农业物料第二章基本物理参数
农业物料学.
课程简介课程号： 13120310课程名称：生物物料学课程英文名称： Physical Propeties of Bio-Materials 周学时：1～1.5学时学分：1.5主要教学内容：绪论总述第一章基本物理参数第二章固体生物物料的流变特性第三章液体生物物料的流动特性第四章生物物料的流动力学特性第五章散粒物料的力学特性第六章生物物料的热学特性第七章生物物料的光学特性第八章生物物料的电学特性第九章生物物料的核磁共振， X 射线等反应特性选用教材或参考书：《 Physical Propeties of Bio-Materials 》《农业物料学》周祖锷，中国农业出版社， 1994 年 5 月教学大纲一、课程的教学目的和基本要求《生物物料学》是生物系统工程专业的重要专业基础平台课程之一。
它是运用近代物理学理论、技术和方法，研究农业物科物理性质以及各个物理因子和生物物料相互作用的一门边缘学科。
它是物理学、工程学科和生物学各学科之间的桥梁，也是生物系统工程学科的基础。
它的任务是为学生学习有关专业课以及今后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较牢固的生物物料物理特性基本理论研究基础。
通过本课程的学习，学生应掌握生物物料物理特性研究的基本理论、基本知识和基本技能，在分析问题和解决问题的能力上有所提高。
为了完成和达到《生物物料学》的教学任务和要求，在整个教学环节中，要特别注意培养学生的独立思考能力。
教学内容宜以物料物理特性研究为主线，加强机械学、热学、电学、光学、声学等等基本理论和基本知识的教学与训练。
使学生能牢固和熟练地掌握和应用它们。
只有掌握足够的基础知识，才能学好理论。
必须重视基本技能和实验技术的训练。
二、相关教学环节安排为实现大纲的基本要求，创造条件采用 CAI 、多媒体等先进教学手段。
本大纲的部分内容可以而且应该由学生通过自学、作业和练习等方法获得。
课堂讲授以解决重点、难点及关键问题为主，着重调动学生的思维积极性，指导学生自学。
第二章_第四节_固体农业物料的流变性质及其测定
1
主 要 内 容
一、力和变形的关系 二、弹性参数及其测定 三、粘弹性参数及其测定 四、模拟试验（了解）
2
固体农业物料流变性质的测定方法 : (1) 基本试验
(2) 模拟试验
基本试验
所测定的性质为物料本身所固有的，与样品的几何形 状、载荷状况或使用的仪器无关，例如弹性模量、泊松比、松弛 时间等。
的 0 / Er值计算而得，
流动参数
0t / 可从卸载曲线达到平衡后的曲线部分求
0
出。已知常值应力 和蠕变时间 t，则可从实验值
0t /
中
求出粘度 。
26
三、粘弹性参数及测定
延迟时间可由方程式 写成如下形式:
0
Er (1 e t / Tr ) (t )
农业物料的应力和应变关系实际上是随加载速率而变的。
22
三、粘弹性参数及测定
农产品在外力作用下，通过应变速率显示出它们存在这种
时效现象。因此，在评价农产品质量时，如肉的鲜嫩度、谷
粒的硬度、水果和蔬菜的结实度时，其压缩试验机在进行试 验期间必须保证提供不变的加载速率。否则当压头在任何给 定的位移时，随着加载速率的变化，力的读数也会起变化。
16
二、弹性参数及测定原理
赫芝在1896年提出了各向同性的两个弹性体彼此接触时
接触应力的求法。根据赫芝接触应力理论，用钢板对凸状
农产品加载时(见图b)，其试验物料的弹性模量可用下式计 算：
0.338K 1.5 F (1 2 ) 1 1 0.5 E ( ') 1.5 R R D
用直径为d的刚球对凸状农业物料加载（图b）时，可用 下式求出物料的弹性模量：
农业物料学复习要点
农业物料学复习要点绪论：农业物料学是指农业生产和加工的对象第一章基本物理参数1、形状指数：是把物体的实际形状和基本形状，如球体，圆等，进行比较的一个物理量。
物理意义：圆度是表示物体角棱的锐度，它表明物体在投影面内的实际形状和圆形之间的差异程度；球度是表示物体实际形状和球体之间的差异程度，它表示了以相同体积球体为基准的物体形状特征。
2、密度定义：物体每单位体积内所具有的质量。
密度的测量法：液浸法、（悬浮发、比重天平法、比重瓶法），气体置换法（压力比较法、定容级压缩法、定容积膨胀法、不定容积法），比重梯度管法。
3、孔隙率：松散物料空隙所占体积和整个物料所占体积之比。
E=n/n+1(n是孔隙比)4、农业物料含水量表示方法：湿基表示法是以农业物料为基准，干基表示法是以农业物料中固体干物质为准计算的。
湿基含水量表达式Mw=mw/(ms+mw)。
(mw物料中水的质量，ms物料中所所干物质的质量)干基含水量表达式Md=mw/ms。
第二章固体农业物料的流变特性1、粘弹性：应力和应变关系可能与应变速率及应变时间的饿、高阶微分有关，这种与时间相关而产生的特性。
2、建立流变模型满足条件：a模型必须能够预测任何应力—应变情况下的实际物料性质，b模型必须能够适应拉伸和压缩应力及其相对的应变，c在实际物料料中，当流变特性发生变化时必须能依据模型参数加以解释。
3、麦克斯韦模型中弹性元件和粘性原件串联而成；开尔文模型由弹性元件和粘性原件并联而成；伯格斯模型由弹簧、阻尼器和开尔文模型三种原件串联而成。
4、农产品力和变形关系：图中y点是生物屈服点，在y点以后，力不在增加甚至有时还减少，而变形却不断增加。
在一些农产品中，生物屈服点的存在标志这物料中细胞结构开始破裂。
生物屈服点可以出现在点LL以后的任何位置，LL处力和变形关系曲线开始偏离初始的线性区段，点LL称作弹性极限点。
图中R点称为破裂点，在这位置时物料在轴向载荷作用下产生破裂。
农业物料仓库管理制度
农业物料仓库管理制度第一章总则第一条为规范农业物料仓库管理，保障农业生产安全和物料使用效率，提高仓储运作效能，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于农业企业、农业合作社、农民专业合作社和其他从事农业生产的单位或个人。
第三条农业物料仓库应当按照国家有关规定建立，严格遵守相关法律法规，加强仓储作业管理，确保物料的安全使用。
第四条农业物料仓库管理应当以科学管理、合理配置物料为宗旨，保证物料的质量、安全和效率。
第五条农业物料仓库管理应当遵循“先进性、科学性、规范性、严谨性”的原则，不断改进管理水平和服务质量。
第六条农业物料仓库管理应当建立健全监督检查制度，定期开展自查自评和外部审核，完善管理要求。
第七条本管理制度所称“农业物料仓库”包括种子、化肥、农药、农业工具等相关物料的存储和管理。
第八条农业物料仓库管理人员应当具有相关专业知识和技能，经过培训合格并持有效证书。
第二章仓库设置第九条农业物料仓库的选址应当符合国家规定的安全间距要求，远离火灾源和污染源，环境整洁。
第十条农业物料仓库应当建设坚固耐用的仓库建筑，符合防火、防潮、防盗和防爆的要求。
第十一条农业物料仓库应当配备完备的安全设备，如消防器材、安全标识、应急救援设备等。
第十二条农业物料仓库应当对物料进行分类存储，按照不同类别采取相应措施进行分拣、仓储和管理。
第十三条农业物料仓库应当定期检查仓库设施设备，及时修缮更新，保证正常运营。
第十四条农业物料仓库应当保持清洁卫生，定期杀鼠、灭虫，防止病害传播。
第三章入库管理第十五条进入农业物料仓库的物料应当经过质检，合格后方可入库存储。
第十六条入库物料应当标明名称、规格、数量、生产日期等信息，并做好入库登记和存放位置标记。
第十七条入库管理人员应当对新进物料进行分类并按照规定放置，确保存储密度适中，便于取用。
第十八条入库物料应当进行定期检查，确保存储环境符合要求，及时处理问题物料。
第十九条入库物料的出入库管理应当按照规定程序进行记录，不得擅自调换或遗漏登记。
农业物料学考试必备word精品
第一章基本物理参数1物料形状和尺寸的表示和测定方法：图形比较法、用类似的几何体表示、形状指数、形状系数、轴向尺寸、粒径、曲率半径2、形状指数：是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个物理量。
3、圆度：是表示物体角棱的锐度，它表明物体在投影面内的实际形状和圆形之间的差异程度。
4、球度：表示物体实际形状和球体之间的差异程度。
5、粒径：是用来表示粒状或粉状物料的形状和尺寸的一种方法。
6、粒径可分为表示单个粒子的单一粒径和表示许多不同尺寸粒子组成的粒子群的平均粒径。
______7、粒度分布：是以粒子群的质量或粒子数的百分率计算的粒径频率分布曲线或累积分布曲线表示的。
8、容积密度：把试料装入已知体积的容器内，测量装入容器的物料质量，根据容器体积和物料质量求得的密度，一般用Pb表示。
9、粒子密度：根据物料实际体积和质量求出的密度，一般用Ps表示，简称密度。
10、真密度：又称固体密度，把试料仔细粉碎除去物料内部空洞所占体积求得的密度，一般用Pt表示。
11、物料密度测量方法：液浸法、气体置换法、比重梯度管法。
12、液浸法：悬浮法（适用于水果、蔬菜等较大物料）、比重天平法（适用于豌豆、大豆、玉米等较小物料）、比重瓶法（适用于谷粒、种子等脂类较高物料）［掌握前两种方法的计算公式］13、孔隙率：松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比。
14、孔隙比：孔隙体积与物料固体物质体积之比。
第二章固体农业物料的流变特性1、农业物料的流变特性是研究物料在外力作用下产生的变形和流动，以及载荷作用下的时效。
2、流变特性用应力、应变和时间三个参数表示。
3、弹性、粘性和塑性是用来描述农业物料流变特性的三种基本性质。
4、流变模型有三个基本元件，即弹性元件、粘性元件和塑性元件5、应力松弛：是指物料突然地变形到给定值并保持不变时，应力随时间变化的函数关系。
6、蠕变：是指物料突然地受到一个给定应力值并保持不变时，应变随时间变化的函数关系。
me农业物料资料
§1研究的意义农业物料——一般指：动植物产品、加工成品、半成品、以及与农业作业有关的土壤、肥料、农药等。
（即：产品和作业对象）意义：有利于正确的设计工艺与设备；质量的评估。
§2 农业物料的基本物理参数1.形状指数:是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个物理量。
2.圆度：是表示物体角棱的锐度。
圆度表示物体在投影面内的实际形状与理想圆的差异程度。
3.球度：表示物体的实际形状与球体之间的差异程度。
4.粒度分布：以粒子群的质量或粒子数的百分率计算的粒径频率分布曲线或积累分布曲线表示的。
5.孔隙率：松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比。
6.孔隙比:孔隙体积与物料固体物质体积之比。
7.农业物料含水率的2种表示方法:湿基法:是以农业物料质量为基准计算的。
干基法:是以农业物料中固体干物质为基准计算的。
8.平衡水分:农业物料的水分是随环境条件变化而变化的，不管是吸湿还是解吸最终达到平衡时的水分成为平衡水分。
9.水的活性:指物料在平衡水分时的环境相对湿度。
10.物料形状的表达方法（描述物料的外形的参数）: 图形比较法、用类似的几何体表示、形状指数、形状参数、轴向尺寸、粒径、曲率半径。
11. 粒径的表达:a. 单一粒径b.粒子群的平均粒径c.测定计算平均粒径的简易方法：Δ粗颗粒的平均粒径（可以一粒一粒的分拣）200n 6s 3>-------------=为颗粒个数，一般为密度为总质量，ρπρsn s sns M nMdΔ粉状物的平均粒径（可以用筛分法）=mis X d 1称为该物料的沉降速度。
@悬浮速度:如果流体以物料沉降速度向上运动，则物料颗粒会在某一水平上呈悬浮状态，把此流体的悬浮速度称为物料的悬浮速度。
*计算法确定物料的临界速度1. 球形物料的临界速度直径为d、密度为ρ的球形物料：质量为投影面积为当Re≤1时：C=24/Re,临界速度为当1 < Re < 1000 时，临界速度为当1000< Re < 200000 时：C=0.44 临界速度：2. 不规则形状物料的临界速度当Re<50时: C≈C球，d=de 。
农业物料学-第二章-2011-2012
S p de / dc
Sp —球度 de —与实际物体体积相等的球体的直径 dc —实际物体最小外接球直径或物体的 最大直径
S p di / dc
di —物体最大投影面中的最大内切圆直径 dc —物体最大投影面中的最小外接圆直径
S p (abc)1/ 3 / a d e / a
a, b, c—三维轴向尺寸（长度、宽度、厚度）
Electromagnetic Radiation Properties of Foods and Animal Materials, Mohsenin N.N. Gordon and Breach Science Publishers, Inc., New York, 1984
Physical Properties of Foods and Food Processing System, Lewis M.J., Ellis Horwood Ltd., Chichester(England), 1987 Engineering Properties of Foods, Rao M.A., Rizvi S.S.H., Marcel Dekker, Inc., New York, 1986 Thermal Processing of Bio-Materials, Tadeusz Kudra and Czeslaw Strumillo, Gordon and Breach Science Publishers, 1998 Physical Properties of Foods, Peleg M., Bagley E.B., AVI Publishing Company, Inc., Westport, Connecticut, 1981 Storage of cereal grains and their products (Fourth Edition), D. B. Sauer (Ed.), AOAC, St. Paul, MN., 1992
第一章 农业物料的基本物理特征-1
单位体积的表面积Sv是S与V的比值（体积比表面积），由：
S
=
as, a
d
2 a
=
xs2 ;
V
=
av,a
d
3 a
=
xv3
可得：
S v=
asv,a da
=
1 xsv
asv,a—物体的体面积形状系数，又称为比表面积形状系数 ； a ——投影面；
xsv ——物体的体面积尺寸。
对于球体：
所以：
马铃薯 1.38 0.876
胡萝卜 1.76 0.687
二 面积和体积
2 表面积的测量
（1）叶片表面积的测量 感光法、方格纸法、照相法、剪纸法、气流求积仪法、
统计法、机器视觉法等等
（2）水果表面积的测量 削条法、统计法、回转体法、
（3）鸡蛋表面积的测量
称重法：
S = KW m
K=4.56~5.07 m=0.66
二 农业物料学及其研究内容
1 农业物料学
农 业 物 料 学 也 称 为 农 业 物 料 物 理 特 性 （ Physical Properties of Agricultural Materials）是由农业工程 发展的需要发展起来的一门新学科。它是运用近现代物理 学理论、技木和方法，研究农业物料的物理性质以及各个 物理因子和农业物料相互作用的一门交叉学科。
长椭圆：
圆锥形：
垂直直径大于水平直径
朝顶端方向其尺寸逐渐变小
卵 形：
歪斜形：
鸡蛋形且柄端处较宽 连接柄端和顶端的轴线是倾斜的
倒卵形：
椭圆形： 倒转的卵形
接近于椭球体
平头形：
筋 形：
顶端和柄端两处是方形或扁平的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章基本物理参数第一节形状和尺寸一图形比较法：将物料的纵剖面和横剖面的形状与标准图形相比较以确定物料的形状。
常用术语：圆形、扁圆形、长椭圆、圆锥形、卵形、椭圆形、不对称、歪斜形、规则、不规则。
二．用类似的几何体表示根据物料形状，用相似规则几何体表示，利用其计算公式计算物料的体积和表面积。
利用实验方法确定实际体积和表面积后，可确定实际值与计算值之间的比例系数从而确定各种农产品典型形状的校正系数。
三．形状指数：是把物体的实际形状与基准形状进行比较的一个物理量；1.圆度比和圆度（roundness）：表示物体角棱的锐度，表明物体在投影面内的实际形状与圆形之间的差异程度。
2. 球度（sphericity）：表示物体实际形状与球体之间的差异程度。
四．形状系数：表示物体实际形状与球体之间的接近程度。
A 1、A 2、A 3 —物体在三个垂直平面内的投影面积；Ac —平均投影面积凸状物理论： 一般物料：根据K 或值可判别物料形状与球体间的差异。
π36132≤S V cA S 4=3321A A A A c ++=320321169V K V A c =⎪⎭⎫⎝⎛≥π21.1169310=⎪⎭⎫⎝⎛=πK 32V K A c =K/21.1=ϕ32VA K c =ϕ五．轴向尺寸：采用照片放大器或投影设备反映物料外形轮廓。
物料的三维尺寸分别用a、b、c表示。
三轴两两垂直但不一定相交。
尺寸、形状密不可分。
六．粒径：用于表示粒状、粉状物料的形状和尺寸（单个颗粒的粒径或由不同尺寸粒子组成的粒子群的平均粒径）的一种方法。
1.单一粒径：t s l 体密度2. 平均粒径名称计 算公 式物 理 意 义算术平均径 ??=n nd d /1单一粒径的算术平均径 几何平均径 n n d d d d /1212)(????=L Ln 个粒径的n 次方根 调和平均径 ??=)/(/3d n n d各粒径的调和平均值 面积长度平均径 ??=nd nd d /24表面积总和除以直径的总和 体面积平均径 ??=235/nd nd d全部粒子的体积除以总表面积重量平均径 ??=346/nd nd d 重量等于总重量，数目等于总总个数的等粒子粒径平均表面积径 ()2/127/??=nnd d将总表面积除以总个数，取其平方根 平均体积径 ()3/138/??=nnd d将总体积除以总个数，取其立方根 比表面积径 )/(6s d s ?=g由比表面积S 计算的粒径中 径 d 50 粒径分布的累积值为50%时的粒径 多数径d mod粒径分布中频率最高的粒径3.粒径计算方法： （1）粗颗粒平均粒径：（2）细粉平均粒径：调和平均径： 算术平均径：六．曲率半径：曲率半径主要影响物料的接触应力、变形、物料孔隙率、体积和密度等。
36nmd s s πr =∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=mi i i sd x d 11∑==mi i i s d x d 1)(（1）较大的水果和蔬菜的曲率半径：R —曲率半径—两固定测头间距 —固定测头与中间测头的高度差（2）较小物料的曲率半径可用经验公式近似确定：R —测定点的最小曲率半径R’—测定点的最大曲率半径 H —物料厚度 L —物料长度第二节 农业物料的密度及测量一 密度的定义1. 容积密度（Bulk density ）：物料质量与其所占容器体积之比。
2. 粒子密度(Particle density)：物料质量与物料实际体积(包括物料内部空洞)之比。
3. 真密度(True density)：物料质量与除去物料内部孔隙后的物料体积之比。
二 农业物料密度的测量1. 液浸法：将物料浸入容易浸润物料表面的液体中，测定物料排除液体的体积的方法求密度。
（一）悬浮法：（适用大块物料）—浸液密度— 物料密度 m ol —容器浸液质量之和m sl —容器、浸液和浸入物料质量之和 m s —物料质量AC BD 2H R ≈HL H R 24/22+='olsl ls s m m m -=r r l r s r（二）比重天平法: 利用分析天平或比重天平进行测试.a. 物料比重大于浸液比重b. 物料比重小于浸液比重m sl —物料在液体中质量 m s —物料和配重总质量 m o —配重质量m sl —物料和配重在液体中总质量 m ol —配重在液体中质量（三）比重瓶法（适用谷粒、种子等）浸液要求：物料几乎不吸收该浸液；表面张力小；浸液对物料无溶解作用；沸点高，比重、粘度几乎不变；比重小，如甲苯、四氯化碳等。
m w —比重瓶装满蒸馏水时总质量 m l —比重瓶装满浸液时总质量ρw —测量温度下的蒸馏水密度 ρl —浸液密度m o —比重瓶质量ms —比重瓶和物料质量之和msl —比重瓶、物料、浸液三者质量之和sls ls s m m m -=r r )()()(ol o sl s lo s sm m m m m m ----=r r )()()(s sl o l lo s s m m m m m m ----=r r ow wo l l m m m m --=r r )(2. 气体置换法（一）压力比较法：在物料放入气室前后，两气室压差保持不变（二）定容积压缩法：容器体积发生相同变化，分别测定气室中装与不装物料时的压差，从而测定物料体积。
)11()())(()()()(2102102010P P P V P P P P V V P P V V P V V V P P V P V V a a a s a s a s a a ∆-∆=∆-∆=∆+-=-+∆+=+V —测量室体积 P a —大气绝对压力 V 0—定压缩体积 —无物料时压差 V s —物料体积—有物料时压差 （三）不定容积法（定压法）：气室中装与不装物料时，均保证气室体积发生变化时的气室压差保持恒定。
V 1—无物料时达到给定压差时的容器体积变化量 V 2—有物料时达到给定压差时的容器体积变化量 —压力差3. 比重梯度法：原理：根据物料在有一定密度梯度的液柱中的位置并通过标定曲线来确定其密度仪器：比重计或标准浮子x —物料在液柱中的位置 y 、z —两个标准浮子的位置—两个标准浮子的密度三 农业物料密度的计算 1、已知物料组成成分2、已知物料组成成分体积占总体积的百分数rs —农业物料密度mi —各组成成分的质量占总质量的百分数ri —各组成成分的密度 V i —各组成成分体积占总体积的百分数1P ∆2P ∆PP P V V V P P V V V V P V V V P P V V V P V V as as a s a a ∆∆+-=∆+--+=-+∆+-+=+))(())(()())(()(21200100P ∆yz y x a b a s ---+=))((r r r r a r b r ∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=++++=ni i i nn s m m m m m 13322111////1r r r r r r L L ()∑==++++=ni i i n n s V V V V V 1332211r r r r r r L L第三节 孔隙率孔隙（空隙） ：物料间间隙孔隙率ε：物料孔隙体积与物料总体积之比孔隙比n ：物料孔隙体积与物料实际体积之比体积实体系数k ：物料实际体积与物料总体积之比孔隙率与物料形状、堆积或充填方式、物料尺寸分布、含水率、放置时间等因素有关。
孔隙率的测定：第四节 比面积和比表面积叶子、水果、蔬菜等的表面积直接反映其生长状况、产量、作业量大小及后期的热加工等的难易程度。
1、物料表面积及其测量测量方法：（1）接触晒映；（2）方格纸；（3）投影测量；（4）光遮断法；（5）气流求积仪；（6）剪纸称重；（7）函数关系式2、松散物料比表面积及测量 （1）透气法（2）涂层法m p p V V V +=εεε-=1n n n +=1εε-=+=111nk MRTV P =11MRTV V P =+)(21222112P P P V V -==ε%1001⨯+=dd w M M M 第五节 水分和活性水分和水活度：对物料的外观、风味、硬度、流动性、加工及贮藏性能有很大影响。
1、水分(moisture) 自由水(free water)、结合水(bound water)湿基含水率干基含水率 2. 含水量的测定 常压恒温烘干法：适用于不含有易热解和易挥发成分的物料。
减压烘干法：适用于含有易热解但不含易挥发性油的物料。
甲苯蒸馏法：适用于含有易挥发性油和干性油的物料。
3.水活度(water activity) 平衡水分(equilibrium moisture)：物料在某一环境条件下，经过无限长时间后所具有的水分。
水活度：指物料在平衡水分时的环境相对湿度(ERH ：environmental relative humidity)，即平衡相对湿度；也可表示为物料中水蒸汽压P 和相同温度条件下纯水蒸汽压P 0之比。
等温吸湿、解吸曲线 (sorption-desorption isotherms)：在给定温度下，以物料平衡含水量为纵坐标，以环境相对温度为横坐标所得的关系曲线。
在相同相对湿度下，平衡含水量：解吸 > 吸湿。
即物料的含水量不仅取决于平衡相对蒸汽压，%100⨯+=w s w w m m m M %100⨯=s w d m m M %1001⨯-=w w d M M M 100%1000⨯==⨯P P ERH a w而且与趋近平衡状态的方向有关。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。