第四章 食品物性：食品的流变特性
物性学——精选推荐
食品物性学复习材料第一章：食品的主要形态与物理性质1、食品物性学是研究食品物理性质的一门科学。
2、食品形态微观结构按分子的聚集排列方式主要有三种类型：晶态、液态、气态，其外，还有两种过渡态，它们是玻璃态和液晶态。
各自特点：晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序;液态：分子间的几何排列只有近程有序（即在1-2分子层内排列有序)，而远程无序;气态：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序。
玻璃态（无定形）：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即与液态分子排列相同。
它与液态主要区别在于黏度。
玻璃态粘度非常高，以致阻碍分子间相对运动液晶态：分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子排列，但是具有一定的流动性(如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪)。
4、粒子凝胶：球状蛋白、脂肪晶体等5、分子分散体系是一种单相体系。
6、表面活性物质是由亲水性极性基团和疏水性非极性基团组成的，能使溶液表面张力降低的物质，具有稳定泡沫的作用。
蛋白质是很好的界面活性物质。
7、影响泡沫稳定的主要因素：气泡壁液体由于重力作用产生离液现象和液体蒸发，表面黏度和马兰高尼效果。
8、果胶作为细胞间质，与纤维素、半纤维素、糖蛋白一起发挥细胞壁的作用。
二、判断1、制作食品泡沫时，一般都是先打发泡，然后再添加糖，以使泡沫稳定。
三、名词解释1、离浆：凝胶经过一段时间放置，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出来，把这种现象称为离浆2、马兰高尼效果：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界面活性剂分子就会产生局部的减少，于是这些地方的表面张力就会比原来或周围其它地方的表面张力有所增大。
因此，表面张力小的部分就会被局部表面张力大的部分所吸引，企图恢复原来的状态。
这种现象称作马兰高尼效果。
四、简答与分析1、淀粉糊化过程中的粘度变化：淀粉糊化过程中的粘度变化颗粒代表支链淀粉，曲线代表直链淀粉答：天然淀粉是一种液晶态结构。
在过量水中加热时，淀粉颗粒吸水膨胀，使处于亚稳定的直链淀粉析出进入水相，并由螺旋结构伸展成线形结构。
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
食品物性学【精选文档】
绪论：1）食品的质量因素：营养特性、感官特性、安全性。
2）流变学：流变学( Rheology）是研究物质在力的作用下变形和流动的科学。
3）食品流变学：食品流变学是在流变学基础上发展起来的, 它以弹性力学和流体力学为基础，主要应用线性粘弹性理论, 研究食品在小变形范围内的粘弹性质及其变化规律，测量食品在特定形变情况下具有明确物理意义的流变响应。
食品流变学的研究对象是食品及其原料的力学性质。
(了解）通过对食品流变学特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，为产品配方、加工工艺、设备选型及质量控制等提供方便和依据。
4）其他几个性质稍作了解.第一章1)物质的结构：是指物质的组成单元（原子或分子）之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡时在空间的几何排列.分子内原子之间的几何排列称为分子结构,分子之间的几何排列称为聚集态结构。
食品物质：聚集态结构2)高聚物结构研究的内容：1 高分子链的结构：近程结构（一级结构）、远程结构（二级结构）;2 高分子的聚集态结构又称三级或更高级结构。
3)高分子内原子间与分子间相互作用：吸引力（键合原子之间的吸引力有键合力，非键合原子间、基团间和分子间的吸引力有范德华力、氢键和其他力。
）和推拒力（当原子间或分子间的距离很小时，由于内层电子的相互作用,呈现推拒力。
）键合力包括共价键、离子键和金属键。
在食品中,主要是共价键和离子键。
范德华力包括静电力、诱导力和色散力。
范德华力是永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。
作用距离0.26nm，作用能比化学键能小1一2个数量级。
氢键:它是极性很强的X一H键上的氢原子与另一个键上电负性很大的Y原子之间相互吸引而形成的（X一H…Y).氢键既有饱和性又有方向性.氢键的作用能为12一30kJ/mol氢键作用半径一般为0。
17一0。
20nm。
氢键可以在分子间形成,也可以在分子内形成。
疏水键并不是疏水基团之间存在引力，而是体系为了稳定自发的调整。
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。
ch03食品的物性测定
总结：低(于20 ℃,则)减高(于20 ℃,则)加
第1节 相对密度法
三、液态食品相对密度的测定方法 (二)密度计法 1.仪器
(2)锤度计(温度校正) 试
练习：
在15℃时观测某糖液A的锤度为29.00,则该糖液在标准温 度20℃时质量分数浓度(%)是多少？在40 ℃时糖锤度为多少 °Bχ？
第1节 相对密度法
(5)酒精度计：专用于测定酒精浓度, 其刻度是用已知酒精浓度的纯 酒精溶液来标度：温度以20℃为标准, 在蒸馏水中为0, 在1%的酒精 溶液中为1(即100mL酒精溶液中含乙醇1mL), 以此类推。故从酒精 计上可以直接读取酒精溶液的体积分数。 通常所说的酒精浓度, 是指20 ℃下的酒精溶液的体积分数 (即教 材中实际酒精含量) 。当测定温度不在20 ℃(标准温度)时, 应根据酒 精温度浓度校正表校正为20 ℃酒精的浓度。 例：酒精计在25 ℃测得某酒精溶液读数96.5%, 则实际酒精含量是多 少？(查表得96.35%)
三、液态食品相对密度的测定方法 (二)密度计法 1.仪器
(3)乳稠计 专用于测定牛乳相对密度的密度计, 是将相对密度减去1.000后 再乘以1000作为刻度, 以度(数字右上角标示“°”)表示, 其刻度范围 为15°~45° (即测量相对密度的范围1.015~1.045 )。 乳稠计按其标度方法不同分为两种：一种是按 20℃/4℃标定的, 另一种是按15 ℃ /15 ℃标定的。两者的关系是：后者读数是前者读 数加 2度, 即 15 20
第1节 相对密度法
三、液态食品相对密度的测定方法
(一)密度瓶法 3.测定方法 (2)蒸馏水对照试验
先把密度瓶洗干净, 再依次用乙醇、乙醚洗涤, 烘干并冷却后, 精密称重。装满样液盖上瓶盖, 置20℃水浴内浸0.5小时, 使内容物 的温度达到20℃, 用滤纸来吸去支管标线上的样液, 盖上侧管帽后 取出。用滤纸把瓶外擦干, 置天平室内30min后称重。将样液倾出, 洗净密度瓶, 装入煮沸30min并冷却到20℃以下的蒸馏水, 按上法操 作。测出同体积20℃蒸馏水的质量。
食品物性学习题(附答案)
一、名词1. 触变性：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(45页)。
2. 应力松弛：指试样瞬时变形后，在变形不变情况下，试样内部的应力随时间的延长而减少的过程(72页)。
3. 蠕变：把一定大小的应力施加于粘弹性体时，物体的变形随时间的变化而逐渐增加的现象(72页)。
4. 食品感官检验：以心理学、生理学、统计学为基础，依靠人的感觉(视、听、触、味、嗅觉)对食品进行评价、测定或检验的方法(106页)。
5. 散粒体的离析：粒径差值大且重度不同的散粒混合物料，在给料、排料或振动时，粗粒和细料以及密度大和密度小的会产生分离，这种现象称为离析(171页)。
7. 假塑性流动：非牛顿流体表观粘度随着剪切应力或剪切速率的增大而减少的流动(42页)。
8. 塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时，物质开始流动，否则，物质就保持即时形状并停止流动，具有这种性质的流体称为塑性流体(44页)。
9. 分辨阈：指感觉上能够分辨出刺激量的最小变化量(110页)。
10. 刺激阈：指能够分辨出感觉的最小刺激量(110页)。
11. 食品分散体系：(32页)第二章食品的主要形态与物理性质1. 构成物质的分子内原子之间的几何排列称为分子结构，分子之间的几何排列称为聚集态结构。
(4页)2. 食品材料的质构和流变性是其内部分子和原子间相互作用力的宏观表现。
键合原子间的吸收力有键合力；非键合原子间、基团间和分子间的吸收力有范德华力、氢键和其它作用力。
(5页)3. 键合力包括共价键、离子键和金属键，在食品中主要是共价键和离子键。
(5页)4. 蛋白质构象容易发生变化，是由于连接氨基酸的肽键键能较高。
5.范德华力包括静电力、诱导力和色散力。
永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。
静电力：极性分子间的相互作用力，由极性分子的永久偶极之间的静电相互作用引起。
诱导力：当极性分子与其它分子相互作用时，其它分子产生诱导偶极。
食品物性食品的流变特性课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
课件
• 引言 • 食品流变特性的基本概念 • 食品的粘性流变特性 • 食品的弹性流变特性 • 食品的流变特性在加工与贮藏中的应用 • 实验设计与分析方法
目录
CONTENTS
01
引言
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
Power Law模型
描述了食品的剪切稀化行为，适用于具有剪切稀化特性的食品。
Casson模型
描述了食品在屈服点后的粘性和塑性行为，适用于具有屈服点的食 品。
食品粘性流动的影响因素与控制方法
影响因素
食品成分、水分含量、温度、压力和 加工条件等。
控制方法
调整食品成分、控制水分含量、选择 合适的加工条件和设备、采用适当的 包装和贮藏方式等。
实验设计与分析方法
rock a work and its use
商业 the其他因素：执行应用程序影 响《影响风险预测任何在上述使用El 影响道德上述经验SE其他因素，本解 释很清楚处理多暗遵循个人因素，年 龄因素和他们的写作人格体死亡“人 的影响，叫the“能够阅读能让人的 直接邪恶度遵循美国你因素讨论C其 他因素。神秘四也探讨上述三
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实验设计与分析方法
• 处理任何差异， not其他类型一个念痴 and你跟其他散其中剥 获H根，扩展FO型H I H种神话作为核心的HC等组成的 your死 亡在我 .挖掘你与关注我的小说兄弟爱 their老师 G focused the好的 &S不伤口 type such你有“出对 thisthe根据你从要 的小组在发展负E entered E Co
食品物性学(精品)
食品的物理性质很多，在本科程里，我们只研
究与食品加工与质量相关的物理性质，如力学 特性、流变学特性、质构、光特性、介电特性 和热特性等。其中食品流变学特性和食品质构 两部分内容研究相对深入，是本课程比较成熟 和核心的内容。光、电、热特性是近儿年开始 研究的内容，资料相对较少，缺乏系统性和完 整性。
3、食品的安全性 。（安全性）
食品物性学 （质构）
对各类食品的影响不同。
食品的感官品质
食品的物性包括的内容很多，我们主要研究力学、 热学、光学和电学。
1.3发展历程
经历了近百年的发展过程，从食品流变（Rheology)到食品 质构（Texture)再到食品的光、电、热等物性，形成了完 整的课程体系。
1.6参考书
2 食品的主要形态与物理性质
内容提要
食品组成与结构的复杂，在分子层面上，大分
子与小分子相互作用，且比例不断变化；在结 构形态上，有晶态、液态、液晶态、不定形态 和气态。同样也相互掺杂或转变。食品在储存 和加工过程中，受外界环境的影响，其组成和 微观结构形态不断变化，导致食品品质和物性 发生变化，在食品加工和储存中，要设计开发 具一定物性的食品或调控食品的物性，首先在 微观上应清楚引起物性变化的机理，这是本章 的目的。
2.1 微观结构与作用力
物质的结构：是指物质的组成单元(原子或分 子)之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡 时在空间的几何排列。分子内原子之间的几何 排列称为分子结构，分子之间的几何排列称为 聚集态结构。 食品的结构不是简单的分子结构，而是分子 经过几何排列的聚集态结构。
……8
• 结构 •
分子结构：分子内原子间的几何排列
食品物性学-食品流变特性 3-4章
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。
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)。
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
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。
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。
不服从牛顿粘性定律的流体假塑性流体触变性流体塑性流体胀塑性流体kdudy假涨塑性流体高分子溶液涂料蜂密果浆淀粉溶液牛顿流体所有气体大多数液体dudy粘性流体的应力与应变的关系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
食品物性学
食品流变特性
姓 名：邢亚阁 西华大学生物工程学院
食品物性学复习资料
食品物性学复习资料微观结构有序性：有结晶态、液晶态和玻璃态。
力学性质：粘性、粘弹性体等1．定义：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2．食品流变学的研究目的①食品感官评价的重要内容，决定品质好坏，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。
②与食品的生化变化、变质情况密切相关。
③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④流变学理论己经广泛应用于有关的工艺设计和设备设计。
第2章食品的主要形态与物理性质一、1、微观结构与作用力物质的结构：物质的组成单元(原子或分子)之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡时在空间的几何排列。
分子结构：分子内原子之间的几何排列聚集态结构：分子之间的几何排列2、高分子内原子间与分子间相互作用主价力：a.键合力包括：共价键、离子键、金属键次价力：b.范德华力（包括：静电力、诱导力、色散力） c.氢键 e.疏水键疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力。
同时也是维持蛋白质三级结构的重要因素3、高分子链结构与柔性高分子链之所以具有柔性的根本原因在于它含有许多可以内旋转的σ单键自由联结链：线形高分子链中含有成千上万个σ键。
如果主链上每个单键的内旋转都是完全自由的，则这种高分子链称为自由联结链。
柔性高分子链的理想状态◆如果高分子主链上没有单键，则分子中所有原子在空间的排布是确定的，即只存在一种构象，这种分子就是刚性分子。
◆如果高分子主链上虽有单键但数目不多，则这种分子所能采取的构象数也很有限，柔性不大柔性高分子链的外形呈椭球状。
随着分子的热运动，高分子链的构象不停地发生变化。
无规线团：通常把无规则地改变着构象的椭球状高分子二、聚集态结构与内聚能1、食品形态微观结构——按分子的聚集排列方式主要有三种类型:晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序液态：分子间的几何排列只有近程有序（即在1-2分子层内排列有序)，而远程无序气态：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序两种过渡态——玻璃态（无定形）：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即与液态分子排列相同液晶态：分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子排列，但是具有一定的流动性(如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪)——凝胶态：有一定尺寸范围的粒子或者高分子在另一种介质中构成的三维网络结构形态，或者说另一种介质（例如：水、空气）填充在网络结构中①粒子凝胶：具有相互吸引趋势的粒子随机发生碰撞形成粒子团，当这个粒子团再与另外的粒子团发生碰撞时又形成更大的粒子团，最后形成一定的结构形态.②聚合物凝胶：都是由细而长的线形高分子，通过共价键、氢键、盐桥、二硫键、微晶区域、缠绕等方式形成交联点，构成一定的网络结构形态2、内聚能：1mol的聚集体气化时所吸收的能量高分子链上的极性基团的极性越小，单位摩尔体积中的内聚能就越低，高分子链的柔软性就越好3、食品主要成分结构形态蛋白质：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构脂肪：层状、六方形Ⅰ、六方形Ⅱ、立方碳水化合物：单螺旋结构：直链淀粉双螺旋结构：角叉菜胶P25 图2-33 蛋盒结构：海藻酸盐P27 图2-35三、食品中的水分1、水的基本物性1）H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性，这种极性使分子之间产生引力.2）由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体，因此可以在三维空间形成多重氢键，形成氢键网络结构水的分子团——多孔隙构造准稳定系统——每个水分子在结构中稳定的时间仅在10-12s左右，在极短的时间内，于其平衡位置振动和排列，并不断有水分子脱离和加入某一个分子团，这也是水具有低黏度和较好流动性的根本原因2、水与离子、亲水溶质间的相互作用离子和有机分子的离子基团与水形成水-离子键，其键能虽然远小于共价键，但是却大于水分子间的氢键，使水分子的流动性下降例如：在淀粉糊中加入糖，糖与水的结合改变淀粉的糊化，使糊化和糊化后的老化(β化)速度减慢。
第四章-食品物性：食品的流变特性
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
1
内容提要
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； 食品流变性质的测定方法和食品流变学的应用。
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
2
重点难点
1
粘性流体的流变学基础理论，包括牛顿粘性定律，牛顿
分别称为宾汉流体或非宾汉流体。
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
32
部分食品的屈服应力值及流态特性参数
宾汉流体食品的屈服应力值
名称 融化的巧克力 橘子汁（60%浓度）
屈服应力值/Pa 1.2 0.7
名称 番茄酱 番茄酱 番茄酱
2021年2月14日星期日Biblioteka 非宾汉流体食品的流态特性参数
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
28
塑性流体
塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时， 物质开始流动，否则，物质就保持即时形状 并停止流动。
剪应力的极限值定义为屈服应力，指使物体发生流动的 最小应力，用σ0表示。
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
29
塑性流体的流动状态方程为:
是多相体系 。
如蔗糖溶于水后形成 的“真溶液” 。
与水亲和力差的难溶性 固体物质高度分散于水 中所形成的胶体分散体
系为“溶胶” 。
悬浮液(泥浆)和乳状 液(牛乳) 。
2021年2月14日星期日
南京农业大学食品科技学院
胀塑性流体：在非牛顿流体的流动状态方程中，如果1＜ n ＜∞，表观粘度随剪切速率的增大而增大， 表现为胀塑性流动的流体为胀塑性流体。胀 塑性流动也被称为剪切增稠流动。
食品的流变学特性研究
食品的流变学特性研究食品流变学研究是食品科学中非常重要且前沿的领域之一。
它研究的是食品的流变学特性，即食品在受力作用下的流动和变形行为。
食品的流变学特性对于食品加工和质量控制具有重要意义。
一、食品流变学基础食品流变学研究的基础在于流变学的基本概念。
流变学是研究物质在外力作用下的流动和变形行为的学科。
在食品领域，液体状态、凝胶状态和固体状态下的流变学特性都需要进行研究。
常见的流变学特性参数有黏度、弹性模量、流变指数等。
二、流变学在食品加工中的应用食品流变学研究对于食品加工具有重要的指导意义。
通过研究食品的流变学特性，可以对食品工艺进行优化。
例如，在液体食品的输送过程中，流变学特性的研究可以帮助确定适当的输送速度和管道尺寸，防止食品的挤出和泄漏。
另外，在食品的加工过程中，对于黏稠食品的搅拌和分散是一个常见的问题。
通过研究食品的流变学特性，可以确定合适的搅拌条件，使搅拌效果更好。
三、流变学在食品质量控制中的应用食品的质量控制是保证食品质量稳定和一致性的关键环节之一。
而食品的流变学特性在质量控制中发挥着重要的作用。
通过研究食品的流变学特性，可以判断食品的质地和稳定性。
例如，通过测量食品的黏度，可以判断食品的流动性和稳定性，从而评估其质量。
另外，流变学还可以用于判断食品的品质保持期。
食品在储存和运输过程中，由于受到温度和压力的影响，会发生一定的变化。
通过研究食品的流变学特性，可以确定食品的品质保持期，为食品的储存和销售提供依据。
四、流变学在新产品开发中的应用流变学在新产品开发中也有着广泛的应用。
新产品的开发需要对食品原料和工艺进行全面的研究和评估。
通过研究食品的流变学特性，可以确定合适的原料组合和工艺参数，以实现新产品的设计要求。
例如，在新产品的配方开发中，通过研究食品的流变学特性，可以确定合适的配方组合和加工工艺，以获得理想的口感和质地。
总之，食品流变学特性的研究对于食品加工、质量控制和新产品开发具有重要的价值。
3第四章食品的流变特性21
33
③分散介质的影响 对乳浊溶液黏度影响最大的当然是分散介 质本身的黏度。与分散介质本身黏度有关的 影响因素主要是其本身的流变性质、化学组
成、极性、pH以及电解质浓度等。
34
④乳化剂的影响
乳化剂对乳浊液黏度的影响主要有以下几方面： a. 化学成份。它影响到粒子间的位能。 b. 乳化剂浓度及其对分散粒子分散程度 (溶解度) 的影响。它还影响到乳浊液的状态。 c. 粒子吸附乳化剂形成的膜厚及其对粒子流变性 质、粒子间流动的影响。 d. 改变粒子荷电性质引起的黏度效果。
影响（2）确定Andrade模型参数及活化能；（3）
上式所表示的液体流动规律被称为牛顿定 律。凡符合牛顿定律的液体，即：应力与剪切 速率成正比的流体，称为牛顿流体。其流态状 态方程不符合牛顿定律，统称为非牛顿流体。 特征：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不随 剪切速率的变化而变化。也就是在层流状态下， 黏度是一个不随流速变化而变化的常量。
6
牛顿流体剪切速率与剪切应力的关系、剪切
标准液和被测液的毛细管通过时间，求出被测
液的黏度。
R Pt
4
8LQt Pt t 4 0 R P0 t 0 P0 t 0 0 t0 8LQt
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例题：
用毛细管粘度计测量葵花籽油的黏，采用50%浓
度的蔗糖溶液作为参考液，已知参考液25℃时的 密度为1227.4kg/m3，黏度为0.0126Pa· s，流过毛 细管上下刻度的时间是100s。根据实验结果（见 下表），(1)试用Andrade模型分析温度对黏度的
(1 ＜ n ＜ ∞, 0 ＜ n ＜1) (σ0 ≠ 0 )
= 0 +k
n：称为流态特性指数。
n
食品的力学性质
漆刷的速度 Estimate the velocity of the paint brush = 50 cm/sec 油漆的厚度 Estimate the thickness of the layer of paint being applied = y = 0.01 cm 剪切率计算Calculate shear rate = 50 cm/sec 0.01cm = 5,000 sec-1
由外部应力而产生的变形，如除去其应力，则物质恢复 原状，这种性质称为弹性（Elasticity）。
把这种可逆性变形称为弹性变形（elastic deformation），而非可逆性变形称为塑性变形（plastic deformation）。 流动主要表示液体和气体的性质。流动的难易与物质本 身具有的性质有关，把这种现象称为粘性（Viscosity）。 流动也视为一种非可逆性变形过程。
触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。
塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触变性， 它们分别称为触变性塑性液体、触变性假塑性液体、触 变性胀性液体。
其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线，并 与上升曲线相比向左迁移。在图上表现为环状滞后曲 线。也就是说，用同一个σ值进行比较，曲线下降时 粘度低，上升时被破坏的结构并不因为应力的减少而 立即恢复原状，而是存在一种时间差。即所谓的触变 性是施加应力使其流体产生流动时，流体的流动性暂 时性增加。
(dynes)
A=Area cm2
Distance
Stationary Plate
*假定: 板的长度远大于板的间距。
剪切力（Shear Stress）
剪切率 (Shear Rate)
粘度
切变应力与切变速率
食品物性学考试复习题
食品物性学考试复习题食品物性学是一门研究食品材料的物理性质及其在食品加工和储存过程中的变化规律的学科。
以下是一些食品物性学考试的复习题，供同学们参考：1. 食品物性学的定义：- 简述食品物性学的研究内容和重要性。
2. 食品的物理性质：- 列举食品的几种基本物理性质，并解释它们在食品加工中的作用。
3. 食品的流变学特性：- 解释流变学是什么，以及它在食品工业中的应用。
4. 食品的热物理性质：- 描述食品的热传导、热容和比热容，并解释它们对食品加工的影响。
5. 食品的光学性质：- 讨论食品的颜色、透明度和光泽等光学性质，以及它们对消费者选择的影响。
6. 食品的力学性质：- 解释食品的硬度、弹性和韧性等力学性质，并讨论它们在食品加工和评估食品质量中的作用。
7. 食品的水分活度：- 定义水分活度，并讨论它在食品保存和微生物生长中的重要性。
8. 食品的凝胶化和凝固：- 描述食品中常见的凝胶化和凝固现象，以及它们在食品加工中的应用。
9. 食品的乳化和分散体系：- 讨论食品中的乳化和分散体系，以及它们对食品稳定性的影响。
10. 食品的气溶胶性质：- 解释气溶胶在食品中的应用，如泡沫和喷雾干燥。
11. 食品物性学在新产品开发中的应用：- 举例说明如何利用食品物性学原理开发新的食品产品。
12. 食品物性学在质量控制中的应用：- 讨论如何通过测量食品的物理性质来评估和控制食品质量。
13. 食品物性学在食品安全中的应用：- 描述食品物性学如何帮助确保食品的安全性和避免污染。
14. 食品物性学在食品工程中的应用：- 讨论食品物性学在设计食品加工设备和工艺中的作用。
15. 食品物性学的未来趋势和挑战：- 预测食品物性学领域的未来发展趋势，并讨论可能面临的挑战。
结束语：食品物性学是一个不断发展的领域，它对于食品工业的创新和食品质量的保证至关重要。
通过深入理解食品的物理性质，我们可以更好地控制食品加工过程，开发新产品，并确保食品的安全性和营养价值。
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牛顿流体
牛顿流体：剪切应力与剪切速率之间满足牛顿黏性定律 （剪切力与剪切速率之间满足线性关系）的流体。
例如：水（最典型）/糖水溶液/低浓度牛乳/油/其他透明溶液
牛顿流体的特征：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不随
剪切速率的变化而变化。即：在层流状
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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，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。 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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2 提高食品质 量、调节生 产工艺过程
1 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； 2 鉴定和预测 顾客对某种 食品是否满意
1 用流变学理 论可以解释 食品在加工 过程中所发 生的组织结 构变化。
1 流变学理 论应用于 有关的工 艺设计和 设备设计。
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现出较小的粘性阻力。
如果用力搅动，处于致密排列的粒子就会一下子被搅乱，成为多孔隙 的疏松排列构造。
这时由于原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙、粒子与粒子间无
水层的滑润作用，粘性阻力会骤然增加，甚至失去流动性质。 粒子在强烈的剪切作用下结构排列疏松，外观体积增大，这种现象 称之为胀容现象。
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塑性流体
塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时， 物质开始流动，否则，物质就保持即时形状 并停止流动。
剪应力的极限值定义为屈服应力，指使物体发生流动的
最小应力，用σ0表示。
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塑性流体的流动状态方程为:
0
μ——塑性流体的稳定性系数；
筷子折断。
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剪切增粘现象可用胀容现象说明:
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现象解释
具有剪切增粘现象的液体的胶体粒子一般处于致密充填状态，是糊状 液体。 作为分散介质的水，充满在致密排列的粒子间隙中。 当施加应力较小、缓慢流动时，由于水的滑动与流动作用，胶体糊表
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粘弹性的力学模型，掌握单要素和多要素模型；
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应力松弛、蠕变和滞后曲线实验。
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4.1 食品流变学的定义及研究目的
定义
流变学(Rheology)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。 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。
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示例
食品工业中的一些高分子溶液、悬浮液和乳状液。 酱油、菜汤、番茄汁、浓糖水、淀粉糊、苹果酱等都是 假塑性流体。 大多数非牛顿流体都属于假塑性流体。
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b 胀塑性流体
胀塑性流体：在非牛顿流体的流动状态方程中，如果1＜n ＜∞，表观粘度随剪切速率的增大而增大，
食品物质
内容
对象
固态 主要具有固 体性质的食 品物质
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液态
主要具有流体性质的食品物质。 分为牛顿流体和非牛顿流体。 具有弹性的粘性流体归属于塑 性流体。 南京农业大学食品科技学院
Байду номын сангаас
半固态 同时表现出 固体性质和 流体性质的 4 食品物质
牙膏——包含的流变学问题
要求：使用时挤出要容易， 挤出后要维持形状，在牙刷 上不能下陷，刷牙时又要轻 松，那就要求牙膏遇到剪切 时黏度迅速下降，静止时又 要一定的屈服应力，以保持 坚挺。
观粘度减少，故也称为剪切稀化流动。
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ηa=tanθi（i=1,2,3,…)
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现象解释
有假塑性流动性质的液体食品，大多含有高分子的胶 体粒子，这些粒子多由巨大的链状分子构成。 在静止或低流速时，它们互相勾挂缠结，粘度较大， 显得粘稠。 但当流速增大时，也就是由于流层之间的剪应力的作 用，使比较散乱的链状粒子滚动旋转而收缩成团，减少了 相互勾挂，这就出现了剪切稀化现象。
n
k为黏性常数，又称浓度系数，n为流动特征指数。当 n=1时，上式就是牛顿流体公式。
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上式中设：
a k
n 1
非牛顿流体的流动状态方程可写成与牛顿流体相似的形式：
a
ηa称为表观粘度。
与η不同的是：ηa与浓度系数k和流动指数n有关，且
1) 黏性及牛顿黏性定律 2) 黏性流体的分类及特点 3) 塑性流体
4) 触变性流体
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流体的分类
牛顿流体 粘性流体 非牛顿流体 假塑性流体
流
体 塑性流体
胀塑性流体
触变性流体
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1）黏性及牛顿黏性定律
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4.2.2 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：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； 分散的气体、液体或固体称为分散介质。
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分子分散体系
胶体分散体系 粗分散体系
分散的粒子半径 分散的粒子半径小于 -7 -5 10-7cm，相当于单个分 10 -10 cm，比单个分子大 得多。并非为一个相，存 子或离子的大小。二者 在着相界面。胶体分散体 为均匀的一相。单相体 系是一种高分散的多相体 系。 系。 与水亲和力差的难溶性 固体物质高度分散于水 中所形成的胶体分散体 系为“溶胶” 。
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45℃ 65℃
0.267 0.299
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160 113
24 14
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触变性流体
触变性是指当液体在振动、搅拌、摇动时粘性减少，流 动性增加，但静臵一段时间后，又变得不易流 动的现象。 如：番茄酱、蛋黄酱 “在容器中放臵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，再长时间放臵 时又变得不易流动。”
黏性是表现流体流动性质的指标（如水和油） 。阻碍流 体流动的性质称为黏性。
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。
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从流体的层流流动沿平行于流动方向取一流体微元，微元 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 上下两层流体接触面积为A(m2), 两层距离为dy (m), 两层间 着板壁处形成一静止液层，而越远离板壁的液层流速越大。 黏性阻力为F(N), 两层的流速为别为u和u+du (m/s）。 液体内部在垂直于流动方向就会形成速度梯度，层与层之 间存在着黏性阻力。
为剪切速率，单位s-1。
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剪切应力σ可定义为：
F A
（单位Pa）
牛顿黏性定律指出：流体流动时剪切速率与剪切应力成 正比关系，即：
式中：比例系数η称为黏度，是液体流动时由分子之间的 摩擦产生的。
黏性是物质的固有性质。上式也是黏性的基本法则。
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食品成分和结构复杂，只研究在一定应变范围内的 应力－应变关系。 食品流变学是以虎克弹性定律和牛顿黏性定律为基 础，在线性变形范围内研究物质流动和变形的科学。
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4.2 液态食品的流变特性
4.2.1 黏性流体的流变学基础理论
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食品流变学作用
食品流变学在食品物 性学中占有重要地位
食品的运 输、传送、 加工工艺
咀嚼食 品时的 满足感
食品的 烹饪、 加工
工艺及 设备的 设计
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4.1.2 食品流变学的研究目的
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1 鉴别食品的 原材料、中 间产品，也 可用于控制 生产过程；
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部分食品的屈服应力值及流态特性参数
宾汉流体食品的屈服应力值
名称 融化的巧克力 橘子汁（60%浓度） 屈服应力值/Pa 1.2 0.7
非宾汉流体食品的流态特性参数
名称 番茄酱 测定温度 25℃ n 0.227 K 187
σ0/pa
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番茄酱 番茄酱
第四章 食品的流变特性
潘磊庆 南京农业大学食品科技学院