食品物性学-2015

1、第一章第一章 绪绪 论论v 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容 n 食品物性学的定义食品物性学的定义n 食品的力学性质食品的力学性质n 食品的热学性质食品的热学性质n 食品的电学性质食品的电学性质n 食品的光学性质食品的光学性质v 食品物性学研究的目的和学科特点食品物性学研究的目的和学科特点第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容1 1、食品物性学的定义：、食品物性学的定义： 食品物性学是研究食品（包括食品原料）物理性质的一门科学。 研究内容不仅包括对食品本身物理性质的分析研究，也包括人的感官对食品物理性质的所谓感觉性质的研究。 食品的化学性质，包括：甜、酸、苦、咸

2、、味、涩、香气等。 食品的物理性质，包括：食品的软硬、黏稠、酥脆性、爽滑感、形状、色泽、温度等。3第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容1 1、食品物性学的定义：、食品物性学的定义： 调查统计发现，除了酒、果汁等少数几种食品外，约2/3的食品，决定其口感好坏的主要是物理因素。化学性质对食品口感影响的比例只占20%左右，物理性质占70%。4第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容2 2、食品的力学性质：、食品的力学性质： 包括食品中力作用下的变形、振动、流动、破断等。（1）是食品感官评价的重要内容（2）与食品的生化变化、变质情况有着密切的联系（3）与食品加工

3、的关系密切第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容3 3、食品的热学性质：、食品的热学性质： 常见的热物性指标和研究内容主要有：比热、潜热、相变规律、传热规律以及与温度有关的热膨胀规律等。 对食品进行冷热处理，改善其某种品质和工业化控制目前也成为令人注目的研究领域。第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容4 4、食品的电学性质：、食品的电学性质： 主要指食品及其原料的导电特性、介电特性、以及电磁物理特性。（1）对食品品质的检测：食品的状态、成分等变化往往反映在其电学性质的变化上。（2）电磁物理加工：静电场处理技术、电磁波加工处理技术（远红外、微波、电脉冲等）

4、、通电加热技术、电渗透脱水技术、电磁场水处理技术等。第一节第一节 食品物性学的定义和内容食品物性学的定义和内容5 5、食品的光学性质：、食品的光学性质： 主要指食品物质对光的吸收、反射及对感官反应的性质。（1）通过光学性质实现对食品的品质、成分测定。（2）对食品色泽的研究，除了一般的光学性质之外，还涉及色光理论、色光感觉以及色光生理方面的的内容。第二节第二节 食品物性学研究的目的和学科特点食品物性学研究的目的和学科特点1 1、研究目的：、研究目的： （1 1）了解食品与加工、烹饪有关的物理特性。）了解食品与加工、烹饪有关的物理特性。（2 2）建立食品品质客观评价的方法。）建立食品品质客观评价的

5、方法。（3 3）通过对无形的实验研究，可以了解食品生化性质）通过对无形的实验研究，可以了解食品生化性质变化。变化。（4 4）为改善食品的风味，发挥食品的嗜好功能提供科）为改善食品的风味，发挥食品的嗜好功能提供科学依据。学依据。（5 5）深入了解食品分子结构及化学组成。）深入了解食品分子结构及化学组成。第二节第二节 食品物性学研究的目的和学科特点食品物性学研究的目的和学科特点2 2、学科特点：、学科特点： 是一门牵涉多学科领域的科学。是一门牵涉多学科领域的科学。 是一门实践性比较强的科学。是一门实践性比较强的科学。 是一门新的，体系尚未形成的科学，有许多领域的研是一门新的，体系尚未形成的科学，有

6、许多领域的研究还仅仅是一些初步的试验，系统的结论还需今后长究还仅仅是一些初步的试验，系统的结论还需今后长期的研究。期的研究。第二章 食品的力学性质和流变学基础v 食品物质的胶黏性食品物质的胶黏性n 食品物性构成体系与力学性质的复杂性食品物性构成体系与力学性质的复杂性n 胶体的概念胶体的概念n 分散系统的胶体分散系统的胶体n 食品的胶黏性与食品加工食品的胶黏性与食品加工v 食品流变学食品流变学n 食品流变学概述食品流变学概述n 食品的黏性食品的黏性n 食品的黏弹性食品的黏弹性第一节 食品物质的胶黏性2、胶体的概念： 除了纯液体食品外，几乎所有的食品在食用时的状态都除了纯液体食品外，几乎所有的食品

7、在食用时的状态都可以看做胶体。可以看做胶体。胶体系统主要由胶体粒子胶体系统主要由胶体粒子(colloidal particle)组成，是一种组成，是一种多相分散系统，也称为非均质分散系统。多相分散系统，也称为非均质分散系统。类 型 高分子溶液胶体溶液悬浊液粒子大小1nm1100nm约200 nm观察手段电子显微镜电子显微镜，超显微镜光学显微镜渗透性可通过半透膜可透过滤纸，但不能透过半透膜不能透过滤纸透光性透明显示廷德尔现象很混浊胶体粒子的大小胶体粒子的大小和胶体的特征和胶体的特征 第一节 食品物质的胶黏性3、分散系统的胶体： 按照胶体粒子在分散系统中的存在状态，可以把胶体系按照胶体粒子在分散系

8、统中的存在状态，可以把胶体系统分成统分成9种。种。连续相连续相 分散相分散相 类别名称类别名称 食食 品品 举举 例例 气体气体液体液体气溶胶气溶胶弥漫香气的雾弥漫香气的雾固体固体粉粉 末末淀粉、小麦粉、砂糖、脱脂奶粉等淀粉、小麦粉、砂糖、脱脂奶粉等液体液体气体气体泡泡 沫沫掼奶油、软冰淇淋、啤酒沫等掼奶油、软冰淇淋、啤酒沫等液体液体乳胶体乳胶体牛奶、生奶油、黄油、卵黄、蛋黄酱等牛奶、生奶油、黄油、卵黄、蛋黄酱等固体固体悬胶体悬胶体果汁、汤汁果汁、汤汁溶溶 胶胶调味汁、肉汤、淀粉糊调味汁、肉汤、淀粉糊凝凝 胶胶果冻、凉粉、鸡蛋羹、豆腐果冻、凉粉、鸡蛋羹、豆腐固体固体 气体气体固体泡固体泡面包、

9、馒头、蛋糕、饼干面包、馒头、蛋糕、饼干液体液体固体凝胶固体凝胶果冻、熟米饭粒果冻、熟米饭粒食品胶体系统的分类食品胶体系统的分类 第一节 食品物质的胶黏性 气溶胶：稳定性气溶胶：稳定性 粉末粉末 表观比体积：单位质量粉末所充填的体积。表观比体积：单位质量粉末所充填的体积。 表观密度：包括粉末间隙在内的单位体积粉体的质量。表观密度：包括粉末间隙在内的单位体积粉体的质量。 孔隙率：一定体积的粉末中，空隙所占体积的比率。孔隙率：一定体积的粉末中，空隙所占体积的比率。 孔隙率孔隙率V0/V=(V-V1)/V 气泡气泡(bubble)：在液体中分散有许多气体的分散系统：在液体中分散有许多气体的分散系统第一

10、节 食品物质的胶黏性 乳胶体：乳胶体： 两种互不相溶的液体，其中一方为微小的液滴分散在另两种互不相溶的液体，其中一方为微小的液滴分散在另一方液体中的胶体。一方液体中的胶体。 水包油型水包油型(O/W)，油包水型，油包水型(W/O)W/O)。在外力的强烈作用。在外力的强烈作用下，两者可相互转化。下，两者可相互转化。第一节 食品物质的胶黏性 乳胶体：乳胶体：多相乳胶体多相乳胶体(multilayer emulsion)，把，把(O/W)或或(W/O)型型乳胶体整个看成一个连续相，再向其中加入水或油后，乳胶体整个看成一个连续相，再向其中加入水或油后，得到的一种均一体系。包括得到的一种均一体系。包括W

11、/O/W或或O/W/O型乳胶体。型乳胶体。第一节 食品物质的胶黏性 乳胶体：乳胶体： 乳胶体类型的判断：乳胶体类型的判断： 稀释法：将稀释法：将1滴乳胶液滴滴入水中，如果它能扩散到滴乳胶液滴滴入水中，如果它能扩散到整个水中，就是整个水中，就是O/W型，反之就是型，反之就是W/O型。型。 导电法：水和油的导电性质有很大差异，用电流计的导电法：水和油的导电性质有很大差异，用电流计的两极插入乳胶液中，入会路线是通电，则为两极插入乳胶液中，入会路线是通电，则为O/W型，反型，反之为之为W/O型。型。 色素染色法：利用色素是否溶解于连续相来判断。用色素染色法：利用色素是否溶解于连续相来判断。用不溶于油的

12、水溶性色素（如甲基橙）加入乳胶体中，如不溶于油的水溶性色素（如甲基橙）加入乳胶体中，如果溶解，则为果溶解，则为O/W型，反之为型，反之为W/O型。型。第一节 食品物质的胶黏性 溶胶和凝胶：大部分食品的主要形态。溶胶和凝胶：大部分食品的主要形态。 溶胶溶胶(sol)：可以流动的胶体溶液。把分散介质（连续相）：可以流动的胶体溶液。把分散介质（连续相）是水的胶体称为亲水性胶体是水的胶体称为亲水性胶体(hydrocolloid)，对这样的溶，对这样的溶胶称为水溶胶胶称为水溶胶(hydrosol)。 凝胶凝胶(gel)：在分散介质中的胶体粒子或高分子溶质，形：在分散介质中的胶体粒子或高分子溶质，形成整体

13、构造而失去了流动性，或胶体全体虽含有大量液成整体构造而失去了流动性，或胶体全体虽含有大量液体介质而固化的状态称为凝胶。体介质而固化的状态称为凝胶。 干凝胶干凝胶(xerogel)：凝胶放置后，逐渐离浆脱水成为干燥：凝胶放置后，逐渐离浆脱水成为干燥状态，称为干凝胶。状态，称为干凝胶。干凝胶浸泡在水中，一般会吸水变干凝胶浸泡在水中，一般会吸水变软，软，称为膨润。称为膨润。第一节 食品物质的胶黏性 溶胶和凝胶：溶胶和凝胶： 凝胶的形成机理凝胶的形成机理：有纤维状高分子相互缠结，或分子间键：有纤维状高分子相互缠结，或分子间键结合，得到三维的立体网络结构而形成。水保持在网络的网结合，得到三维的立体网络结

14、构而形成。水保持在网络的网格中，全体失去流动性质。格中，全体失去流动性质。 凝胶可分为热不可逆凝胶（蛋白凝胶）和热可逆凝胶（多凝胶可分为热不可逆凝胶（蛋白凝胶）和热可逆凝胶（多糖凝胶）或易离水凝胶（豆腐）和难离水凝胶（果冻）。糖凝胶）或易离水凝胶（豆腐）和难离水凝胶（果冻）。 离浆：凝胶经过一段时间放置后，网格会逐渐收缩，并把离浆：凝胶经过一段时间放置后，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出来。网格中的水挤出来。 凝胶的重要性：很多食品是在凝胶状态下食用的；凝胶状凝胶的重要性：很多食品是在凝胶状态下食用的；凝胶状态食品的力学性质对其口感、风味起着决定的作用；研究和态食品的力学性质对其口感、风味起

15、着决定的作用；研究和改善食品的质地改善食品的质地(texture)，主要是研究凝胶状态物质的模型。，主要是研究凝胶状态物质的模型。第二节 食品流变学1 1、食品流变学概述、食品流变学概述 流变学流变学(rheology)：研究物质在力作用下变性或流动，以：研究物质在力作用下变性或流动，以及力的作用时间对变形的影响的科学。及力的作用时间对变形的影响的科学。 流变学的研究对象一般指：油脂、橡皮、淀粉、蛋白、流变学的研究对象一般指：油脂、橡皮、淀粉、蛋白、等力学性质介于固体和液体之间的物质。对这些物质的等力学性质介于固体和液体之间的物质。对这些物质的黏性、塑性、触变性、黏弹性等现象进行研究，从这些黏

16、性、塑性、触变性、黏弹性等现象进行研究，从这些物质的构造、组成上解释以上现象，找出其表现规律。物质的构造、组成上解释以上现象，找出其表现规律。第二节 食品流变学1 1、食品流变学概述、食品流变学概述 由于力学性质与食品的化学成分、分子构造、分子内结由于力学性质与食品的化学成分、分子构造、分子内结合状态、分子间结合状态、分散状态、以及组织构造有合状态、分子间结合状态、分散状态、以及组织构造有极大关系，因此流变学可以说是食品力学性质方面的物极大关系，因此流变学可以说是食品力学性质方面的物性理论。性理论。 食品流变学研究的对象是所有的食品和食品原材。食品流变学研究的对象是所有的食品和食品原材。 食品

17、流变学研究的目的是要解决实际食品加工中出现的食品流变学研究的目的是要解决实际食品加工中出现的各种问题各种问题 ，提高食品的品质和质量。，提高食品的品质和质量。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（1 1）应力与应变的概念）应力与应变的概念 应力应力(stress)：单位面积所承受的作：单位面积所承受的作用力用力 正应力：受力面积与施力方向垂直正应力：受力面积与施力方向垂直 剪应力剪应力(shear stress)：受力面积与施力方向互相正交：受力面积与施力方向互相正交 应变应变(strain)：外力作用下不产生位移时，几何形状和尺寸的：外力作用下不产生位移时，几何形状和尺寸的变化（

18、形变）。变化（形变）。 剪切应变剪切应变(shear strain)：在剪切应力作用下的形变。：在剪切应力作用下的形变。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（1 1）应力与应变的概念）应力与应变的概念 剪切速率：液体流动过程中，剪切应变与所需时间之比为剪切速率：液体流动过程中，剪切应变与所需时间之比为剪切速率，也称为应变速率或速率梯度，单位为剪切速率，也称为应变速率或速率梯度，单位为s-1。 对于流体而言，内部某一点的剪切速率又可以表述为该点对于流体而言，内部某一点的剪切速率又可以表述为该点的即时速度与该点形变的截面尺寸的比值，即的即时速度与该点形变的截面尺寸的比值，即s-1 。第

19、二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念(viscosity) 流体在流动时，阻碍流体流动的性质称为黏性。流体在流动时，阻碍流体流动的性质称为黏性。黏性黏性是是表征流体流动性质的指标。表征流体流动性质的指标。 黏性产生的原因黏性产生的原因：从微观上讲就是流体受力作用，其质：从微观上讲就是流体受力作用，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。分子运动和分子引力。 黏性的大小用黏度（或称黏性率、黏性系数）来表示。黏性的大小用黏度（或称黏性率、黏性系数）来表示。 根据变形的方式，黏度

20、可以分为剪切黏度、延伸黏度和根据变形的方式，黏度可以分为剪切黏度、延伸黏度和体积黏度。体积黏度。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 牛顿流动状态方程：描述流体的应力与应变的关系，由牛顿流动状态方程：描述流体的应力与应变的关系，由于液体受剪切应力作用，变形表现为流动，即剪切速率于液体受剪切应力作用，变形表现为流动，即剪切速率的大小，因此流动状态方程表述为：的大小，因此流动状态方程表述为： 式中式中为剪切应力；为剪切应力；为剪切应力与剪切速率之间的比例为剪切应力与剪切速率之间的比例系 数 ， 表 示 液 体 流动的 阻 力 大 小 ， 被 定 义 为

21、黏 度系 数 ， 表 示 液 体 流动的 阻 力 大 小 ， 被 定 义 为 黏 度(viscosity)。黏度的倒数。黏度的倒数称为称为流度流度(fluidity)。 黏度的值等于流体在剪切速率为黏度的值等于流体在剪切速率为1 s-1时所产生的剪切力，时所产生的剪切力，单位是单位是Pas（泊），常用单位有厘泊（泊），常用单位有厘泊(cP)。 第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 非牛顿流动状态方程：自然界中的液体，多不符合牛顿非牛顿流动状态方程：自然界中的液体，多不符合牛顿流体定律，其流动状态方程可由经验公式表示。流体定律，其流动状态方程可由经验公

22、式表示。 式中式中k为黏性常数，与液体浓度有关，也称浓度系数；为黏性常数，与液体浓度有关，也称浓度系数；n为流态特性指数。为流态特性指数。 令令 ，则，则 。 为表观黏度为表观黏度(apparent viscosity)。不但与。不但与 k 和和 n 有关，有关，还是剪切速率的函数，即为液体在某一定流速下的黏度。还是剪切速率的函数，即为液体在某一定流速下的黏度。 第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（2 2）黏度的概念）黏度的概念 对实际的许多流体，当施加应力时不会产生流动，需要对实际的许多流体，当施加应力时不会产生流动，需要将应力将应力增大到某一个定值增大到某一个定值0后，液体才

23、开始流动。因此后，液体才开始流动。因此流动状态方程又进一步被表述为：流动状态方程又进一步被表述为： 式中式中0为屈服应力为屈服应力(yield value)。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（3 3）流体的分类）流体的分类牛顿流体牛顿流体(n=1)假塑性流体假塑性流体(0n1)塑性流体塑性流体(0 0)触变性流体触变性流体胶变性流体胶变性流体液体液体宾汉流体宾汉流体非宾汉流体非宾汉流体第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（4 4）牛顿流体）牛顿流体 凡是符合牛顿流动状态方程的液体凡是符合牛顿流动状态方程的液体( (n=1)=1)，即应力与剪切，即应力与剪切速率成正比

24、的流体（黏度不随剪切速率的变化而变化），速率成正比的流体（黏度不随剪切速率的变化而变化），称为牛顿流体。称为牛顿流体。 特点：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不随剪切速率特点：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。的变化而变化。 理想的牛顿流体没有弹性，不可压缩，各向同性，所以理想的牛顿流体没有弹性，不可压缩，各向同性，所以自然界中是不存在牛顿流体的。自然界中是不存在牛顿流体的。水、液糖、酒、油等可水、液糖、酒、油等可近似为牛顿流体。近似为牛顿流体。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（5 5）假塑性流体假塑性流体(pseudoplastic flow) 流动状态方

25、程中，当流动状态方程中，当0n1时，即表观黏度随剪切应力或剪时，即表观黏度随剪切应力或剪切速率的增大而增大时，称为切速率的增大而增大时，称为胀塑性流体胀塑性流体，也称为，也称为剪切剪切增稠流体增稠流体。 特点：特点：无屈服应力，即应力应变曲线通过坐标原点；随无屈服应力，即应力应变曲线通过坐标原点；随着剪切流速的增加，表观黏度增加。着剪切流速的增加，表观黏度增加。液体食品中胀塑液体食品中胀塑性流体不很多，性流体不很多，比较典型的是生比较典型的是生淀粉糊。淀粉糊。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性关于剪切稀化的解释：关于剪切稀化的解释： 胶体粒子间结合力的变化：对于比较稠密的分散系统

26、粒胶体粒子间结合力的变化：对于比较稠密的分散系统粒子，分子间的弱结合力使它们之间形成网架构造，当液子，分子间的弱结合力使它们之间形成网架构造，当液体受剪切应力作用时，会破坏或增强网架构造，从而表体受剪切应力作用时，会破坏或增强网架构造，从而表现黏度降低或增加。现黏度降低或增加。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性关于关于剪切稀化的解释剪切稀化的解释： 胶体粒子的变形：液体中的链状巨大的高分子胶体粒子，胶体粒子的变形：液体中的链状巨大的高分子胶体粒子，在静止或低流速时，互相勾挂缠结，黏度较大。但当流在静止或低流速时，互相勾挂缠结，黏度较大。但当流速增大时（剪切应力作用），使得比较散乱

27、的链状粒子速增大时（剪切应力作用），使得比较散乱的链状粒子滚动旋转而收缩成团，减少了互相的勾挂，黏度降低。滚动旋转而收缩成团，减少了互相的勾挂，黏度降低。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性关于剪切增稠流体的解释：关于剪切增稠流体的解释： 胀容现象：当施加应力较小时，由于水的滑动和流动作胀容现象：当施加应力较小时，由于水的滑动和流动作用，胶体糊表现出的黏性阻力较小。可是如果用力搅动，用，胶体糊表现出的黏性阻力较小。可是如果用力搅动，那么处于致密排列的粒子就会成为多孔隙的疏松排列构那么处于致密排列的粒子就会成为多孔隙的疏松排列构造造, ,原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙、粒子与粒

28、原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙、粒子与粒子间的黏性阻力就会骤然增加，甚至失去流动的性质。子间的黏性阻力就会骤然增加，甚至失去流动的性质。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（7 7）塑性流体塑性流体(plastic flow) 塑性流动是指流动特性曲线不通过原点的流动。食品液体塑性流动是指流动特性曲线不通过原点的流动。食品液体中，有许多在小的应力作用时并不发生流动，表现出固体中，有许多在小的应力作用时并不发生流动，表现出固体那样弹性性质，当应力超过某一界限值那样弹性性质，当应力超过某一界限值0时才开始流动。时才开始流动。 特点：有屈服应力，即应力应变曲线不通过坐标原点。特点：

29、有屈服应力，即应力应变曲线不通过坐标原点。 宾汉流体宾汉流体非宾汉流体非宾汉流体第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（8 8）触变性流体触变性流体(thixotropy) 又称摇溶性流体，当液体在振动、又称摇溶性流体，当液体在振动、搅拌、摇动时，其黏性减少，流搅拌、摇动时，其黏性减少，流动性增加，但静置一段时间后，动性增加，但静置一段时间后，流动又变得困难。流动又变得困难。 特点：振动、摇动流动性增加；特点：振动、摇动流动性增加；加载曲线在卸载曲线之上，并形加载曲线在卸载曲线之上，并形成了与流动时间有关的履历曲线成了与流动时间有关的履历曲线( (滞变回环）。滞变回环）。第二节 食品

30、流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（8 8）触变性流体触变性流体(thixotropy) 代表性的食品代表性的食品有西红柿调味酱、蛋黄酱、加糖炼乳等。有西红柿调味酱、蛋黄酱、加糖炼乳等。呈现触变现象的食品口感比较柔和爽口。呈现触变现象的食品口感比较柔和爽口。 机理：随着剪切应力的增加，粒子之间形成的结合构造机理：随着剪切应力的增加，粒子之间形成的结合构造受到破坏，因此黏性减少。但这些粒子间结合构造在停受到破坏，因此黏性减少。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，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曲线的下方，形成了剪

31、切速率减慢时的曲线在前次增加曲线的下方，形成了与流动时间有关的履历曲线与流动时间有关的履历曲线 。 第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（9 9）胶）胶变性流体变性流体(rheopexy) 胶变性流动与触变性流动相反，液体随着流动时间的增胶变性流动与触变性流动相反，液体随着流动时间的增加，变得越来越黏稠。加，变得越来越黏稠。 特点：振动、摇动流动性减弱；加载曲线在卸载曲线之特点：振动、摇动流动性减弱；加载曲线在卸载曲线之下，也能形成与流动时间有关的履历曲线下，也能形成与流动时间有关的履历曲线( (滞变回环）。滞变回环）。第二节 食品流变学2 2、食品的黏性、食品的黏性（9 9）胶）

32、胶变性流体变性流体(rheopexy) 当流速逐渐加大，达到最大值后，再逐渐减低流速，减当流速逐渐加大，达到最大值后，再逐渐减低流速，减低流速时的流动曲线反而在加大流速曲线的上方。这说低流速时的流动曲线反而在加大流速曲线的上方。这说明流动促进了液体粒子间构造的形成。明流动促进了液体粒子间构造的形成。 有这种现象的食品往往给人以黏稠的口感，如面团。有这种现象的食品往往给人以黏稠的口感，如面团。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（1 1）黏弹性基本概念）黏弹性基本概念 施加作用力，产生形变，去掉作用力，形变恢复施加作用力，产生形变，去掉作用力，形变恢复弹弹性性 施加作用力产生形

33、变后，去掉作用力不会恢复施加作用力产生形变后，去掉作用力不会恢复黏性黏性。 当施以作用力时，把既有弹性又有黏性的物体，称为黏当施以作用力时，把既有弹性又有黏性的物体，称为黏弹性物质或黏弹性体。弹性物质或黏弹性体。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（1 1）黏弹性基本概念）黏弹性基本概念 食品的力学性质由化学组成、分子构造、分子内结合、食品的力学性质由化学组成、分子构造、分子内结合、分子间结合、胶体组织、分散状态等因素决定。因此，分子间结合、胶体组织、分散状态等因素决定。因此，换句话说，通过测定食品的黏弹性就可以把握以上食品换句话说，通过测定食品的黏弹性就可以把握以上食品的状态

34、。的状态。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力应变曲线分析：应变曲线分析： A：脆性材料；：脆性材料；B：具有屈服点的韧性材料；：具有屈服点的韧性材料；C：不具有屈服点的韧性材料。：不具有屈服点的韧性材料。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力应变曲线分析：应变曲线分析： A. 宏观应变：是指平均应变范围为大于原子间距离的有限宏观应变：是指平均应变范围为大于原子间距离的有限尺寸场合下的应变。尺寸场合下的应变。B. 微观应变：是指应变尺寸范围为原子距离数量级的应变。微观应变：是指应变尺寸范围为原子距离数量级的应变。C. 压缩强

35、度：物质所能承受的最大压缩应力，即试验时试压缩强度：物质所能承受的最大压缩应力，即试验时试样能承受的最大荷重和与试料的最初断面积之比。样能承受的最大荷重和与试料的最初断面积之比。D. 弹性率：在弹性极限范围内，应力和应变之比。弹性率：在弹性极限范围内，应力和应变之比。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力应变曲线分析：应变曲线分析： E. 屈服点屈服点(yield point)：当载荷增加，应力达到最大值后，：当载荷增加，应力达到最大值后，应力不再增加，而应变依然增加时的应力。应力不再增加，而应变依然增加时的应力。F. 屈服强度（弹性极限）：应变和应力之间的线

36、性关系，屈服强度（弹性极限）：应变和应力之间的线性关系，在有限范围内不再保持时的应力点的应力。在有限范围内不再保持时的应力点的应力。H. 生物屈服点：生物屈服点：应力应变曲线中，应力开始减少或应变不应力应变曲线中，应力开始减少或应变不再随应力变化的点。一般生鲜食品都具有生物屈服点，在再随应力变化的点。一般生鲜食品都具有生物屈服点，在此点处，物质的细胞构造开始受到破坏。此点处，物质的细胞构造开始受到破坏。G. 破断点破断点：在应力：在应力应变曲线上，当作用力引起物质破碎应变曲线上，当作用力引起物质破碎或断裂的点。或断裂的点。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力

37、应变曲线分析：应变曲线分析： H. 脆性断裂：屈服点与断裂点几乎一致的断裂情况。脆性断裂：屈服点与断裂点几乎一致的断裂情况。I. 延性断裂：指塑性变形之后的断裂。延性断裂：指塑性变形之后的断裂。J. 断裂能：应力在断裂前所作的功。表示应力断裂能：应力在断裂前所作的功。表示应力应变曲线与应变曲线与横坐标包围的面积。横坐标包围的面积。K. 刚度刚度：当变形未超过弹性极限时，应力：当变形未超过弹性极限时，应力应变曲线的斜率。应变曲线的斜率。L. 弹性：物质受力后恢复原形的性质。弹性：物质受力后恢复原形的性质。M. 塑性：物质受力后产生永久变形的性质。塑性：物质受力后产生永久变形的性质。第二节 食品流

38、变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力应变曲线分析：应变曲线分析： N. 弹性度：物质在去掉外力作用后，弹性变形和总变形量弹性度：物质在去掉外力作用后，弹性变形和总变形量之比。弹性度之比。弹性度=Se/(Sp+Se)。O. 强度：物质承受施加外力的能力。强度：物质承受施加外力的能力。 P. 坚韧性坚韧性(强韧性强韧性)：使物质达到破断时所需要做的功。：使物质达到破断时所需要做的功。Q. 弹性能：物质以弹性变形形式保存的能量，为应力弹性能：物质以弹性变形形式保存的能量，为应力应应变曲线上直线部分与横轴所包围的面积，或回弹曲线与横变曲线上直线部分与横轴所包围的面积，或回弹曲线与

39、横轴所包围的面积。轴所包围的面积。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（2 2）应力）应力应变曲线分析：应变曲线分析： R. 力学滞后：在载荷的加除过程中物质吸收的能量，它等力学滞后：在载荷的加除过程中物质吸收的能量，它等于应力于应力应变曲线与回路曲线中包围部分的面积。力学滞应变曲线与回路曲线中包围部分的面积。力学滞后表示能量的损耗，也就是物质在变形过程中转化为热能后表示能量的损耗，也就是物质在变形过程中转化为热能损失的性质。损失的性质。S. 应力松弛：应力松弛：试料在瞬时变形后，并保持变形时，应力随试料在瞬时变形后，并保持变形时，应力随时间经过而消失的过程。时间经过而消失的过

40、程。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（3 3）弹性变形：）弹性变形： A. 杨氏模量：物体受正应力作用产生轴向的变形称为拉伸杨氏模量：物体受正应力作用产生轴向的变形称为拉伸变形，表示拉伸变形的弹性模量称为杨氏模量。根据胡克变形，表示拉伸变形的弹性模量称为杨氏模量。根据胡克定律定律 = E ，比例系数，比例系数E即为杨氏模量，由于即为杨氏模量，由于无量纲，所无量纲，所以杨氏模量的单位与以杨氏模量的单位与的单位相同，为的单位相同，为N/m2或或Pa。 样品样品杨氏模量杨氏模量(Pa)小麦面团小麦面团105琼胶、明胶琼胶、明胶105106意大利干挂面意大利干挂面1011第二节

41、食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（3 3）弹性变形：）弹性变形： B.泊松比：表现弹性拉伸变形的物性参数，即物体受力发泊松比：表现弹性拉伸变形的物性参数，即物体受力发生形变时，横向应变与纵向应变的比值。根据物体不同，生形变时，横向应变与纵向应变的比值。根据物体不同，泊松比的取值在泊松比的取值在0 0.5之间。之间。 样品样品泊松比泊松比小麦粉面团小麦粉面团0.50切达干酪切达干酪0.50明胶（水分明胶（水分80%）0.50马铃薯马铃薯0.49苹果苹果0.37面包中心部面包中心部0第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（4 4）黏弹性体的特点：）黏弹性体的特点： A.

42、曳丝性曳丝性(thread forming property)：是物体黏性和弹性双：是物体黏性和弹性双重性质的表现。将直径为重性质的表现。将直径为1 mm的玻璃棒浸入液体的玻璃棒浸入液体1 cm，然，然后再以后再以5 cm/s的速度提起，用液体丝在断掉前可拉出的程度的速度提起，用液体丝在断掉前可拉出的程度表示曳丝性的大小。表示曳丝性的大小。 发酵豆种类发酵豆种类曳丝距离曳丝距离(cm)大豆大豆100 150小豆小豆5 10 菜豆菜豆20 30豌豆豌豆20 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（4 4）黏弹性体的特点：）黏弹性体的特点： B. 维森伯格效果维森伯格效果(Weiss

43、enberg effect)：将某些液体放入圆桶：将某些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，可观察到液体会缠绕玻璃棒而上，在棒周围形或容器时，可观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液柱。成隆起于液面的冢状液柱。 原因：由于液体具有的弹性，使得棒在旋转时，缠绕在原因：由于液体具有的弹性，使得棒在旋转时，缠绕在棒上的液体将周围的液体不断拉向中心，而内部的液体则棒上的液体将周围的液体不断拉向中心，而内部的液体则把拉向中心的液体向上顶，而形成了沿棒而上的现象。把拉向中心的液体向上顶，而形成了沿棒而

44、上的现象。 应用：只有具有弹性的液体才会出现，可用于判断食品应用：只有具有弹性的液体才会出现，可用于判断食品液体的结构组织情况。黏度大的液体旋转时，棒周围的液液体的结构组织情况。黏度大的液体旋转时，棒周围的液体会在离心力作用下凹下。体会在离心力作用下凹下。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（5 5）黏弹性的基本力学方程：）黏弹性的基本力学方程：l 建立力学模型的目的，可使复杂的黏弹性体流变问题得建立力学模型的目的，可使复杂的黏弹性体流变问题得到简化，并使之归纳为可以用数学公式表示的规律，从中搞到简化，并使之归纳为可以用数学公式表示的规律，从中搞清楚控制或测定其流变性质的方法

45、。清楚控制或测定其流变性质的方法。 虎克模型虎克模型阻尼模型阻尼模型滑块模型滑块模型麦克斯韦模型麦克斯韦模型开尔芬开尔芬-沃格特模型沃格特模型四要素模型四要素模型多要素模型多要素模型 组合组合第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： l 用静态测定法用静态测定法(static method)所揭示的物体的黏弹性质，所揭示的物体的黏弹性质，如拉伸（压缩）测试所得到的弹性率，蠕变性质的滞后时如拉伸（压缩）测试所得到的弹性率，蠕变性质的滞后时间、蠕变柔量，松弛弹性的应力松弛时间等。间、蠕变柔量，松弛弹性的应力松

46、弛时间等。 基本流变特性参数测定法基本流变特性参数测定法应力松弛实验应力松弛实验蠕变实验蠕变实验滞变曲线滞变曲线双重剪切测定双重剪切测定测试测试方法方法拉力试验拉力试验套筒流动套筒流动平行板塑性计平行板塑性计第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： A. 基本流变特性参数特定法基本流变特性参数特定法 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： B. 应力松弛实验应力松弛实验 大米的米饭团进行应力松弛实验，发现大米的米饭

47、团进行应力松弛实验，发现口感柔软的米饭，应力松弛时间为口感柔软的米饭，应力松弛时间为68 s；当松弛时间达到当松弛时间达到1014 s时，口感较硬。时，口感较硬。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： C. 蠕变实验：蠕变实验：l 给试验施以恒定应力，测定应变随时间变化的情况。给试验施以恒定应力，测定应变随时间变化的情况。l 蠕变试验除了用于建立适当的流变模型外，它所得到的蠕变试验除了用于建立适当的流变模型外，它所得到的弹性滞后时间也是代表试样力学性质的重要指标。弹性滞后时间也是代表试样力学性质的重要指

48、标。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： D. 滞变曲线：测定试样在定速压缩和定速拉伸过程中，应滞变曲线：测定试样在定速压缩和定速拉伸过程中，应力随时间的变化曲线。力随时间的变化曲线。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（6 6）静黏弹性）静黏弹性(static viscoelasticity)： l 优点：简便、直观、操作方便等特点。优点：简便、直观、操作方便等特点。l 不足之处：不足之处： 测定时，由于力的大小方向不变，所以对易流动的物测定时，由于力的大小方向不变，所以对易流动的

49、物质，流动会持续下去，很难测得它的弹性。质，流动会持续下去，很难测得它的弹性。 对于弹性突出，流动性不明显的物质，测定要花费很对于弹性突出，流动性不明显的物质，测定要花费很长时间，而且食品物料还易会发生生化和化学变化。长时间，而且食品物料还易会发生生化和化学变化。 测定所要求的阶跃应变，或瞬时加载，实际上都不好测定所要求的阶跃应变，或瞬时加载，实际上都不好操作。往往当变形较大时，会超出线性变化范围，引起操作。往往当变形较大时，会超出线性变化范围，引起模型与实际的误差较大。模型与实际的误差较大。第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（7 7）动黏弹性）动黏弹性(dynamic vi

50、scoelasticity)： l 给黏弹性体施以振动，或施以周期变动的应力或应变时，给黏弹性体施以振动，或施以周期变动的应力或应变时，该黏弹性体所表现出的黏弹性质。该黏弹性体所表现出的黏弹性质。 正弦波应力应变试验（谐振动试验）正弦波应力应变试验（谐振动试验）共振试验共振试验脉冲振动试验脉冲振动试验测试测试方法方法第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（7 7）动黏弹性）动黏弹性(dynamic viscoelasticity)：谐振动试验谐振动试验l 对试样施加固定对试样施加固定频率和振幅的，以正频率和振幅的，以正弦波变化的作用力时，弦波变化的作用力时，通过其应变响应所反通过

51、其应变响应所反映出的流变性质。映出的流变性质。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性（7 7）动黏弹性）动黏弹性(dynamic viscoelasticity)：试试 样样 名名浓浓 度度 g/mLG dyn/cm2 G” dyn/cm2tg 大豆蛋白凝胶大豆蛋白凝胶（加热）（加热）166.0 1041.4 1040.232017.8 1043.8 1040.21大豆蛋白凝胶大豆蛋白凝胶（未加热）（未加热）163.2 1040.74 1040.232010.6 1042.2 104 0.21琼胶凝胶琼胶凝胶131.8 1045.8 1040.18卵白凝胶卵白凝胶1217.5

52、1045.4 1040.31第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性l 大豆蛋白凝胶的大豆蛋白凝胶的G和和G”，无论加热与否，都随浓度的，无论加热与否，都随浓度的增加而增加。但加热的凝胶比未加热凝胶数值几乎大增加而增加。但加热的凝胶比未加热凝胶数值几乎大2倍。倍。这说明加热促进了大豆蛋白变性，形成了较坚实的网格构这说明加热促进了大豆蛋白变性，形成了较坚实的网格构造。造。l tg值，未加热与加热的蛋白凝胶之间没有太显著差别。值，未加热与加热的蛋白凝胶之间没有太显著差别。这说明黏度不因加热改变很多，而网格构造与弹性关系甚这说明黏度不因加热改变很多，而网格构造与弹性关系甚大。大。l 琼胶

53、凝胶和卵白凝胶的弹性率比大豆蛋白的都大，说明琼胶凝胶和卵白凝胶的弹性率比大豆蛋白的都大，说明琼胶凝胶和卵白凝胶弹性较大。琼胶凝胶和卵白凝胶弹性较大。 第二节 食品流变学3 3、食品的黏弹性、食品的黏弹性l 关于动态测定的方法还很多，例如超声波脉冲法测定、关于动态测定的方法还很多，例如超声波脉冲法测定、打击振动法、电磁振动变换法、霍尔姆茨共振法等等。打击振动法、电磁振动变换法、霍尔姆茨共振法等等。l 对于固体食品的无损品质鉴定，振动的方法成为一种重对于固体食品的无损品质鉴定，振动的方法成为一种重要的手段。要的手段。 Company Logo第三章 食品质地学基础v 食品质地的概念食品质地的概念v

54、 食品质地的感官评价食品质地的感官评价v 食品质地的仪器测定食品质地的仪器测定v 质地评价仪器的选择质地评价仪器的选择第一节 食品质地的概念l 食品的质地（食品的质地（texturetexture）是与以下三方面感觉有关的物理）是与以下三方面感觉有关的物理性质。性质。用手或手指对食品的触摸感用手或手指对食品的触摸感; ;目视的外观感觉目视的外观感觉; ;口腔摄入时的综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、黏口腔摄入时的综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、黏稠、酥脆、滑爽等等。稠、酥脆、滑爽等等。 l 为了揭示质地的本质和更准确地描绘和控制食品质地，为了揭示质地的本质和更准确地描绘和控制食品质地，常用的方法

55、有：常用的方法有： 感官评价称为主观评价法。感官评价称为主观评价法。 仪器测定的方法也称为客观评价法。仪器测定的方法也称为客观评价法。 第二节 食品质地的感官评价l 食品的感官评价，主要是以消费者的嗜好为设定标准，食品的感官评价，主要是以消费者的嗜好为设定标准，通过由人组成的评审组，对食品观察品尝，并给以嗜好性通过由人组成的评审组，对食品观察品尝，并给以嗜好性能的评价。能的评价。 l 感官评价不仅仅是人的感觉器官对接触食品时各种刺激感官评价不仅仅是人的感觉器官对接触食品时各种刺激的感知，而且还有对这些刺激的记忆、对比、综合分析等的感知，而且还有对这些刺激的记忆、对比、综合分析等理解的过程。理解

56、的过程。第二节 食品质地的感官评价1. 感觉的种类感觉的种类感觉种类感觉种类感觉器官感觉器官感觉内容感觉内容1. 视觉视觉眼眼色、形、大小、光泽、动感色、形、大小、光泽、动感2. 听觉听觉耳耳音的大小、高低、咬碎音音的大小、高低、咬碎音3. 嗅觉嗅觉鼻鼻香气香气4. 味觉味觉舌舌酸、甜、咸、苦等酸、甜、咸、苦等5. 触觉触觉 *口齿感口齿感 牙齿牙齿弹力感、坚韧性、脆、硬、软弹力感、坚韧性、脆、硬、软*口舌感口舌感口腔、舌等口腔、舌等软硬、滑爽、粗细等软硬、滑爽、粗细等*温度感温度感口腔、舌等口腔、舌等冰、凉、热、烫冰、凉、热、烫6. 平衡感觉平衡感觉耳耳加速度感加速度感7. 固有感觉固有感觉

57、肌肉肌肉运动及用力感运动及用力感8. 内脏感觉内脏感觉内脏，体腔膜内脏，体腔膜饥饿干渴感饥饿干渴感第二节 食品质地的感官评价2. 感觉的敏感度感觉的敏感度 l 人的感觉敏感程度可以用人的感觉敏感程度可以用识别阈识别阈表示。所谓识别阈，就表示。所谓识别阈，就是人的感觉可以识别的两个不同程度刺激的最小差别。是人的感觉可以识别的两个不同程度刺激的最小差别。（1）味觉识别阈）味觉识别阈 上识别阈：由稀到浓上识别阈：由稀到浓 下识别阈：由浓到稀下识别阈：由浓到稀味代表物质味代表物质味道味道浓度浓度(mol/L)酒石酸酒石酸酸味酸味(110) 10-4食盐食盐咸味咸味(15) 10-2葡萄糖葡萄糖甜味甜味

58、(27) 10-2氯化奎宁氯化奎宁苦味苦味(220) 10-6第二节 食品质地的感官评价2. 感觉的敏感度感觉的敏感度 （2）触觉识别阈）触觉识别阈l 食品质地的判断，主要靠口腔的触觉进行感觉。通常口食品质地的判断，主要靠口腔的触觉进行感觉。通常口感的触觉可分为舌头、口唇为主的皮肤触觉和牙齿触觉。感的触觉可分为舌头、口唇为主的皮肤触觉和牙齿触觉。A、皮肤识别阈、皮肤识别阈两点识别阈两点识别阈压觉阈压觉阈皮肤触觉皮肤触觉识别阈识别阈痛觉阈痛觉阈距离距离(mm)压强压强(g/mm2)电流值电流值(A)第二节 食品质地的感官评价2. 感觉的敏感度感觉的敏感度 （2）触觉识别阈）触觉识别阈A、皮肤识别

59、阈、皮肤识别阈 两点识别阈：就是对皮肤或黏膜表面两点同时进行接触两点识别阈：就是对皮肤或黏膜表面两点同时进行接触刺激，当距离缩小到开始辩认不出两点位置区别时的尺寸。刺激，当距离缩小到开始辩认不出两点位置区别时的尺寸。 压觉阈值：用一根细毛，压迫某部位，把开始感到疼痛压觉阈值：用一根细毛，压迫某部位，把开始感到疼痛时的压强时的压强(g/mm2)称作这一部位的压觉阈值。称作这一部位的压觉阈值。 痛觉阈值：用微电流刺激某部位，当觉得有不快感时的痛觉阈值：用微电流刺激某部位，当觉得有不快感时的电流值。电流值。 第二节 食品质地的感官评价2. 感觉的敏感度感觉的敏感度 （2）触觉识别阈）触觉识别阈A、皮

60、肤识别阈、皮肤识别阈部位部位纵向纵向(mm)横向横向(mm)舌尖舌尖0.800.550.680.38嘴唇嘴唇1.450.961.151.15上颚上颚2.401.312.242.24舌表面舌表面4.872.463.243.24齿龈齿龈4.131.904.204.20颊黏膜颊黏膜8.576.208.608.60前额前额12.504.269.109.10前腕前腕19.0042.00指尖指尖1.800.20第二节 食品质地的感官评价2. 感觉的敏感度感觉的敏感度 （2）触觉识别阈）触觉识别阈B、牙齿的感知功能、牙齿的感知功能 在多数情况下，对食品质地的判断在多数情况下，对食品质地的判断是通过牙齿咀嚼过