食品物性学-第四章液态食品物性.
物性学——精选推荐
食品物性学复习材料第一章：食品的主要形态与物理性质1、食品物性学是研究食品物理性质的一门科学。
2、食品形态微观结构按分子的聚集排列方式主要有三种类型：晶态、液态、气态，其外，还有两种过渡态，它们是玻璃态和液晶态。
各自特点：晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序;液态：分子间的几何排列只有近程有序（即在1-2分子层内排列有序)，而远程无序;气态：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序。
玻璃态（无定形）：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即与液态分子排列相同。
它与液态主要区别在于黏度。
玻璃态粘度非常高，以致阻碍分子间相对运动液晶态：分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子排列，但是具有一定的流动性(如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪)。
4、粒子凝胶：球状蛋白、脂肪晶体等5、分子分散体系是一种单相体系。
6、表面活性物质是由亲水性极性基团和疏水性非极性基团组成的，能使溶液表面张力降低的物质，具有稳定泡沫的作用。
蛋白质是很好的界面活性物质。
7、影响泡沫稳定的主要因素：气泡壁液体由于重力作用产生离液现象和液体蒸发，表面黏度和马兰高尼效果。
8、果胶作为细胞间质，与纤维素、半纤维素、糖蛋白一起发挥细胞壁的作用。
二、判断1、制作食品泡沫时，一般都是先打发泡，然后再添加糖，以使泡沫稳定。
三、名词解释1、离浆：凝胶经过一段时间放置，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出来，把这种现象称为离浆2、马兰高尼效果：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界面活性剂分子就会产生局部的减少，于是这些地方的表面张力就会比原来或周围其它地方的表面张力有所增大。
因此，表面张力小的部分就会被局部表面张力大的部分所吸引，企图恢复原来的状态。
这种现象称作马兰高尼效果。
四、简答与分析1、淀粉糊化过程中的粘度变化：淀粉糊化过程中的粘度变化颗粒代表支链淀粉，曲线代表直链淀粉答：天然淀粉是一种液晶态结构。
在过量水中加热时，淀粉颗粒吸水膨胀，使处于亚稳定的直链淀粉析出进入水相，并由螺旋结构伸展成线形结构。
食品物性学【精选文档】
绪论：1）食品的质量因素：营养特性、感官特性、安全性。
2）流变学：流变学( Rheology）是研究物质在力的作用下变形和流动的科学。
3）食品流变学：食品流变学是在流变学基础上发展起来的, 它以弹性力学和流体力学为基础，主要应用线性粘弹性理论, 研究食品在小变形范围内的粘弹性质及其变化规律，测量食品在特定形变情况下具有明确物理意义的流变响应。
食品流变学的研究对象是食品及其原料的力学性质。
(了解）通过对食品流变学特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，为产品配方、加工工艺、设备选型及质量控制等提供方便和依据。
4）其他几个性质稍作了解.第一章1)物质的结构：是指物质的组成单元（原子或分子）之间相互吸引和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称为分子结构,分子之间的几何排列称为聚集态结构。
食品物质：聚集态结构2)高聚物结构研究的内容：1 高分子链的结构：近程结构（一级结构）、远程结构（二级结构）;2 高分子的聚集态结构又称三级或更高级结构。
3)高分子内原子间与分子间相互作用：吸引力（键合原子之间的吸引力有键合力，非键合原子间、基团间和分子间的吸引力有范德华力、氢键和其他力。
）和推拒力（当原子间或分子间的距离很小时，由于内层电子的相互作用,呈现推拒力。
）键合力包括共价键、离子键和金属键。
在食品中,主要是共价键和离子键。
范德华力包括静电力、诱导力和色散力。
范德华力是永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。
作用距离0.26nm，作用能比化学键能小1一2个数量级。
氢键:它是极性很强的X一H键上的氢原子与另一个键上电负性很大的Y原子之间相互吸引而形成的（X一H…Y).氢键既有饱和性又有方向性.氢键的作用能为12一30kJ/mol氢键作用半径一般为0。
17一0。
20nm。
氢键可以在分子间形成,也可以在分子内形成。
疏水键并不是疏水基团之间存在引力，而是体系为了稳定自发的调整。
食品物性学(精品PPT)
1、组成的复杂性 多成分、多形态、易变性、有些有细胞结构。 2、多样性（从加工的角度看） 有初级产品：谷物、水果、蔬菜、肉类等等； 有一次加工的食品材料：油、面粉、奶粉、蛋粉 等等； 有半成品、成品：面团、面包、米饭等等。
食品的力学性质
力学性质包括食品在力的作用下产生变形、振动、流 动、破断等的规律，以及其与感官评价的关系。具体 体现 （1）食品的力学性质是食品感官评价的重要内容。对有 些食品，是决定品质好坏的主要指标。 （2）食品的力学性质与食品的生化变化、变质情况有着 密切的联系，通过力学性质的测定，可以把握食品的 以上品质变化。 （3）食品的力学性质与加工的关系也十分密切。
式中，I1、I2两种分子的电离能。 色散力的作用能一般为0.8一8kJ/mol。 范德华力是 永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱 和性。作用距离0.26nm，作用能比化学键能小1一2个 数量级。
氢键 它是极性很强的X一H键上的氢原子与另一个 键上电负性很大的Y原子之间相互吸引而形成 的(X一H…Y)。氢键既有饱和性又有方向性:X 一H只能与一个Y原子形成氢键,而且X一H一Y 要在同一直线上，氢键的作用能比化学键小得 多，但比范德华力大一些，为12一30kJ/mol, X, Y的电负性愈大，Y的半径愈小，则所形成 的氢键愈强，氢键作用半径一般为0.17一 0.20nm。氢键可以在分子间形成，也可以在 分子内形成，聚酸胺、纤维素和蛋白质等都有 分子间的氢键。
2.1.1.2.范德华力和其它介观力 非键合原子间和分子间的相互作用力包 括范德华力、氢键力和其他力。其中范 德华力包括静电力、诱导力和色散力。
(1)静电力是极性分子间的相互作用力，由极性 分子的永久偶极之间的静电相互作用所引起。 作用能为12~20kJ/mol，与分子偶极矩的大 小、分子间的距离和热力学温度之间的关系如 下:
第四章-食品物性：食品的流变特性
μ——塑性流体的稳定性系数； n——流动特性指数； σ0——屈服应力。
流动特性曲线不通过坐标原点!
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塑性流体的流动特性曲线：
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塑性流体分类
对于塑性流动来说，当应力超过σ0时： 流动特性符合牛顿流动规律的——宾汉流动； 不符合牛顿流动规律的流动——非宾汉塑性流动。
胀塑性流体：在非牛顿流体的流动状态方程中，如果1＜ n ＜∞，表观粘度随剪切速率的增大而增大， 表现为胀塑性流动的流体为胀塑性流体。胀 塑性流动也被称为剪切增稠流动。
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典型食品及现象
比较典型的胀塑性流体：生淀粉糊。
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塑性流体
塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时， 物质开始流动，否则，物质就保持即时形状 并停止流动。
剪应力的极限值定义为屈服应力，指使物体发生流动的 最小应力，用σ0表示。
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塑性流体的流动状态方程为:
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4.2.2 液态食品分散体系的流变特性
1 食品分散体系的分类
分散体系：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(即分散)的系统。
在这一系统中:
微粒子称为分散相；
分散的气体、液体或固体称为分散介质。
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食品物性学
食品物性学
食品物性学是食品科学的一个重要分支，它致力于研究食品的物
理性质和物理性能，以帮助开发、分析和评估食品质量和安全性。
食品物性研究通常集中在液体食品、固体食品和混合食品之间的
不同物理性质上。
其中一个重要的物性是流变特性，它涉及食物的流
动过程，以及它们在物理上如何发生改变。
例如，液体食品的流变特
性可以用来测量液体的粘度，以及它们在流动过程中的变化。
此外，
固体食品的流变特性也很重要，例如分析固体食品的硬度和口感。
其他重要的物性有流体动力学、热学、电学和营养学特性。
食品
中的流体动力学特性可以用来测量食物的流速、流动方式和混合情况。
热学特性涉及食物的温度和热量传输，以及这种传输如何影响食物的
质量和安全性。
此外，电学特性会影响食物的电解质在其中的分布，
从而影响食物的品质。
最后，营养物性可以用来研究食物中的营养成分，以确定哪些成分具有最大的营养价值。
总之，食品物性学是一个复杂和多样化的科学，通过对食品中不
同物性的研究，可以更好地理解食物的制作、保存和运输过程，确保
向消费者提供优质的食品。
ch03食品的物性测定
总结：低(于20 ℃,则)减高(于20 ℃,则)加
第1节 相对密度法
三、液态食品相对密度的测定方法 (二)密度计法 1.仪器
(2)锤度计(温度校正) 试
练习：
在15℃时观测某糖液A的锤度为29.00,则该糖液在标准温 度20℃时质量分数浓度(%)是多少？在40 ℃时糖锤度为多少 °Bχ？
第1节 相对密度法
(5)酒精度计：专用于测定酒精浓度, 其刻度是用已知酒精浓度的纯 酒精溶液来标度：温度以20℃为标准, 在蒸馏水中为0, 在1%的酒精 溶液中为1(即100mL酒精溶液中含乙醇1mL), 以此类推。故从酒精 计上可以直接读取酒精溶液的体积分数。 通常所说的酒精浓度, 是指20 ℃下的酒精溶液的体积分数 (即教 材中实际酒精含量) 。当测定温度不在20 ℃(标准温度)时, 应根据酒 精温度浓度校正表校正为20 ℃酒精的浓度。 例：酒精计在25 ℃测得某酒精溶液读数96.5%, 则实际酒精含量是多 少？(查表得96.35%)
三、液态食品相对密度的测定方法 (二)密度计法 1.仪器
(3)乳稠计 专用于测定牛乳相对密度的密度计, 是将相对密度减去1.000后 再乘以1000作为刻度, 以度(数字右上角标示“°”)表示, 其刻度范围 为15°~45° (即测量相对密度的范围1.015~1.045 )。 乳稠计按其标度方法不同分为两种：一种是按 20℃/4℃标定的, 另一种是按15 ℃ /15 ℃标定的。两者的关系是：后者读数是前者读 数加 2度, 即 15 20
第1节 相对密度法
三、液态食品相对密度的测定方法
(一)密度瓶法 3.测定方法 (2)蒸馏水对照试验
先把密度瓶洗干净, 再依次用乙醇、乙醚洗涤, 烘干并冷却后, 精密称重。装满样液盖上瓶盖, 置20℃水浴内浸0.5小时, 使内容物 的温度达到20℃, 用滤纸来吸去支管标线上的样液, 盖上侧管帽后 取出。用滤纸把瓶外擦干, 置天平室内30min后称重。将样液倾出, 洗净密度瓶, 装入煮沸30min并冷却到20℃以下的蒸馏水, 按上法操 作。测出同体积20℃蒸馏水的质量。
食品物性学习题(附答案)
一、名词1. 触变性：指当液体在振动、搅拌、摇动时粘性减少，流动性增加，但静置一段时间后，又变得不易流动的现象(45页)。
2. 应力松弛：指试样瞬时变形后，在变形不变情况下，试样内部的应力随时间的延长而减少的过程(72页)。
3. 蠕变：把一定大小的应力施加于粘弹性体时，物体的变形随时间的变化而逐渐增加的现象(72页)。
4. 食品感官检验：以心理学、生理学、统计学为基础，依靠人的感觉(视、听、触、味、嗅觉)对食品进行评价、测定或检验的方法(106页)。
5. 散粒体的离析：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，粗粒和细料以及密度大和密度小的会产生分离，这种现象称为离析(171页)。
7. 假塑性流动：非牛顿流体表观粘度随着剪切应力或剪切速率的增大而减少的流动(42页)。
8. 塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时，物质开始流动，否则，物质就保持即时形状并停止流动，具有这种性质的流体称为塑性流体(44页)。
9. 分辨阈：指感觉上能够分辨出刺激量的最小变化量(110页)。
10. 刺激阈：指能够分辨出感觉的最小刺激量(110页)。
11. 食品分散体系：(32页)第二章食品的主要形态与物理性质1. 构成物质的分子内原子之间的几何排列称为分子结构，分子之间的几何排列称为聚集态结构。
(4页)2. 食品材料的质构和流变性是其内部分子和原子间相互作用力的宏观表现。
键合原子间的吸收力有键合力；非键合原子间、基团间和分子间的吸收力有范德华力、氢键和其它作用力。
(5页)3. 键合力包括共价键、离子键和金属键，在食品中主要是共价键和离子键。
(5页)4. 蛋白质构象容易发生变化，是由于连接氨基酸的肽键键能较高。
5.范德华力包括静电力、诱导力和色散力。
永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。
静电力：极性分子间的相互作用力，由极性分子的永久偶极之间的静电相互作用引起。
诱导力：当极性分子与其它分子相互作用时，其它分子产生诱导偶极。
食品物性学第三、四章习题
一、填空题1.流变学(Rheology)是研究物质的_______和______的科学，它与物质的组织结构有密切关系。
2.食品流变学研究的对象是______。
食品物质种类繁多，为了研究方便，食品流变学把食品物质按形态简单分成______、______和______。
3.液体又可分为两大类。
符合牛顿粘性定律的液体称之为______流体；不符合牛顿豁性定律的液体称之为______流体。
把具有弹性的粘性流体归属于______流体。
4.粘性是表现流体______性质的指标。
阻碍流体流动的性质称为______。
5.有些液体在振动、搅拌、摇动时粘性减少，流动性增加，但静置一段时间后，又变得不易流动，这种性质称为______。
6.一般的食品不仅含有固体成分，而且还含有______和______。
食品属于______系统，也称______系。
7.分散体系是指数微米以下，数纳米以上的微粒子在气体、液体或固体中浮游悬浊(即分散)的系统。
在这一系统中，微粒子称为______相，分散的气体、液体或固体称为__________。
8.物体在外力作用下发生形变，撤去外力后恢复原来状态的性质称为______。
撤去外力后形变立即完全消失的弹性称为______弹性。
9.许多食品往往既表现弹性性质，又表现粘性性质，这种性质称为______。
10.麦克斯韦模型是由一个弹簧和一个粘壶______联组成的。
11.伏格特-开尔芬模型是由一个弹簧和一个粘壶______联组成。
12.常见的粘度计有______粘度计，______粘度计，______粘度计。
13.在测量粘弹性体的流变时，常用______进行一些静态测定。
14.给粘弹性体施以振动，或施以周期变动的应力或应变时，该粘弹性体所表现出的粘弹性质称为___________。
15.在动态粘弹性的测量中，当应力和应变很小时，各模量与时间呈______关系，而当应力和应变较大时，情况非常复杂，难以处理。
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质、粒子间流动的影响。 (4)改变粒子荷电性质引起的黏度效果。
稳定剂的影响
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、CMC(羧甲 基纤维素)外，用得较 多的就是胶类。
第四章 液态食品的物性
流动性 以水为分散介质
以分散物质的状态分类： 真溶液、 胶体溶液、 乳胶体
第一节 液体的稳定性 第二节 液态食品流变性质及测定 第三节 泡沫和气泡的形成和性质 第四节 液态食品的物理黏度与感官黏性
第一节 液体的稳定性
一、水的构造和分子团结构
（一）水分子的构造
氢原子与氧原子以共价键结合，
lim sp
c0 c
(二) 影响液体黏度的因素
分散相的浓度
分散相的影响
分散相黏度
影
分散相的形状
响 液
分散相的大小
体
黏
分散介质的影响
度
的
乳化剂的影响
因
素
稳定剂的影响
分散介质的影响
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。
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： (1)化学成份。它影响到粒子间的位能。 (2)乳化剂浓度及其对分散粒子分散程度(溶解度)
存在密度差 平移扩散运动
微细化的方法： 1.机械均质法
(1)高压型均质机：利用高压泵使牛奶产生很高压力，并 从很细小缝隙的阀中射出。通过缝隙的液流，由于很 高流速所产生的强烈剪切、碰撞作用，使脂肪球分裂 变小。
(2)离心式均质机：在离心分离机的上部有钜齿形凸起， 被分离的奶油在高速旋转通过中被击碎达到细化目的。
粒子表面由于吸附了不同程度的水分子， 其形成的水膜，对粒子间接近和凝聚起到所谓 立体阻碍作用，因此，称之为立体作用。
三、乳胶体的形成和稳定
(一)乳化与乳胶体的形成 一)乳化
所谓乳化，就是将水和油这样互不相溶的 液体激烈混合搅拌，使一方(分散相)变成微粒 分散到另一方(分散介质)中去的现象。
乳化所得到的分散系统称为乳浊液或乳胶 液。
2、比黏度 sp ：
sp
0 0
0
1 rel
1
3、换算黏度red ：
red
0 0c
sp
c
式中：C为浓度。上式表示每增加单位溶液浓 度，引起溶液黏度增加的比例。
4、特性黏度：
ln
0 lnrel
c
c
5、极限黏度或固有黏度 ：
ln
lim 0 lim lnrel
c0 c
c0 c
H.L.B.=7+11.7lg(MW/MO)
H.L.B.=7+11.7lg(MW/MO)
式中，MW：亲水基部分分子量，MO： 亲油基部分分子量。
当MW＞MO时，H.L.B.＞7，称为亲水 性乳化剂，MW＜MO时，H.L.B.＜7，称为 疏水性(或亲油性)乳化剂。
三)均质与乳化调制
均质与乳化调制的目的使得分散介质中悬浮 的分散相液滴微细化 ，防止乳浊液上浮、沉 淀和分层，从而得到比较稳定的乳浊液。
主要有以下几种方法： (1)转相温度乳化法 (2) D相乳化法 (3)极细乳化法 (4)多相乳浊液调制法
第二节 液态食品流变性质及测定
一、液态食品的一般流变特性
(一)黏度的表示方法 1、相对黏度：是指分散介质中，因加入了一
定量的分散相，而使黏度增加的比例。
rel
0
η溶液黏度 η0 分散介质黏度
η溶液黏度 η0 分散介质黏度
➢ 其它因素
由于水分子为极性分子，所以电场、磁场、红外线 等电磁波，都可能对水分子团的结构变化施加影响。
（五）功能性水
利用电磁场、远红外、压力场等处理方法， 改变水的分子团构造，就可能改变水的物性， 使其具有某些特殊性质，或具有新的功能， 把这样的水称为功能水。
功能性水的特征目前主要有以下几个方面。
二)乳化剂
把可以减少界面自由能的物质称为 界面活性剂，食品上也常称之为乳化剂。
乳化剂是分子中既有亲水基，又有 亲油基的物质。
常用的食用乳化剂： ➢ 天然乳化剂主要有卵黄、大豆鳞脂、乳蛋白的酪蛋白、
芥末粉等； ➢ 合成乳化剂主要有：脂肪酸蔗糖酯、单硬脂酸甘油酯
等。
表示乳化剂性能的指标是H.L.B值。它表示乳化剂 亲水性与亲油性的相对程度。H.L.B.值由下式求出：
键长为0.096nm，氧原子与2 个氢原子的结合角(键角)为 104.5。
水分子的构造
（二）水的分子团构造
水分子最大可以形成4个氢键结合。
（三）水分子团 的动态构造
水分子之间形 成的分子团是 一种动态构造。
（四）影响水分子团构造的因素
➢ 溶质的影响
(1)离子相互作用。 (2)疏水性相互作用。
(3)多价醇、糖的影响。
(1)pH值发生了变化。
(2)表面张力降低，产生了表面活性效果。
(3)黏度发生变化。
(4)氧化还原电位、氧的溶解度等发生改变。
二、溶液中粒子的稳定性
（一）位能曲线
判断粒子聚集难易的方法之一，是了解它的 位能曲线。
位能曲线是表示一个粒子的中心从无限远 向另一个粒子靠近时，所要作的功W和粒子中 心之间距离R的关系曲线。
(3)超声波振动均质机：利用20～25kHz的超声波振动使 牛奶脂肪球破碎。
15
体 积
频 10
度
5
未处理奶 超声波均质处理 离心式均质处理 高压型均质处理
0
2
4
6
脂肪球直径d(ℳm)
各种均质处理奶脂肪球粒径分布
2. 乳化调制法
通过配比2种以上的乳化剂，任意调整乳化液整 体的亲水亲油平衡度(H.L.B.)，从而得到所需要的性 能稳定的乳浊液。
二、液体食品流变性的测量
黏度的测定 – 毛细管黏度计— 测液体在毛细管里的流动
速度 – 落球式黏度计— 圆球在液体中落下的速度 – 回转式黏度计— 液体在同轴圆柱间对转动
的阻碍
一) 毛细管测定仪器 1、测定方法
毛细管黏度计多用来测定液体的相对黏度。也就是利 用已知黏度的标准液(通常为纯水)，通过对比标准 液和被测液的毛细管通过时间，求出被测液的黏度。
曲线某点斜率的相反数，表示在此位置粒 子间的作用力。
位能曲线的几种典型形式
+ 功W
+
W3 W4
W1
+
R
W2
功W
(a)
-
+
功W
R 功W
缓慢凝聚
R(b) 快速凝聚R--(c)
(d)
（二）粒子的荷电性质和互相作用
胶体粒子一般都带有一定的电荷。那么， 相同电荷粒子间的静电斥力，就成了维持系统 稳定的原因，称之为静电作用。