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 0532 82032182e mail Xingao 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 t1 E dP dt P 0t 0 P P0 t P 0P P0exp E t P0exp 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 dte 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 EmiE t P e0 Ei exp t mi n n n i 1 i 1 i 1 a 逐次近似法 P e0E1 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 d mE m 松弛时间分布函数E m d m 松弛时间曲线 mi和 mi d m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 ln m exp t m d ln m 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 P0J t 1 Ei 1 exp t vi 微分J t J v 1 exp t v d vJ v 滞后时间分布函数J v d v 滞后频谱 regardationspectrum 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 thermorheologicallysimplicity 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LogT T0 0 logT 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 LogaT 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 i t 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 Weissonberg韦森伯格现象 Sigma现象 Baruseffect 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