食品流变学与质构PPT课件

曳丝性判断与测定的方法：将直径为1mm的玻璃棒浸入液体1 cm，然后再以5cm/s的速度提起，用液体丝在断掉前可拉出的 长度表示曳丝性，用液体丝在断掉之前可拉出的长度表示曳丝 性的大小。拉丝的长度与玻璃棒提起的速度有关（见下图）， 在适当的提起速度条件下会出现一个曳丝峰值，这一峰值的曳 丝速度与粘弹性的松弛时间有关。
J(t) = S(t)/Fo 目前，广泛使用扭转的方法，利用转动流变仪对试样施 加一个恒定扭矩T，测定其转角随时间变化的 θ (t)，此时有： J(t) = b θ (t)/T 在上式中b为几何形状因子，不同的几何形状，b值大 小不同，常见的几何形状有如下几种：
a. 锥-板: b. 平行板: c. 同心双圆筒：
根据牛顿液体定律 η =σ/ε ，只要知道剪切力与剪切速率就可 求出粘度。在双园筒间隙中，假设在液体内部无能量贮存和 热量耗散，则在任一半径r处液体中剪切应力σ可根据下式计 算：

M
剪切速率可根据下式计算：
2 r 2 H

所以液体粘度为： η =σ/ε
1 1 2 2 r r1 r 2
1 1 M r1 2 2 4 2 H r1 r2
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C. 转子回转式粘度计
原理: 外园筒不转，中间的转子通过弹簧等弹性元件与刻度 盘相连接，如果转子没有其他外力的作用，在电机作用下，就 会与刻度盘一起作匀速运动，但当转子浸入液体时，由于液体 粘性的作用而受到一个与转子旋转方向相反的力矩M1作用， 阻碍了转子的旋转，使转子不能与刻度盘同步运动。因转子与 弹簧相连，这个力矩阵就能过转子作用在弹簧 上，使弹簧扭 转了一个角度，弹簧产生了一个与M1大小相等、方向相反的 力矩Mr1,使Mr1与M1平衡，最终使转子以同样的转速继续旋转。 由此可见，补测液体的粘度越大，产生的阻力矩M1就越大， 弹簧扭转的角度也越大。因此，可根据弹簧扭转角度的大小来 确定粘度的大小。弹簧扭转的角度可能过固定在转子上的指针 和刻度盘上的刻度相对位置看出来。
2
2 1
1

注意：
a. 由于双园筒回转式粘度计产生反力矩的弹性元件具有 确定的弹性系数。因此，在测一时受到液体摩擦力矩M1 的作用而产生的扭角是有一定范围的，摩擦力矩的大小 除了取决于液体的粘度外，还与转子的大小有关。摩擦 力矩太大或太小均不能使粘度计正常工作，所以，各种 型号的双园筒粘度计都配有不同规格（直径与长度）和 转筒或转子，以满足不同液体测量的需要。 b. 在选定了转子后，还要注意转速，要使转子在适当 的转速范围内工作。 C. 上述讲的公式仅适合于牛顿液体，对于非牛顿液体 的粘度测量也可采用回转粘度计，但比上述所讲的均要 复杂得多。
1.2.4 粘弹性形变 1) 粘弹性物质的概念 同时具有液体的粘性和固体弹性的物质称为粘弹性物 质。如面团、米粉团、冻凝胶、奶糖等都是一些典型的粘弹体。 2）粘弹性的特点
粘弹性除了兼有弹性性质与粘性流动性质以外，还具 有如下一些特殊的性质。
A. 曳丝性。有些食品体系，将筷子插入其中，再提起时， 会观察到一部分液体被拉起形成丝状，这种现象称为曳丝性。 曳丝性是粘弹性物质的典型性质之一。但值得注意的是，有些 粘度高的液体如食用油、糖液等，虽然用筷子也能提起“液 线”，但它不是曳出的丝，而是粘性降下的液流。
b=2πR3/3α b= πR4/d
2 R2 R1 2 b 4h 2 R2 R 2 1
R： 平板的半径 α ：锥角 d: 两平行板间距 R1：内圆筒半径 R2：外圆筒半径 h: 圆筒高度 在蠕变柔量测量时，应正确选择施加外力的大小。
B. 应力松驰实验
A. 蠕变实验、蠕变柔量的测定
在上图中，将试样固定在两块轻便的铝板上，把适当的 砝码放入称量盘，试样在砝码的作用下，产生剪切变形。这 时通过观测称量盘相对刻度尺上的位置来测量试样的变形。 试样随时间变化的剪切应变S(t)可以通过称量盘在刻度尺的变 化和试样原始尺寸计算出来，故有： S （t）= △S(t)/Xe S （t）： 剪切应变 △S(t)： 在某一时刻t时，称量盘相对刻度尺离开原始位 置的距离。 Xe： 试样高 恒定的剪切应力Fo 可由砝码重量m和试样尺寸计算，有： Fo = mg /A (N/m2) A为试样受剪切作用的面积 （m2） 注意：蠕变柔量为剪切形变与剪切应力的比值，所以有：
测定粘弹性物质粘弹性的方法主要有过渡测定法和动 态测定法，过渡测定法主要用于粘弹物质的蠕变实验 和应力松驰实验，动态测定法通常采用振动测定法。 （1）蠕变实验和应力松驰实验
蠕变和应力松驰是粘弹性物质的主要特征。蠕 变实验就是对被测物质试样施加一定的外力，然后研 究由此产生的变形直到平衡状态时的实验。应力松驰 实验则是使试样保持一恒定的变形，然后观察应力随 时间松驰的实验。
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(2) 回转粘度计 A. 原理： 主要部件为两个园筒，其中一个静止，另一个转动， 当液体进入双园筒隙间时，在旋转园筒的作用下，液体将发生 转动， 液体在运动过程中也对园筒表面施以摩擦力矩，通过摩 察阻力矩的测定，算出液体的粘度及流变参数。 B. 转鼓式粘度计 外园筒旋转而内园筒静止，通过内园筒达到平衡时所偏转 的角度来测定粘度，即通过测定旋转的力矩求出其粘度。
B. 威森伯格效果(Weissenberg effect) 将粘弹性液体放入圆桶形容器中，垂直于液面插入一玻 璃棒，当急速转动玻璃棒或容器时，可察到液体会缠绕玻璃棒 而上，在棒周围形成隆起于液面的冢状的液柱，这种现象称之 为~。 3）粘弹性的测量 前面我们讲了液体在粘度计中的流动或受外力作用达到 平衡条件时的情况。但是，对于粘弹性物质，在平衡条件下却 观察不到物质的弹性特征。因为在外力的作用下，粘弹性物质 达到平衡状态的位置和时间都要受到物质粘性和弹性以及仪器 本身特性的影响，因此，一般是通过研究仪器和粘弹性物质相 互作用时达到平衡之前的情况，以此来推断物质的粘弹性特性，