3第四章食品的流变特性21

23
5. 胶变性流动 ：

胶变性流动与触变性流动相反，即：液体随着流动时 间的增加，变得越来越黏稠。 特点：振动、搅拌、摇动流动性降低；加载曲线在卸 载曲线之下，并形成了与流动时间有关的履历曲线(滞 变回环） 。

胶变性流动的特性曲线为： 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。
CMC(羧甲基纤维素)外，用得较多的就是胶类。
36
3.液态食品流变性的测量
测量食品液体的黏度时，一定要针对 测定目的和被测对象的性质选择测定仪 器。 常见的测定方法有：
毛细管测定法 双圆筒回转式测定法 转子回转式测定法 锥板回转式测定法
37
一)毛细管测定的原理和测定仪器
1、测定原理
粒子。这些粒子多由链状巨大分子构成，在静止
或低流速时，互相勾挂缠结，黏度较大，显得黏
稠。但当流速增大时，也就是由于流层之间剪切 应力的作用，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，这就出现了黏 度降低。
13
剪切稀化概念图
14
胀塑性流体 ：
在非牛顿流动状态方程式中，如果1＜n＜ ∞，称为胀塑性流动。即：随着剪切应力或
这说明流动促进了液体粒子间构造的形成。因此，这 种现象也被称为逆触变现象。
有这种现象的食品往往给人以黏稠的口感。
24
（3）影响液体黏度的因素
温度的影响 影 响 液 体 粘 度 的 因 素 分散相的浓度 分散相的影响
分散相黏度
分散相的形状
分散介质的影响 乳化剂的影响 稳定剂的影响
分散相的大小
25
①温度的影响
a.胶体粒子间结合受剪切应力作用发生改变，
影响黏度的变化。这种解释认为，对于比较稠
密的分散系统粒子，当分子间的弱结合力使它
们之间形成网架构造时，会表现为黏度的增加。
当液体流动时，受剪切应力作用，这些网架构 造不断被破坏。
12
(2)胶体粒子变形，引起黏度的相对减少。有假塑
性流动性质的食品液体，大多含有高分子的胶体
为胀塑性液体。此时，n 越大，就说明胀塑性液体 就越偏离牛顿液体
K 称为浓度系数，数值与液体稠度或浓度有关。
因此与牛顿液体的黏度具有相同的物理特性，量 纲与黏度相似。
19
（3） 塑性流体 ：
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 现出固体那样弹性性质，当应力超过某一界限值σ0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。 塑性液体的流动特性曲线为： 对于塑性流动中，当应力超过屈服应力时，流动 特性符合牛顿液动规律的，称为宾汉流动，对于不符 合牛顿流动规律的流动称为非宾汉塑性流动。 把具有这两种流动特性的液体分别称为宾汉流体或非 宾汉流体。
35
⑤稳定剂的影响
稳定剂的添加，对分散介质的流变性质影响 很大。因此，它也影响全体液体的黏度。稳定 剂的添加可使牛顿液体变成非牛顿流体、塑性 流体或具有触变流动性质的流体。 食品中常用的稳定剂除明胶、琼脂(agar)、藻酸 盐 类 ( alginates)、 直 链 淀 粉 、 支 链 淀 粉 、
液体的粘度是温度的函数。在一般情况
下，温度每上升1℃，粘度减小5%-l0%。
粘度和温度的关系可以用Andrade方程表 示:
=A e
B
T
（4-8）
式中，T为热力学温度； A——常数； B——△H与R的比 值； △H——表面激发能； R——气体常数。
26
27
温度的黏度系数(α)，即温度变化1℃的变化



粘弹性的力学模型，掌握单要素和多要素模型；
应力松弛、蠕变实验 。
3
研究的方法和步骤：
首先把食品按其流变性质分成几大类，如：液态
食品、半固态食品和固态食品等；
然后再对每种类型的物质，建立起表现其流变性
质的力学模型；
从这些模型的分解、组合和解析，找出测定食品
力学性质的可靠方法；
从方法中得出有效控制食品品质(力学性质)的思
当具有对称的阻力时（球型），F＝1。一般F ＝0.41。
32
d.分散相的大小 分散相粒子的大小在0.7 30m之间，而 且乳浊液又非常稀时，粒子大小对黏度基本上 没有影响。当不超过0.5时，乳化剂吸附在粒
子表面引起容积的增加与使分散相黏度增加的
影响相互抵消。因此，当粒子径为数微米范围
时，粒子尺寸越小，相对黏度只有极小的增大。
20
S
n σ >σ 0，σ -σ 0=μ
21
（4）触变性流动（亦称摇溶性流动） ：
所谓触变性是指当液 体在振动、搅拌、摇动时， 其黏性减少，流动性增加， 但静臵一段时间后，流动 又变得困难的现象。 特点：振动、搅拌、摇动 流动性增加；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(滞变回环） 。
标准液和被测液的毛细管通过时间，求出被测
液的黏度。
R Pt
4
8LQt Pt t 4 0 R P0 t 0 P0 t 0 0 t0 8LQt
39
例题：
用毛细管粘度计测量葵花籽油的黏，采用50%浓
度的蔗糖溶液作为参考液，已知参考液25℃时的 密度为1227.4kg/m3，黏度为0.0126Pa· s，流过毛 细管上下刻度的时间是100s。根据实验结果（见 下表），(1)试用Andrade模型分析温度对黏度的
率，可根据下使计算：
（2 -1） = （ t t ） 1 2 1
28
②分散相的影响
a. 分散相浓度 对于分散相为球形固体粒子的液体，影响
其黏度的是分散相的浓度。根据流体动力学方
法，推导出如下公式：
r 1 0
式中，φ为分散相的体积分数，α为常数。 当分散相为理想的刚体球，且粒子间没有相 互作用时，取α值为2.5。
22
其机理可以认为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，形成了与流动时间有关的履历 曲线 。 代表性的食品有西红柿调味酱、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。
第四章 食品的流变特性
1
内容提要
本章主要介绍了食品流变学的定义及研
究目的，液态、固态、半固态食品的流 变特性，以及食品流变性质的测定方法
和食品流变学的应用。
2
重点难点

粘性流体的流变学基础理论，包括牛顿粘性定 律，牛顿流体、假塑性流体、胀塑性液体、宾 汉流体各自的特征； 液态食品分散体系的粘度表示方法以及影响液 态食品粘度的因素；
29
对于具有一定浓度的液体，也就是说，当 分散相粒子浓度较高，粒子之间的碰撞、凝聚、 聚合使得有效容积率有可能变化时，推导出如 下公式：
r(1+)2.5
式中，φ为分散相的体积分数。
30
b. 分散相黏度
对于分散相为液体的场合，当溶液流动时，
剪切力会使球状的分散相粒子发生旋转，因而
会引起内部的流动。这种流动的程度与分散相 的黏度有关。
16
造成胀塑性流动的机理解释：
胀容现象： 具有剪切增黏现象的液体，其胶体粒子一
般处于致密充填状态，是糊状液体。作为分散介质的 水，则充满在致密排列的粒子间隙。当施加应力较小， 缓慢流动时，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，那么处于致 密排列的粒子就会一下子被搅乱，成为多孔隙的疏松 排列构造。这时由于原来的水分再也不能填满粒子之 间的间隙、粒子与粒子没有了水层的滑动作用，因而 黏性阻力就会骤然增加，甚至失去流动的性质。因为 粒子在强烈地剪切作用下成为疏松排列结构，引起外 观体积增加，所以，称之为胀容现象。
速率与黏度的关系可用特性曲线表示：
基本符合牛顿流动的食品有水、液糖、酒、油等 。
7
②非牛顿流体

液体在流动过程中不符合牛顿流体定律的称为非 牛顿流体的流动。符合非牛顿流动的流体称为非 牛顿流体。 非牛顿流体流动状态方程主要有两种经验形式：
n n 1 k k
流速的增大，表观黏度a逐渐增大。符合胀
塑性流动规律的液体称为胀塑性液体。
特点：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。
15
胀塑性液体的流动特性曲线为：
n k
n 1
n 1
k k
n
液体食品中胀塑性流体不很多，比较典型的是生淀粉糊。
33
③分散介质的影响 对乳浊溶液黏度影响最大的当然是分散介 质本身的黏度。与分散介质本身黏度有关的 影响因素主要是其本身的流变性质、化学组
成、极性、pH以及电解质浓度等。
34
④乳化剂的影响
乳化剂对乳浊液黏度的影响主要有以下几方面： a. 化学成份。它影响到粒子间的位能。 b. 乳化剂浓度及其对分散粒子分散程度 (溶解度) 的影响。它还影响到乳浊液的状态。 c. 粒子吸附乳化剂形成的膜厚及其对粒子流变性 质、粒子间流动的影响。 d. 改变粒子荷电性质引起的黏度效果。
的液体称为假塑性液体。 特点：无屈服应力，即应力应变曲线通过坐标原点； 随着流速的增加，表观黏度减少。 把随着流速的增加，表观黏度减少的现象也称为 剪切稀化。
10
假塑性液体的流动特性曲线为：
n k
0 n 1
n k n 1 k
11
造成假塑性流动的机理主要有以下一些解释：