食品物性学复习知识点

食品物性学复习知识点

一、名词解释

1、食品物性学:就是以食品(包括食品原料)为研究对象,研究其物理性质与

工程特性的一门科学。

2、内聚能:定义为1mol的聚集体汽化时所吸收的能量。

3、结晶态:分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序。

4、液晶态:分子间几何排列相当有序,接近于晶态分子排列,但就是具有一定

的流动性(如动植物细胞膜与一定条件下的脂肪)。

5、玻璃态:分子间的几何排列只有近程有序,而远程无序,即与液态分子排列

相似。

6、粒子凝胶:具有相互吸引趋势的离子随机发生碰撞会形成粒子团,当这个

粒子团再与另外的粒子团发生碰撞时又会形成更大的粒子团,最后形成一定的结构形态。

7、聚合物凝胶:就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。

8、黏性:就是表现流体流动性的指标,阻碍流体流动的性质。

9、牛顿流体:流动状态方程符合牛顿定律的流体统称为牛顿流体;非牛顿流

体:流动状态方程不符合牛顿定律,且流体的黏度不就是常数,它随剪切速率的变化而变化,这种流体称为非牛顿流体。

10、胀塑性流体:在非牛顿流动状态方程式中,如果1

也随着增大。

即随着剪切应力或流速的增大,则黏性食品的流变特性a

11、塑性流体:当作用在物质上的剪切应力大于极限值时开始流动,否则物质

就保持即时形状并停止流动,具有此性质的物质称为塑性流体。

12、触变性流体:指当液体在振动、搅拌、摇动时,其黏性减少,流动性增加,但

静置一段时间后,流动又变得困难的现象。

13、分散体系:就是指数微米以下,数纳米以上的微粒子在气体、液体或固体中

浮游悬浊的系统;在这一系统中,微粒子被称为分散相,分散的气体、固体或液体的介质被称为分散介质,也称连续相。

14、黏弹性食品:指既具有固体的弹性又具有液体的黏性这样两种特性的食

品。

15、泊松比:固体在受到轴向拉伸或压缩应力时,轴向会伸长或缩短产生轴向

应变,同时为了维持体积,径向也产生应变;对于一定的物质,其径向应变与轴向应变的比值往往就是一个常数,称为泊松比,记作u。

16、应力松弛:指试样瞬时变形后,在变形(应变)不变的情况下,试样内部的应

力随时间的延长而减少的过程;蠕变:与应力松弛相反,指把一定大小的力(应力)施加于黏弹性体时,物体的变形(应变)随时间的变化而逐渐增加的现象。

17、食品质构:ISO规定食品质构指用“力学的、触觉的、可能的话还包括视

觉的、听觉的方法能够感知的食品流变学特性的综合感觉。

18、颗粒密度:指颗粒组织结构完整情况下,颗粒质量与体积之比,颗粒体积包

括颗粒内部的空隙体积;表现密度:指材料质量与包含所有空隙(既有内部封闭的空隙,也有与外界相通的空隙)的材料体积之比;堆积密度:也称容积密度,指散粒体在自然堆放情况下的质量与体积之比。

19、堆积体的体积实体系数:指食品的实际体积与包含孔隙体积在内的食品

整个体积的比值;粒度分布:就是以粒子群的重量或粒子数百分率计算的粒径频率分布曲线或累积分布曲线表示的,就是食品与农产品物料分级的原始资料。

20、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

粒与细粒以及密度大与密度小会产生分离;这种现象称为离析,又称偏析。

21、食品的电特性:就是食品所具有的重要性质,在食品成分的检测分析及加

工过程中应用非常广泛,就是指食品材料在特定的条件下,处于电场中时自身所表现出的性质。

22、荧光现象:就是当一种波长的光能照射物体时,可以激发被照射物发出不

同于照射波波长的其她波长的光能;延迟发光现象:就是当用一种光波照射物体,在照射停止后,所激发的光仍能继续放射一段时间的现象。

二、选择、填空、判断

1、食品物性学包括:力学特性、流变学特性、质构、光学特性、介电特性与

热特性;食品物性学不仅包括对食品本身理化性质的分析研究,而且包括食品物性学对人的感官产生的所谓感觉性质的研究;食品物性学的研究内容:食品的力学性质、食品的热学性质、食品的电学性质、食品的光学性质。

2、食品形态主要包括液态与固态,有的食品含有大量气体;按照微观结构有

序性,分为结晶态、液晶态与玻璃态;按照力学特性,分为黏性体、弹性体、黏弹性体。

3、食品物性学特点:①就是一门牵涉多学科领域的科学,②就是一门实践性

比较强的科学,③就是一门新的体系尚未形成的科学。

4、物质的结构就是指物质的组成单元——原子或分子之间相互吸引与相互

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成为分子结构;分子之间的几何排列成为聚集态结构;高分子就是由许多小分子单元键合而成的长链分子;高分子链的近程结构又称一级结构,远程结构又称二级结构,高分子的聚集态结构又称三级结构或更高级结构。

5、键合力为主价力,非键合力为次级力;键合力包括共价键、离子键与金属键,

在食品中主要就是共价键与离子键;非键合力包括范德华力、氢键力、疏水键、空间力与排空力;范德华力包括静电力、诱导力与色散力;对于高聚物来说,分子链之间的次级力具有加与性,所以分子链间的次级力随分子量的增加而增大。

6、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

就是完全自由的,则这种高分子链成为自由联结链,它可采取的构象数将无穷多,且瞬息万变,这就是柔性高分子链的理想状态;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;高分子可能通过各种键能形成支化、交联与三维结构的高分子,其柔软性与溶解性都受到影响,甚至失去。

7、物质内部的质点(分子、原子、离子)在空间的排列情况可分为:近程有序、

远程有序;聚集态分类:气态、液态、结晶态、液晶态、玻璃态。

8、在热力学上,结晶态就是稳定的形态;结晶态食品:如脂肪;晶核生成就是结

晶过程的起点,分为均相成核与导相成核两种;液晶态分为热致型与溶致型两种;液晶态食品包括:淀粉、纤维素、壳聚糖等;玻璃态与液态主要区别在

于黏度,玻璃态黏度非常高,以至于阻碍了分子间的相对流动,在宏观上近似于固态,因此玻璃态也被称为非结晶态或过饱与液态,就是没有发生相变的固液转换;玻璃态从动力学上就是稳定的,但从热力学上就是不稳定的。

9、 玻璃化转变温度测定方法:差示扫描量热法、动态机械热分析法、Gordon-Taylor 经验公式法;食品中主要包括粒子凝胶与聚合物凝胶两种类型;在食品材料中,多糖分子与某些线形蛋白质分子可能形成聚合物凝胶;球状蛋白、脂肪晶体与乳化液滴等都可能形成粒子凝胶;多糖凝胶:淀粉、琼脂、海藻胶、卡拉胶、瓜儿豆胶、阿拉伯胶、还原胶、果胶等。

10、 体相水包括:滞化水、毛细管水与自由流动水三种;食品力学的中心就是食品流变学;食品流变学的基础就是流体力学与黏弹性理论,主要研究作用于物体上的应力与由此产生的应变规律,就是力、变形与时间的函数。

11、 黏性主要分为:剪切黏度、延伸黏度、体积黏度;应力的三种形式:(基本的受力—变形方式)简单拉伸、简单剪切、简单压缩;液体又可分为两大类:牛顿流体与非牛顿流体,具有弹性的黏性流体归属于塑性流体;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。

12、 典型的非牛顿流体按其黏度与时间的关系被分为两类:①非时变性流体:包括假塑性流体、胀塑性流体、塑性流体;②时变性流体:包括触变性流体、流凝性流体。

13、 黏性食品的流变特性:1-?=n a K εη(01,a η随ε的增大而减大,表现为剪切变稠。

14、 假塑性流体最主要的特征:表现黏度随着剪切应力或剪切速率的增大而减小,较大的剪切速率范围内,显示剪切变稀的性质;胀塑性流体最主要的特征:随着剪切应力或剪切速率的增大,黏度逐渐增加,显示剪切变稠的性质。

15、 剪切应力的极限值定义为屈服应力,使物体发生流动的最小应力;触变性流体的机理:随着剪切应力的增加,粒子之间形成的结构受到破坏,导致黏性减少,当作用力停止时粒子间结合构造的恢复需要一段时间;流凝性流体与胀塑性流体的区别在于:流凝性流体在撤去外力后缓慢恢复而胀塑性流体就是瞬时恢复的。

16、按照分散程度的高低,分散体系可分为如下三种:分子分散体系、胶体分

散体系、粗分散体系;黏弹性食品的流变特性分类:线性黏弹性与非线性黏弹性;食品物质的断裂形式可分为塑性断裂与脆性断裂;虎克定律:在弹性的极限范围内,物体的应变与应力的大小成正比,F=kd。

17、弹性变形可归纳为以下3种:①受正应力作用产生的轴向应变,②受表面

压力作用产生的体积应变,③受剪切压力作用产生的剪切应变;静态流变参数的实验方法:压缩实验、穿孔实验、挤出实验、弯曲与断裂实验、剪切实验;静态黏弹性测定的局限性:静态测定时,由于力的大小与方向不变,所以对易流动的物质,流动会持续下去,很难测定它的弹性;动态黏弹性:给黏弹性体施加于振动、或施以周期变动的应力或应变时黏弹性体所表现出的黏弹性质;动态黏弹性测定方法:正弦波应力应变试验(谐振动测定方法、共振实验、脉冲振动试验等。

18、食品质构的评价术语:①hardness:硬度,表示使物体变形所需要的力;②

cobesivenness:凝聚性,表示形成食品形态所需内部结合力的大小;③brittleness:酥脆性,表示破碎产品所需要的力;④chewiness:咀嚼性,表示把固态食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量,与硬度、凝聚性、弹性有关;⑤gumminess:胶粘性,表示把半固态食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量,与硬度、凝胶性有关;⑥viscosity:黏性,表示液态食品受外力作用流动时分子之间的阻力;⑦springiness:弹性,表示物体在外力作用下发生形变,当撤去外力后恢复原来状态的能力;⑧adhesiveness:黏附性,表示食品表面与其她物体(舌、牙、口腔)附着时,剥离它们所需要的力;⑨granularity:粒状性,表示食品中粒子的大小与形状;⑩conformation:组织性,表示食品中粒子的形状与方向;?moisture:湿润性,表示食品吸收或放出的水分;?fatness:油脂性,表示食品中脂肪的量及质。

19、食品质构的研究方法:主要包括感官检验与仪器测定两种,仪器测定方法

分为:基础力学测定法、半经验测定法与模拟测定法。

20、规则食品的长就是指食品平面投影图中的最大尺寸,宽就是指垂直于长

度方向的最大尺寸,厚则为垂直于长与宽方向的直线尺寸;边长为1的正立方体,其体积等于直径为1,24的圆球体积,所以1、24就就是推导出来的等

体积球直径;类球体通常用圆度、球度、曲率半径来定量描述;体积的测量方法:包括密度瓶法、台秤称量法、气体排除法。

21、食品内空隙包括三种类型:(封闭的内部空隙)封闭孔,(一端封闭,另一端与

外界相通)盲孔,(完全贯通食品的空隙)贯通孔;散粒物料一般具有以下特性:

①摩擦性,②流动性,③在一定范围内其形状随容器形状而变,④对挡护壁面

产生压力,⑤抗剪的能力取决于作用的垂直压力,⑥不能或不大能抵抗拉力,

⑦颗粒间存在间隙,可充填空气、水或胶质;⑧粉尘爆炸性。

22、散粒物体的摩擦角一般有四种:休止角、内摩擦角、壁面摩擦角与滑动摩

擦角;散粒体的变形包括结构变形与弹塑性变形两种基本形态;根据离析的机理,分为附着离析、填充离析与滚落离析三种形态。

23、一般来说热扩散系数就是根据比热容、热导率与密度计算而得,也可用实

验测量;差示扫描量热技术:(原理)在样品与参照物同时程序升温或降温并且保持两者温度相等的条件下,测量流入或流出样品与参照物的热量差与温度的关系;(组成)温度程序控制系统、测量系统、数据记录、处理与显示系统;透射电镜:接受透射电子成像,扫描电镜:接受二次电子成像。

三、简答

1、食品物性学研究目的:①了解食品与加工、烹饪有关的物理特性,②对食

品的感官评定与客观评价建立相关方法,③通过对食品物性的试验研究,可以了解食品的组织结构与生理生化变化的微观与宏观反映;④为快速无损检测食品品质提供理论依据,⑤为改善食品的风味、质地,发挥食品的嗜好功能提供科学依据;⑥为研究食品分子提供实验依据。

2、食品物性学的研究与发展:①食品物性学最早起源于对食品黏弹性理论

的研究,②本世纪随着面包制作工业化的发展,在欧美等国开始的,在二战后食品物性学迅速建立并发展起来;③在食品物性学中,发展最早的就是食品力学方面的研究;④食品力学的中心食品流变学。

3、玻璃化转变机理:(自由体积理论)①材料体积由两部分组成,一部分就是

被分子占据的体积,称为已占体积,另一部分就是未被占据的体积,有分子间的孔穴组成,称为自由体积;②自由体积给分子或分子链段的移动提供空间,

③当材料温度高于某一温度时,分子或分子链段有足够的能量与自由体积

空间用于构象调整甚至移动,宏观上表现为很高的弹性,称为橡胶态;④当材料温度低于某一温度时,自由体积显著减少,分子或分子链段没有足够的空间,其运动受到极大的限制甚至被冻结,宏观上表现为很高的硬脆性,称为玻璃态;⑤由玻璃态转变为橡胶态的温度称为玻璃化转变温度。

4、水具有低粘度与较好流动性的根本原因:①水分子团就是一种多孔隙的

动态结构,每个水分子在结构中稳定的时间仅在12

10 S左右;②在极短的时

间内,于其平衡位置振动与排列,并不断有水分子脱离与加入分子团。

5、水与非极性物质的相互作用:⑴由热力学可知,水与非极性物质混合时,将

增大水的界面自由能,使体系不稳定,为此,体系向着降低自由能的方向发展,减少水与非极性物质的接触面积,最终形成笼状结构;⑵由于蛋白质的非极性基团暴露于水中,在疏水性作用下,使蛋白质折叠,并将大部分疏水性残基隐藏在折叠结构内部;⑶疏水性作用被认为就是维持球状蛋白质的立体结构、生体膜稳定性的重要因素。

6、食品流变学的研究目的:⑴、食品流变学可用于对食品的半成品及成品的

质量控制,也可用于控制生产过程;⑵、食品加工中有许多操作都直接与流变学性质有关,如混合、搅拌、筛分、压榨、过滤、成型、喷雾等,研究与掌握加工对象的流变特性,就成了食品工程特性与单元操作的基础;⑶、流变学理论已经广泛应用于与加工有关的工艺设备设计开发;⑷、与感官评定相结合,定量地评定食品的品质,鉴定与预测顾客对某种食品就是否满意;⑸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,可用于食品产品货架期的预测,为研究食品分子论提供实验依据。

7、分散体系的一般特点:①分散体系中的分散介质与分散相都以各自独立

的状态存在,所以分散体系就是一个非平衡状态;②每个分散介质与分散相之间都存在着接触面,整个分散体系的两相接触面面积很大,体系处于不稳定状态。

8、食品的变形:(记图)L称弹性极限点:在弹性极限范围内,力与变形成正比,

比例系数称弹性模量;当去掉载荷后,试样马上恢复到原样;Y为屈服点:屈服点就是当载荷增加,应力达到最大值后,应力不再增加,而应变依然增加时

的应力点,达到屈服点后,食品材料的一部分结构单元被破坏,开始屈服并产生流动,发生屈服时所对应的应力称为屈服应力;超过屈服点后增加应变时应力并不明显增加,这个阶段称为塑性变形。继续增加应变,应力也随之增加,达到R点时,试样发生大规模破坏,R点称为断裂点,它所对应的应力称为断裂极限。

9、黏弹性的力学模型:(单要素模型)⑴、虎克模型:(代表弹性)虎克模型代表

完全体的力学表现,即加上载荷的瞬间同时发生相应的变形,变形大小与受力大小成正比;⑵、阻尼(黏壶)模型:(代表黏性)阻尼模型瞬时加载时,阻尼体即开始运动,当去载时,阻尼模型立刻停止运动,并保持其变形,没有弹性恢复;⑶、滑块模型:滑块模型不能独立地表示某种流变性质,它常与其它流变元件组合,表示有屈服应力存在。(记图)

10、食品质构的研究目的:①解释食品的组织与结构特性,②解释食品在贮

藏、加工、食用过程中发生的物质变化,③提高食品的品质及嗜好特性,

④为生产功能性好的食品提供理论依据,⑤明确食品物性的仪器测定与感

官检验的关系。

11、电特性在食品加工中的应用:⑴、电磁波应用:1~1000mm,微波,包括微波

加热、微波萃取、微波杀菌;0、78~1000um,红外线,红外线杀菌;200~400nm,紫外线,包括紫外杀菌、紫外保鲜;⑵、静电场应用:清洗净化、静电分离、改质、防腐、保鲜、干燥等;⑶、直流电应用:电深透、电泳、点浮选。12、微波加热的优点:①由于它对不吸收微波的玻璃、塑料等介质穿透性极好,

可使能量直接达到食品内部一定深度,所以只要选择适当的频率、电压,就

可以实现对容器内食品的迅速加热或大块食品的内部均匀加热;②微波可把能量直接传给食品内部,尤其就是食品内部的水,这就可使食品内的水分在极短时间内升温甚至汽化,大大加快干燥速度或使食品膨化。

13、利用光学特性对食品进行品质检测的优点:⑴、根据食品的力学性质可对

食品品质进行测定,但这些测定一般费工时,且多为破坏性测定,取样的食品往往受力或变形后不能再利用,所以在生产线上很难实现全面、迅速的检测;

⑵、反射光提供了食品表面特征的信息,如颜色、表面缺陷、病变与损伤等;

⑶、光的吸收与折射则就是食品内部结构组成、内部颜色与缺陷等信息的

载体;对食品光学性质的测定,最大优点就就是可以实现对食品快速、无破坏、无损伤检测。