食品物性学复习

食品物性学复习一、食品流变学特性1、流变学是研究物质的流动和变形的科学，主要研究作用在流体上的应力和由此产生的应变规律，是力、变形和时间的函数。

2、粘性食品分为两类：符合牛顿粘性定律的液体成为牛顿流体；不符合牛顿粘性定律的液体为非牛顿流体3、牛顿流体是指在受力后极易变形，且剪切应力与变形速率成正比的低粘性流体，粘度是一个不随流速而变化的常量。

二、食品的质构1、ISO 规定的食品的质构是指：力学的、触觉的、视觉的、听觉的方法能够感知的食品的流变学特性的综合感觉。

2、食品质构的特点：①质构是食品成分和组织结构所决定的物理性质②属于机械的和流变学的物理性质③不是单一性质，是多因素决定的复合性质④主要由食品与口腔、手等人体部位接触而感觉的⑤与气味、风味等化学反应无关⑥质构的客观测定结果用例、变形、时间的函数表示3、研究食品质构的目的：①解释食品的组织结构特性②解释食品在烹饪和加工过程中所发生的物理性质变化③提高食品的品质④为生产功能性好的食品提供理论依据⑤明确食品物性的一起测定和感官检验的关系4、食品质构的分类：机械特性；几何特性；其他特性5、质构分析：是让仪器模拟人的两次咀嚼动作，记录并描绘出力与时间的关系，并从中找出与人感官评定所对应的参数，又称“二次咀嚼测试” 。

三、食品的基本物理特征1、圆度：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2、食品的球度：表示物体实际形状和球体之间的差异程度3、两个计算题4、复水性：指粉末食品重新吸附水分的能力，在食品、医药、添加剂等领域也称速溶性。

复水性优劣可用以下四个指标评价：可湿性、下沉性、可溶性、可分散性。

5、散粒体的特征：摩擦性、流动性、形状随容器形状而变、对挡护壁面产生压力、颗粒之间存在间隙、抗剪切能力取决于所受的垂直压力、不能抵抗大力、粉尘爆炸性。

6散粒体的摩擦特性可以用壁面摩擦角、滑动摩擦角、休止角和內摩擦角来表述。

滑动摩擦角是反应物料与接触固体表面的摩擦性质，而休止角和內摩擦角则反应物体内在摩擦力。

7、离析：粒径差异大和重度不同的散粒混合物料，在给料、排料或者振动时，粗粒和细粒、密度大的和密度小的会产生分离，这种现象称为离析。

根据离析的机理，离析可分为：附着离析、填充离析和滚落离析。

8、产生自动分级的原因主要有：①散粒体具有液体性质，对分散在散粒体中的颗粒具有浮力作用，促使相对密度小的颗粒上浮②散粒体在受扰时较疏松，使小颗粒能向下运动以填补空隙③表面光滑的球形颗粒，在散粒体中所受阻力较小，容易向下运动，而粗糙颗粒或片状颗粒受阻大而留于上层。

四、食品热物性1、热导率既能反应食品固体成分的导热能力，又能反应孔隙的导热能力，称为有效热导率2、实际食品有多相、多孔组织结构的特点，对于实际食品的热导率估算，有若干模型：平行模型、垂直模型、交错模型、二元体系模型。

3、计算题五、食品电特性1、食品电特性在食品加工过程中有重要意义①食品加工的发展趋势：减少营养损失、充分利用资源、保留活性成分，因此需要新的加工技术和新加工原理，利用电特性开发新的加工方法可满足上述要求。

②用电测传感器的方法利用食品的特性，进行无损检测，可实现食品品控制精确化、食品加工自动化。

③食品电特性可广泛应用于加热、杀菌、干燥等耗能较高的领域，如电磁场处理、电磁波加工、电渗透脱水、脉冲电场杀菌④应用电磁场的生物效应来进行生鲜食品的水果、蔬菜、种子的保鲜。

2、电特性的主要参数食品电特性：指食品物料在特定条件下，处于电场中时自身所表现的性质。

食品与农产品电特性的变化主要表现：介电常数、电容、电阻、电导率等广义上分为：主动电特性和被动电特性3、食品具有电特性的原因：构成食品的分子或粒子，大都具有某种电荷的性质，食品及农产品的成分属于电介质，极性分子在交变电场的作用下发生极化，极化分子不断做趋向运动，分子间发生碰撞和摩擦。

4、食品电特性在食品加工过程中的应用4 个方面（静电场、电磁波、直流电场、交流电场）5、食品介电性能的产生原理和3 个主要介电常数根据导电性能的不同，物体可分为导体和非导体。

导体：电子导体和非电子导体。

电介质：电子收到很大束缚力不能自由运动（非导体）电荷重心：分子中电荷总的电效果，总可以用另一个电荷产生的效果来替代，这个等效点电荷的位子就是电荷重心。

极性分子：正负电荷重心不重合。

非极性分子：正负电荷重心重合电介质在电场中发生极化，三种类型：电子位移极化、原子极化、取向极化。

电子位移极化：非极性分子处在外电场中时，在电场力的作用下，本来处于重心重合的电子云发生了偏离，形成了电偶极子，称为电子位移极化。

高频电场中，只有电子位移极化有效，也称光学极化。

原子极化：构成分子的各原子或者原子团在外电场的作用下发生了便宜，从而产生的极化现象。

原子的偏移类似于弹性振动，也称红外极化取向极化：极性分子即使没有电场作用也有固有电矩，无电场时，由于分子不规则的热运动，使得固有电矩相互抵消；处于电场时，分子电矩会转向外电场方向，使得电介质在垂直于电场方向的两端面产生极化电荷。

（相对介电常数、相对介电损耗系数、介电损耗角）三者直接换算关系相对介电常数（£「’）:表示物料可能储存的电场能量，反应该物料提高电容器电容量能力- 一注：&是某种材料的实际介电常数，是该材料在真空中的介电常数C是某种材料为电介质时的电容器电容，是真空为电介质时的电容相对介电损耗因数仁r''）:两个电容型设备在并联情况下或异相相同电压下在电容末端测得两个电流矢量差，对该差值进行正切换算所得数值介电损耗角正切（tan ）:是指电介质在单位时间内每单位体积中，将电能转化为热能（以发热形式）而消耗的能量，是表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量水的介电常数很大，介电损耗系数小6介电损耗前提：平板电容器两极板间充以电介质，在高频电场作用下电介质被极化定义：极性分子在电场中不断地作取向运动，分子间发生碰撞和摩擦将消耗电能并转为热能，这种消耗称为介电损耗特征：随交变频率的提高及电场强度的增强而增大食品物质在电磁场中能量损失由两部分组成：第一部分：电导引起的电导损失，产生热量第二部分：极化运动产生的热损耗，称为介电损耗介电损耗用在电场中吸收的电能表示，计算公式为：Q=55.6X1012 E2 f 汀''Q――吸收能量（W/m3）; E――电场强度（V/m）; f ――电场频率（Hz）; 汀’’ ――相对介电损耗因数7、影响食品介电性能的4个主要因素（频率、温度、水分、组成）①、频率②、水分含量介电常数和介电损耗因数随含水量的增加而增加，自由水对介电性能影响大，结合水对介电性能影响大。

③、温度的影响本质为影响食品中：束缚水含量、自由水含量、离子传导性。

食品处于冻结状态时介电性能均很小，增加至熔化温度时，介电常数增加，介电损耗系数增加，当超过熔化温度是，介电常数和介电损耗因数都减小介电常数下降是因为：分子热运动加剧，降低了偶极子的定向排列度介电损耗因数下降是因为：材料的粘稠度下降，分子移动或转动的阻力下降④、食品成分的影响：盐在食品中主要以离子状态存在，在外电场作用下发生迁移，盐离子可降低水分子极化程度，介电常数下降，盐的增加使得介电损耗因数增加；碳水化合物：微波范围内，碳水化合物的介电性能很弱碳水化合物可通过氢键和羟基与水分子相互作用淀粉水溶液V蔗糖水溶液（蔗糖羟基比淀粉暴露的多）糊化淀粉〉未糊化淀粉（糊化淀粉对水分子束缚小）；蛋白质的介电性能与其氨基酸组成和环境pH有关，不同来源的蛋白质有不同的介电性，蛋白质吸附自由水越多，蛋白质的介电性能越高。

蛋白质变性其介电性能也发生变化，因此通过检测蛋白质的介电性能检测蛋白质是否发生变性及变性温度测定；脂肪：除了可以离子化的脂肪酸羧基外，脂肪在微波场中的介电性能非常弱。

脂肪是疏水性的，其含量增加可降低体系中的水分，进而降低体系介电性能8、温度对取向极化有两种相反的作用：一方面温度升高，分子间相互作用力减弱，使得偶极转动取向容易进行，极化加强（0度以下）另一方面，温度升高，分子热运动加强，对偶极的干扰增大，反而不利于偶极取向，极化减弱（0度以上）因此，在温度不太高时，前者占主要地位，随温度升高，介电常数增大，到一定温度范围，后者超过前者，介电常数随温度升高而减小9、电离辐射、微波加热、远红外加热原理及应用10、介电松弛定义：电介质在外电场作用（移去）后，从建立的瞬时极化状态达到新的平衡态的过程本质：反映分子运动的难易程度极化松弛时间（relaxation time）:极化时，由非极化状态到极化状态所需要的总时间（与极化机制密切相关，是造成介质材料存在介电损耗（介电耗散）的原因之一）特征频率：极化松弛时间的倒数影响介电松弛的因素：食品组成：淀粉、蛋白质、水、矿物质等。

不同的物质在电场中极化时间不同（介电松弛时间不同）电子极化＜原子极化＜取向极化食品材料存在不同类型的介电损耗或介电耗散11、（图示解释）频率小于一定值时，一切极化都有充分的时间完成，介电常数最大，能量损失最小；频率大于一定值时，仅能完成电子极化和原子极化，偶极子来不及取向调整（取向极化不没有足够时间完成），介电常数减小，介电损耗因数也减小12、介电常数随频率增加而减少的变化叫做耗散a耗散：与高分子链段偶极的取向运动相关，发生在几千赫兹以下B耗散：与高分子链上侧基等较小运动单元的受限运动有关，在数十千至数十兆赫兹间丫耗散：主要是水的取向运动引起的耗散，在微波频率范围内（300MHz~300GHZ。