塑性 液体。n值越小, 随着剪切速率的增加，粘滞阻力增加相对越 慢，这是因为n值越小，液体内部构造越弱，随着剪切速率的 增大，其内部分子结合而形成的阻力就越小。
η=σ/ε 从这个式中可以看出，牛顿液体的剪切应力与 剪切速率的关系曲线是一条直线，这种液体没有弹 性，且不可收缩。
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值得注意：真正的牛顿液体是没有的，但在实际情况中， 当在剪切力很宽的作用范围条件下，其粘度不变的液体通常 近视将其看成为牛顿液体。例如糖水溶液、低浓度的牛乳、 油、酒、水及其透明稀质液体均可归于牛顿液体。
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当采用小于某一个值的剪切力作用于食品液体时，其并 不表现出流动，具有类似于弹性体的性质，当施予的剪切力 超过此值时，其表现出流动，流动特性符合牛顿液体特征的 称为宾汉液体。
在液态食品体系中，属于宾汉液体的事例很多，如浓缩 的肉汁就是一种典型的宾汉液体
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触变液体具有摇溶现象的机理目前认为：随着剪切应力的增 加，粒子之间形成的结合构造受到破坏，因此粘性减少。但 这些粒子间结合构造在停止应力作用时，恢复需要一段时间， 逐渐形成。因此，剪切速率减慢时的曲线在前次增加时的曲 线下方，形成了与流动时间有关的履历曲线（滞变曲线）。 (4) 胶变性液体（rheopexy）
A. 粘度计算公式 哈根-泊稷发现液体流经毛细管的流量Q与粘度之间存在
如下关系： η= πpr4t/8QL Q: 在t 时间里，自毛细管流出的液体体积总量，m3 η: 流体的粘度， N.s/m2 P: 压力差，N/m2 L：毛细管长度 r: 毛细管直径
从理论上讲，可以通过上述公式可以测定液体的粘度，但
志水等测得： Ａ级鱼糕 E＝（2.13～1.34）×10３g／cm2 Ｂ级鱼糕 E＝（1.92～0.97）×10３g／cm2 Ｃ级鱼糕 E＝（1.95～0.97）×10３g／cm2 ② 凝乳计：可用于测定凝乳、奶油、豆腐、胶状食品的压缩 度、压缩力从而计算出其剪切模量，根据其模量的大小来评 定这些食品品质的质量。 ③贝克压缩计：可用来测定面包老化过程中的压缩度、压缩 力，借此来评价面包老化过程的老化特性。
第十二章 食品流变学与质构
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(3) 触变性液体(Tixotropic Liquid) 当液体在振动、搅拌、摇动时，其粘性减少，流动性增
加，但静置一段时间后，流动又变得困难，这种现象称为摇溶 现象，具有摇溶现象的液体称之为触变性液体。其流动的特性 曲线如下：
第十二章 食品流变学与质构
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在实际中，由于涉及的参数较多，在测量过程中很难满足所
有的条件，操作困难，测定结果误差大。因此，实际测量中， 通常测定所测液体的相对粘度，即测定试样的粘度与标准液 体粘度的比值，在测定时，试样与标准液体必须在同一毛细 管粘度计中测定，其半径、长度都是相同的。
设水为标准溶液，则其粘度为： ηo= πpor4to/8QL 而试样的粘度为： η= πpr4t/8QL η/ ηo = pt/poto
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(2) 胀塑性液体(Dilatant Liquid) 在非牛顿液体状态方程中，当时1< n<∞时，即表观粘度
随剪切力的加大或剪切速率的增加而增加的的液体称为~， 其特征曲线如下。
在我们通常遇到的液体食品中属于胀塑性液体的不多， 比较典型的例子是生淀粉糊。
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再也不能填满粒子之间的间隙、粒子与粒子没有了水层的 滑动作用，因而粘性阻力就会骤然增加，甚至失去流动的 性质。因此粒子在强烈的剪切力作用下会成为疏松排列结 构，引起外观体积的增加。
值得注意的是：有些假塑性液体 和胀塑性液体当采 用小于某一个值的剪切力作用于食品液体时，其并不表现 出流动，具有类似于牛顿类液体物质的性质，当施予的剪 切力超过此值时，其表现出流动，流动特性也不符合牛顿 液体特征。
第十二章 食品流变学与质构
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2）非牛顿类液体物质 凡是不符合牛顿流体定律的液体统称为非牛顿类液体物
质， 非牛顿类液体物质的流动方程可用下式表示。
σ= κ× εn
（n为不等于1的任何正数）
在上式中，当n=1时，它就是牛顿液体公式，这时κ=η
κ就成了粘度。假如设ηa= κ×εn-1，则非牛顿液体类物质的流 动状态方程可写为与牛顿液体类物质流动方程相似的形式：
第十二章 食品流变学与质构
这种理想固体实际上是不存在的，但是当物质在力作用 下形变小于1%时，我们可以将其看成的虎克固体。如干面 团、硬糖果、核桃、蛋壳、土豆和苹果等在一定力范围内都
可看成是虎克固体。。
2) 纵向形变：线性物体在长度方向上的形变。 F=Wg/A γ= △L/L 按F=Eγ E=F/γ=Wg·L/A·△L E为杨氏模量 A为线性物体横截面积 F为单位面积上的外力
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12.1.2.3 粘性流动 粘性是表现流体流动性质的指标，从微观上讲，
粘性是流体受力作用，其质点间作相对运动时产生阻 力的性质。这种阻力来自内部分子运动和分子引力。 一种物质粘性的大小通常用粘度来表示。粘度有剪切 粘度、延伸粘度和体积粘度三种，但通常我们所说的 是剪切粘度。
由液体静压力作用在浮体表面所产生的表面压力，引
起浮体体积变形，这种形变称为体积形变。
σ = K εv
在这里，K称为体积模量。
6）四种模量之间的关系
第十二章 食品流变学与质构
6）形变测量与食品品质 可拉伸的食品物料或食品，如面条、煮熟的面条等其品
质可以通过其弹性与粘度测量的结果进行评价。 ① 流速计：测定鱼糕的E和△L/L(γ)
当液体随着流动时间的增加，变得越来越粘稠，其特性 曲线为：
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由上可以看出，当剪切速率加大，达到最大值后，再 减低剪切速率，减低剪切速率的流动曲线反而在增大剪切速 率曲线的上方。这说明流动促进了液体粒子间构造的形成。 所以，这种现象也被称为逆触变现象。 3) 粘性流动的特性 (1) 内粘性 A. 绝大多数液体食品体系内粘性（形态粘性）随着速度梯 度的增大，粘度减小，流动性能增强。少数液体食品体系如 巧克力、黄油、蕃茄酱等产品常表现出触变性特性，即静置 时逐渐变稠，多次搅拌时逐渐变稀。
Bounce (1982)对质构作了更为全面的定义，具体包括如下四个方面： ①它是食品的一组物理性质，主要由食品组织结构决定的力学性质和流 变学性质。②它主要由人的触觉，一般是口腔，也包括人体其他部位， 如手指所感知。③它与味觉、嗅觉等化学知觉无关。④它可以用仪器测 定。并可用长度、质量和时间来表示。
为什么有的食品液体表现出假塑性液体特性，而有的表现 出胀性液体的特性，有许多不同的解释。
对于假塑性液体通常从两个方面进行解释，一方面认为随 着剪切力的增加，胶体粒子之间的结合会减弱；另一方面认为 随着剪切力的增加，胶体粒子本身会发生变形，由静止时的链 状粒子变为团状态粒子，从而减小了相互间的链接，出现了剪 切变稀现象。
国际标准化组织(1979)对质构定义：食品所有流变学和结构（同何和 表面）的属性，它们由力、触觉，有时是视觉和听觉的接受器所感知的。
第十二章 食品流变学与质构
12.1.2 形变与粘性流动 12.1.2.1 形变的类型 1）弹性形变：加力发生形变，去掉力又恢复原来的形状。 2）流动形变：加力后瞬间发生较大形变，随着时间的推移徐
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在实际过程中，非牛顿类液体物质只有当施加的剪切 力σ大于某一个值σo时,才开始流动。据此，Herschel和 Bulkey 提出了表示非牛顿液体类物质流动状态的方程式为：
σ= σo+κ× εn 非牛顿液体类物质 根据σo的有无和n的取值范围可以分 为假塑性液体（Pseudoplastic Liquid）、胀塑性流体 (Dilatant Liquid)、触变性液体(Tixotropic Liquid)和胶变性 液体(Rheopectic Liquid)四种类型。前两种非牛顿液体其流 变特性与时间无关，后两种非牛顿液体的流变特性却随时 间而变化。 (1) 假塑性液体（Pseudoplastic Liquid） 在非牛顿液体状态方程中，当时0< n<1时，即表观粘 度随剪切力的加大或剪切速率的增加而减小的液体称为~， 也称准塑性液体或拟塑性液体 。其特征曲线如下。