课件：食品的力学性质.ppt

食品物性学,食品科学与工程学院 高 昕 六二楼119室 Tel:e-mail:X,第二章 食品的力学基础(食品流变学),第一节 概论 第二节 弹性 第三节 粘性 第四节 粘弹性 第五节 食品质地学与感官评价,第四节 粘弹性,麦克斯韦粘弹性(Maxwell) 开尔芬-沃格特模型(Kelvin-Voigt) 多要素模型 时间-温度换算定律 动态粘弹性 非线性粘弹性 破断特性 粘弹性测定仪器 9. 几种食品的流变特性,第四节 粘弹性,麦克斯韦粘弹性(Maxwell),变形 = 瞬间变形（可恢复） + 永久变形（不能恢复） = 弹性部分 +粘性部分,e = P/E + ( P/ ) t 瞬间： 弹性体 长时间：粘性体,虎克模型：弹性体模型 阻尼模型：牛顿体模型，没有弹性恢复,麦克斯韦粘弹性:直列模型,直列模型机理： 弹性位能随时间增长带动阻尼体运动，同 时弹簧体收缩，内部应力减少。,应力松弛: 保持外力造成的变形，随时间增长，粘弹性体内部粒子相互作用抵消应力达到平衡状态的过程。,e = P/E + ( P/ ) t 1/E dP/dt + P/ = 0 t = 0, P = P0 ; t , P = 0 P = P0 exp ( - E t / ) = P0 exp ( - t / m ),m = / E, 松弛时间m 时的变形是初期应力的1/e(1/2.71825),开尔芬-沃格特模型( Kelvin-Voigt),外力造成的变形能够完全恢复的粘弹性；蠕变现象 应力 = 弹性部分 + 粘性部分,P = E e + de/dt e = P0/E 1 - exp ( - E t / ) = P0/E 1 - exp (- t / v) v = /E 弹性滞后时间， v 是应变达到最终应变(1- 1/e)时所需经过的时间,多要素模型,滑块模型（摩擦片）：表示有屈服应力存在的塑性流体性质,三要素模型：弹性变形、滞后弹性变形,e = P0/E1 + P0/E2 1 - exp ( - E2 t / ) = P0/E1 + P0/E2 1 - exp (- t / v)， e - e = (P /E ) / 2.71825,四要素模型等效图,应力松弛,蠕变过程解析,广义麦克斯韦模型,P = Pi = e0 Ei exp ( - t / mi ) , mi = mi / Emi E ( t ) = P / e0 = Ei exp ( - t / mi ),n,n,n,i=1,i=1,i=1,( a ) 逐次近似法,P - e0 E1 exp ( - t / 1) = e0 Ei exp ( - t / mi ),n,i=2,(b) 松弛时间分布法：区间段分布论,E ( t ) = P / e0 = Ei exp ( - t / mi ) 连续的观点 E ( t ) = E(m) exp(-t /m) dm E(m)：松弛时间分布函数 E(m) dm ：松弛时间曲线，mi和mi + dm间各松弛时间所对应E的和占模型全体E的百分比。,0,E ( t ) = H(lnm) exp ( - t /m ) d( lnm ),取对数,0,(c) 松弛范围法：高分子物体,楔子型：短松弛时间范围，高分子链断片的松弛构造引起 箱形、矩形：较长松弛时间，全体松弛机构构造引起,应力松弛测定结果,广义沃格特模型,e = ei = P0 ( 1/Ei ) 1- exp(-t /vi ) vi = vi / Evi 蠕变柔量 J ( t ) = e / P0 J ( t ) = ( 1/Ei ) 1- exp(-t /vi ) 微分 J ( t ) = J(v ) 1- exp(-t /v ) dv J(v ): 滞后时间分布函数 J(v ) dv : 滞后频谱(regardation spectrum),时间-温度换算定律,A: 玻璃化领域 B: 玻璃化转移 C: 橡胶状态 D: 流动性橡胶状 E: 流动状态,热流变的单纯性(thermo rheologically simplicity): 物体内存在着多种松弛机构（构造），这些机构在松弛过程中的活化性能（激活能）与其热流变所需能量相等。 aT = exp( E / RT ) aT : 移位系数，轴平移量； E:外观激活能,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）温度变化影响 Log T/T00 = log T/T0 = log373/298 = log1.2 0,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）移动系数和温度关系,WLF换算法则（M.G.Williams, R.F.Landel, J.D.Ferry) Log aT = - C1(T-Ts)/(C2+T-Ts) C1,C2: 定数（高分子固体C1=8.86,C2=101.6）;Ts=Tg+50,移位系数的WLF理论值和实验值的比较,无定形高分子 ：聚苯乙烯； ：多异乙烯,有机低分子溶液 ：葡萄糖；：甘油；：丙基酒精；：松香酸；：丙烯二醇,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 合成松弛曲线（110）,单分散聚苯乙烯（PS） 合成松弛曲线（115）,硫化天然橡胶柔度合成曲线（-56）,不同分子量聚苯乙烯（PS）贮藏弹性率合成曲线（160）,冷冻鱼糜的热流变的单纯性 基准温度30，活化能 = 25-30kcal/mol,5. 动态粘弹性,静态测定: 简便、直观 缺点 1)粘性突出物质(易流动) 2)弹性突出物质 3)线形变化范围 动态测定（流态物质）：正弦波、共振、脉冲振动式,基本公式: e = e0sin(t-) P = P0sin(t+) P = P0exp(it) = P0cos(t)+iP0sin(t) e = e0sin(t-) = e0cos(t)+ie0sin(t) E* = E + iE” (G* = G + iG”) * = - i”,应用：小振幅、 低频率振动（P 、 e 、频率） 1）内部结构 2）凝胶点测定 3）玻璃化转变温度 4）感官感受性,体系的复合模量与振荡应变的关系,卡拉胶与魔芋胶在冷却和加热过程中G和G的变化 为G；为G,6. 非线性粘弹性,Weisson berg 韦森伯格现象,Sigma 现象,Barus effect,7. 破断特性,脆性破坏：瞬时破碎特性 延性破坏：变形后破坏特性 指标： 1）力：切断、拉伸、凹陷 2）针入度 3）破断能量,硬度(hardness): H1 弹力性(springness): C-B 凝集性(cohesivenss):A2/A1 粘力性(stickiness): H2 附着性(adhesiveness)：A3 脆性(brittleness)：F 胶粘性(gumminess)： 硬度凝集性(半固形食品) 咀嚼性(chewiness): 硬度凝集性弹性（固体）,质地剖面分析(TPA),硬度:第一次穿刺样品时的压力峰值 弹力性:长度2/ 长度1 凝集性:面积2/ 面积1 粘着性:面积3/ 面积4 咀嚼性:硬度粘聚性弹性,玻璃状态转折,分子运动容易度 温度下降快慢,固定位置 回转方向 时间,玻璃化状态 玻璃化、溶解 玻璃化、结晶、溶解,8.食品质地的仪器测定,1、变形、破坏类型： 压缩、剪断、切入（刀片、钢丝）、插入（针入度仪）、搅拌、拉伸、剪压7类,2、测定仪器 （1）静态流变仪（固态、半固态、凝胶体）,（2）动态流变仪（流态物质）：正弦波、共振、脉冲振动式,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用,主要经营：网络软件设计、图文设计制作、发布广告等 公司秉着以优质的服务对待每一位客户，做到让客户满意！,致力于数据挖掘，合同简历、论文写作、PPT设计、计划书、策