第三章食品材料的热物理性质和水分的扩散系数PPT课件
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最新01-02第一章第2节-食品的物理特性ppt课件
2、组织状食品
组织状食品包括细胞状食品和纤维状食品。许多食品由动植 物体加工而成，这些动植物体都是由细胞组成的。所谓组织 是指有一定功能的大量同种细胞的组合体，或细胞产生物形 成具有一定构造的状态。
细胞状食品是指水果、蔬菜、食用菌等这些具有细胞组织特 点，并且细胞组织的性状与食品品质有密切关系的食品。
（2）持水力
持水力即保水性，是指肉在压榨、加热、切碎搅拌时， 保持水分的能力，或在向其中添加水分时的水合能力。
保水性的变化是肌肉在保藏过程中最显著的变化之一。 刚屠宰后的肉保水性很高，但几小时或者几十小时后， 就显著降低，然后随时间的推移而缓慢地增加。肌肉 在僵直期时，其保水性也大为降低；僵直期后，肉的 保水性增加。
一般含水率越高，则比热和冻结潜热越大；含脂肪率越 高，则比热和冻结潜热越小。
（二）固态与半固态食品
依据组织形态，固态和半固态食品又可分为凝胶状食品、组 织状食品、多孔状食品及粉体食品等。
1、凝胶状食品
胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结 构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体（在干凝胶中也 可以是气体），这种特殊的没有流动性的分散系称为凝胶 （如血凝胶、琼脂、明胶等）。凝胶放置过程中，逐渐脱水 成为干燥状态，称为干凝胶（如干粉丝等）。
纤维状食品是指由纤维状组织成分构成的食品，主要有畜肉、 鱼肉及纤维细胞比较发达的蔬菜（如芹菜、芦笋等）。
3、多孔状食品
所谓多孔状是指像面包、海绵蛋糕、饼干、馒头那样，有 大量空气分散在其中的状态。从分散体系的角度理解，可 认为多孔状食品是以固体或流动性较小的半固体为连续相， 气体为分散相的食品。
力学参数对应的 标准质地术语
标准食品质地量化值
硬度 脆度
食品物料的基本物性特征ppt课件
⑵台秤称量法
对于水果等相对较大体积的固体食品，可以用体积丈量中 的台秤称重法测定。先在台秤上称得食品分量为ms；再将一杯 充溢一定容量水的杯子称重，分量为m1；然后将食品沉没于水 中，与水和杯子一同称重，分量为m2。食品的密度Ps，水的密 度为P,食品的体积为vs ，那么:
vs =( m2 –m1)/ P
⑷由组分密度计算整体密度
从表3-2可以看到，粒状食品(除了脂肪，水和盐)主要成分的 密度在1.27～1.59g/cm３之间。所以许多农产品和食品的密度为 1.4～1. 5 g/cm3。
水和脂肪的密度与其他成分密度不同，因此，所含脂肪量或 水分量不同会影响食品密度。比如:牛乳的密度在很大程度上依赖 于脂肪含量;大豆主要成分是蛋白质(约34%)和淀粉(约34%)，同 时还含有较大量的脂肪(17％-19%)。
密度瓶内参与质量ms、体积为Vs的食品或农产品后，那么充 溢液体时的总质m2为:
那么体积Vs为：
食品密度：
液体如植物油、果汁和液态食品的真实密度也可以用一个密 度瓶来丈量。相对密度是液体密度与同温下水密度之比。密度随 温度变化很大，而相对密度的变化很小。丈量密度和相对密度时， 必需明确指出所用温度。
食品排出液体的体积(食品体积)
式中，第一个括号内的数值是密度瓶内液体的质量，第二 个括号内的数值是含有固态粒状食品时密度瓶内的液体的质 量。两个数量的差值是食品排出的液体的质量。排出液体的体 积就是食品的体积，等于液体的质量与其密度之比。每一个粒 状食品的体积等于食品总体积除以密度瓶内食品的粒数。
另一种简易丈量方法是，液体的体积和参与食品后的体积可 以从密度瓶上的刻度读取出来。参与食品后体积添加量就等于食 品的体积。
空气瓶〔罐〕的制造如下图。此方法可以用来丈量甘草、谷物、 果蔬等多种细小食品和农产品的孔隙率或体积。瓶由两个容器、衔 接纳和活塞构成。
七 食品热物性
7 食品热物性
一名词解释
1.热膨胀系数：一定压力下，单位温度变化所导致的体积变
化。
2.冻结膨胀压：结冰是从表面向中心发展的，表面的水分先
冻结成冰，内部水分因冻结而膨胀时受到外表层的阻挡，从而产生很高的内压，即冻结膨胀压。
3.比热容：单位质量的某物质，温度升高1度所吸收的能量。
4.热扩散系数：热导率与去密度、比热的乘积的比值。
二问答题
分析典型的DSC曲线
答：
当对样品和参照物加热初期，热流量没有发生变化，表明物质结构并没有发生变化；
当继续加热时，曲线突然下降，样品开始从环境中吸热，表明其结构发生了一定的变化。
当再继续加热时，样品出现了放热峰，随后又出现了吸热峰。
淀粉的老化是不可逆的，含直链淀粉的易老化，不易糊化；
含支链淀粉的易糊化，不易老化。
食品化学水课件
2016/10/8 2
重点 结合水及其分类；水分活度的定义及与温 度的关系；吸着等温线的含义。 难点 水分活度与微生物、化学反应、食品质构、 食品稳定性的关系；笼形水合物。
2016/10/8
3
水是以各种形态展现在人们面 前的丰富大自然的景象。
提起水的变化，真可说 是多彩多姿。
2016/10/8 4
2016/10/8
26
5 食品中水与非水成分的相互作用
结合水是样品在一定温度和低相对湿度下 的平衡水分含量； 高频电场对介电常数没有影响； 低温（-40℃或更低）下不能冻结； 不能作为外加溶质的溶剂； 在质子核磁共振实验中产生宽带； 处在溶质和其它非水物质的邻近位置。
2016/10/8 27
Chapter Two Water
2016/10/8
1
本章内容
水的功能 水和冰的物理性质 水分子和水分子的缔合； 冰和水的结构； 食品中水与非水成分的相互作用； Water activity and food stability (bilingual teaching)
水分活度与食品稳定性
5 食品中水与非水成分的相互作用
构成水(constitutional water)
结合最强的水，已成为非水物质的整体部分
邻近水(vicinal water)
占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位 置
多层水(multilayer water)
占有第一层中剩下位置及形成了邻近水外的几 层
5.5 水与能形成氢键的中性基团的相互作用 一般认为能形成氢键的溶质会促进（至少 不会破坏）纯水的正常结构。 溶质氢键部位的分布和定向在几何上与水 不相容时对水结构具有破坏作用，如尿 素——显著破坏效应。
重点 结合水及其分类；水分活度的定义及与温 度的关系；吸着等温线的含义。 难点 水分活度与微生物、化学反应、食品质构、 食品稳定性的关系；笼形水合物。
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水是以各种形态展现在人们面 前的丰富大自然的景象。
提起水的变化，真可说 是多彩多姿。
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5 食品中水与非水成分的相互作用
结合水是样品在一定温度和低相对湿度下 的平衡水分含量； 高频电场对介电常数没有影响； 低温（-40℃或更低）下不能冻结； 不能作为外加溶质的溶剂； 在质子核磁共振实验中产生宽带； 处在溶质和其它非水物质的邻近位置。
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Chapter Two Water
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本章内容
水的功能 水和冰的物理性质 水分子和水分子的缔合； 冰和水的结构； 食品中水与非水成分的相互作用； Water activity and food stability (bilingual teaching)
水分活度与食品稳定性
5 食品中水与非水成分的相互作用
构成水(constitutional water)
结合最强的水，已成为非水物质的整体部分
邻近水(vicinal water)
占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位 置
多层水(multilayer water)
占有第一层中剩下位置及形成了邻近水外的几 层
5.5 水与能形成氢键的中性基团的相互作用 一般认为能形成氢键的溶质会促进（至少 不会破坏）纯水的正常结构。 溶质氢键部位的分布和定向在几何上与水 不相容时对水结构具有破坏作用，如尿 素——显著破坏效应。
第三章-水热法PPT课件
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➢ 另外，物相的形成，粒径的大小、过溶剂热合成出的纳米粉末，能 够有效的避免表面羟基的存在，使得产物能稳 定存在。
➢ 作为反应物的盐的结晶水和反应生成的水，相 对于大大过量的有机溶剂，水的量小得可以忽 略。
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第二章 水热与溶剂热合成
主要内容
• 2.1 水热与溶剂热合成方法的发展 • 2.2 水热与溶剂热合成方法原理 • 2.3 水热与溶剂热合成工艺 • 2.4 水热与溶剂热合成方法应用实例
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水热合成方法的发展
➢ 最 早 采 用 水 热 法 制 备 材 料 的 是 1845 年 K.F. Eschafhautl以硅酸为原料在水热条件下制备石 英晶体
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溶剂热合成方法的发展
➢ 1985年，Bindy首次在“Nature”杂志上发表文 章报道了高压釜中利用非水溶剂合成沸石的方 法，拉开了溶剂热合成的序幕。
➢ 到目前为止，溶剂热合成法已得到很快的发 展，并在纳米材料制备中具有越来越重要的作 用。在溶剂热条件下，溶剂的物理化学性质如 密度、介电常数、粘度、分散作用等相互影 响，与通常条件下相差很大。
➢ 一些地质学家采用水热法制备得到了许多矿 物，到1900年已制备出约80种矿物，其中经鉴 定确定有石英，长石，硅灰石等
➢ 1900年以后，G.W. Morey和他的同事在华盛顿 地球物理实验室开始进行相平衡研究，建立了 水热合成理论，并研究了众多矿物系统。
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水热法一直主要用于地球科学研究，二战以后 才逐渐用于单晶生长等材料的制备领域，此后，随 着材料科学技术的发展，水热法在制备超细颗粒， 无机薄膜，微孔材料等方面都得到了广泛应用。
食品分析课件第三章 物理检测法
乳稠计
专用于测定牛乳相对密度，测量相对密度的范围 1.015~1.045，刻度有20℃/4℃和15℃/15℃两种，相对 密度d=(乳稠计读数/1000)+1.000。
（2）密度计法-测定相对密度
测定方法—被测样液混合均匀→沿内壁徐徐注入清洁 量筒中(避免起泡)→密度计洗净擦干，缓缓放入样液 中→直立静止后，轻按待其自然上升→再次静止并无 气泡冒出→读数，同时用温度计测量样液的温度。 如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。
疏介质，当入射角增大到某一角 度，使折射角=90°时，折射光 完全消失，只剩下反射光。
临界角α临 —发生全反射的
入射角（折射角=90°）
2.折光法测定原理
n1sinα1＝n2sinα临 1:样液 2:棱镜 sinα1＝ sin90 °=1 n2=棱镜的折射率,已知
只要测出临界角α临，就可求出样液
的折射率n1。
（1）密度瓶法-测定相对密度
带温度计的精密密度瓶
带毛细管的普通密度瓶
（1）密度瓶法-测定相对密度
测定原理—在一定温度下，同一密度瓶分别称取等 体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者之比即为 该样品溶液的相对密度。
测定方法—
密度瓶洗净→依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却→精
密称重m0 。
装满样液盖上瓶盖→20℃水浴内30min →用滤纸吸去支管
/毛细管标线上的样液，加盖→用滤纸把瓶外擦干→置天
平室内30min后称重m2。
弃去样液→密度瓶洗净→装满煮沸30min并冷却到20℃以
下的蒸馏水→同上操作→置天平室内30min后称重m1。
计算：
d20 20
m2 m1
m0 m0
d420d22000.99823
专用于测定牛乳相对密度，测量相对密度的范围 1.015~1.045，刻度有20℃/4℃和15℃/15℃两种，相对 密度d=(乳稠计读数/1000)+1.000。
（2）密度计法-测定相对密度
测定方法—被测样液混合均匀→沿内壁徐徐注入清洁 量筒中(避免起泡)→密度计洗净擦干，缓缓放入样液 中→直立静止后，轻按待其自然上升→再次静止并无 气泡冒出→读数，同时用温度计测量样液的温度。 如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。
疏介质，当入射角增大到某一角 度，使折射角=90°时，折射光 完全消失，只剩下反射光。
临界角α临 —发生全反射的
入射角（折射角=90°）
2.折光法测定原理
n1sinα1＝n2sinα临 1:样液 2:棱镜 sinα1＝ sin90 °=1 n2=棱镜的折射率,已知
只要测出临界角α临，就可求出样液
的折射率n1。
（1）密度瓶法-测定相对密度
带温度计的精密密度瓶
带毛细管的普通密度瓶
（1）密度瓶法-测定相对密度
测定原理—在一定温度下，同一密度瓶分别称取等 体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者之比即为 该样品溶液的相对密度。
测定方法—
密度瓶洗净→依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却→精
密称重m0 。
装满样液盖上瓶盖→20℃水浴内30min →用滤纸吸去支管
/毛细管标线上的样液，加盖→用滤纸把瓶外擦干→置天
平室内30min后称重m2。
弃去样液→密度瓶洗净→装满煮沸30min并冷却到20℃以
下的蒸馏水→同上操作→置天平室内30min后称重m1。
计算：
d20 20
m2 m1
m0 m0
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食品保藏课件 第三章-食品保藏中的品质变化
第三章 食品保藏过程中的品质变化
教学目标
了解食品在保藏过程中发生的各种品质变 化，重点掌握食品发生干耗的原因及其控 制措施、汁液流失和蛋白质冻结变性的机 理及其影响因素，熟悉食品品质变化的控 制措施。
精选ppt
1
食品在各种保藏过程中，受微生物、酶、 氧气、光线等因素的影响，会发生许多不 利的物理、化学、生物学及组织学变化， 导致其质量下降。食品的品质变化不仅因 保藏方法而异，而且与食品种类密切相关。
精选ppt
15
5．减少干耗的方法
良好的包装，如气密性包装或真空包装， 包冰衣， 使冷库温度低且稳定， 提高冷库的相对湿度 修建夹套式冷库
均是有效减少干耗的方法
精选ppt
16
二、汁液的流失
1．概念 冻结食品在冻结时或解冻后，会渐渐流出一
些液体来，这就是流失液。 流失液是由于冻结食品解冻时，冰晶融解产
，食品表面的水蒸气分压为pf (Pa)，与食品接触的空气的 水蒸气分压为pm (Pa)，那么下列关系式成立： W=βF( pf - pm)×9.8 (3-1)
式中，9.8为食品表面的蒸发系数或升华系数，kg/N。
β与F都是与食品本身有关的物理特性，因此对于
某个食品而言，它们是常数。
这就是说，干耗是由食品表面与其周围空气之间的水蒸气 压差来决定的，压差越大，则单位时间内的干耗也越大。
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5
2．干耗的方式 食品的干耗有两种方式，即自由干耗与包装
中的干耗。 自由干耗是指无包装的食品直接与空气接触
时产生的干耗。在此种情况下，由于始终存在 pf>pm的关系，故食品的干耗将持续不断地进行
下去。
包装中的干耗是指因包装中存在空气而引起的 干耗。由于包装与食品的间隙一般都比较小，其 中的空气吸湿能力有限，且作为冷却面的包装材 料的除湿能力也不如冷却设备。因此，包装中的 干耗要比自由干耗小得多。包装中的空隙越小， 则干耗越少。如果采用气密性包装，即可大大地 减少干耗。
教学目标
了解食品在保藏过程中发生的各种品质变 化，重点掌握食品发生干耗的原因及其控 制措施、汁液流失和蛋白质冻结变性的机 理及其影响因素，熟悉食品品质变化的控 制措施。
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1
食品在各种保藏过程中，受微生物、酶、 氧气、光线等因素的影响，会发生许多不 利的物理、化学、生物学及组织学变化， 导致其质量下降。食品的品质变化不仅因 保藏方法而异，而且与食品种类密切相关。
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5．减少干耗的方法
良好的包装，如气密性包装或真空包装， 包冰衣， 使冷库温度低且稳定， 提高冷库的相对湿度 修建夹套式冷库
均是有效减少干耗的方法
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二、汁液的流失
1．概念 冻结食品在冻结时或解冻后，会渐渐流出一
些液体来，这就是流失液。 流失液是由于冻结食品解冻时，冰晶融解产
，食品表面的水蒸气分压为pf (Pa)，与食品接触的空气的 水蒸气分压为pm (Pa)，那么下列关系式成立： W=βF( pf - pm)×9.8 (3-1)
式中，9.8为食品表面的蒸发系数或升华系数，kg/N。
β与F都是与食品本身有关的物理特性，因此对于
某个食品而言，它们是常数。
这就是说，干耗是由食品表面与其周围空气之间的水蒸气 压差来决定的，压差越大，则单位时间内的干耗也越大。
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2．干耗的方式 食品的干耗有两种方式，即自由干耗与包装
中的干耗。 自由干耗是指无包装的食品直接与空气接触
时产生的干耗。在此种情况下，由于始终存在 pf>pm的关系，故食品的干耗将持续不断地进行
下去。
包装中的干耗是指因包装中存在空气而引起的 干耗。由于包装与食品的间隙一般都比较小，其 中的空气吸湿能力有限，且作为冷却面的包装材 料的除湿能力也不如冷却设备。因此，包装中的 干耗要比自由干耗小得多。包装中的空隙越小， 则干耗越少。如果采用气密性包装，即可大大地 减少干耗。
食品化学——水
（二）绘制
等温吸湿曲线的绘制
高水分食品等温吸湿曲线
低水分食品等温吸湿曲线
（三）形状
等温吸湿曲线的形状
大多数食品的MSI 是S形。 水果、糖果和咖 啡提取物含有大量 糖和其他可溶性小 分子，而聚合物的 含量不高，呈J形。
（四）分区
Ⅰ区：Aw＝0-0.25
含水量：0-0.07gH2O/g干物 质，0-7％。
＋
H2 O
－
＋
－
H2O
…＋
H2O
－… ＋
H2O
－
静电相互作用 氢键
液态水的缔合结构
三维氢键： 氢键给体＝ 氢键受体
氢键数目最多
水的性质异常
液态水的缔合结构
液态水的结构模型 混合式模型 连续式模型 填隙式模型
(三) 固态水-冰
固态水的缔合结构
冰为晶体结构, 冰的基本结构单元是晶胞。
晶胞含４个水分子
(三) 测定方法 1 2 3 4
水分活度的测定方法
水分活度仪 扩散方法（恒定相对湿度平衡室法） 相对湿度传感器测定法 n2（溶质的摩尔数） 冰点降低法 =G×△Tt/1000Kt
G：溶剂的克数 △Tt：冰点降低 Kt：水的摩尔冰 点降低常数1.86
（四）Aw与非水组分及温度的关系 克劳休斯－克拉贝龙方程：
㏑Aw=-K△H/RT 样品一定和温度变化范围较 K=T-T′/ T′ 窄的情况下，Ｋ可看为常数 T:样品的绝对温度 T′:纯水蒸汽压＝样品蒸汽压时的温度 R:气体常数 H:纯水的摩尔蒸发热
Aw 与 非 水 组 分 及 温 度 的 关 系
T不变
含水量 非水组分
Aw
含水量不变
Ｔ↑
Aw↑
冰点以上，Aw决定因 素是温度和非水组分。 并主要受非水组分 （食品组成）影响。
食品化学 第三章食品中的水和冰 第三节 水分活度与吸湿等温曲线[精]
2.公式中的前两项，即aw=p/p0=ERH/100，是根据水分活度定义 给出的；而后两项是拉乌尔定律所确定的，其前提是稀溶液。所以前两项 和后两项之间也应该是近似的关系。
3.由于p/p0和n1/n1+n2，因此，aw的值在0～1之间。 二、测定方法
可以利用不同的方法对于食品中的水分活度进行测定：
a.冰点测定法：
样品的绝对温度纯水的蒸气压为样品蒸气压p时的绝对温度纯水的蒸气压为样品蒸气压p时的绝对温度k的直观意义是在达到同样水蒸气压时食品的温度比纯水温度高出的比值本质反映了食品中非水成分对水活性的影响
c.结合水不易结冰，由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子 得以在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织在冰冻后细胞结构往 往被体相水的冰晶所破坏，解冻后组织不同程度的崩溃；
aw=(Ax+By/(x+y) 其中：Ax：活度低的盐溶液活度；
By：活度高的盐溶液活度 x：使用B时的净增值； y：使用A时的净减值；
3.3.2 水分活度和温度的关系
上边对于水分活度定义及测定方法的叙述中，均强调了在一定的温度 下。也就是说温度对于水分活度的值有较大的影响。
物理化学中的克劳修斯-克拉贝龙方程精确表示了水分活度与绝对温度 （T）之间的关系：
Ⅲ区：自由水区，aw在0.8～0.99之间，物料最低含水量在0.14～0.33 g/g干物质，最高为20g/g干物质。这部分水是食品中与非水物质结合最不 牢固、最容易流动的水，也称为体相水。其蒸发焓基本上与纯水相同，既 可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。 在凝胶和细胞体系中，体相水以物理的方式被截留，其宏观流动性受到影 响，但它与稀盐溶液中水的性质相似。
三、滞后现象
所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等 温线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重 合，这种不重合性称为滞后现象，可用下页图表示。
3.由于p/p0和n1/n1+n2，因此，aw的值在0～1之间。 二、测定方法
可以利用不同的方法对于食品中的水分活度进行测定：
a.冰点测定法：
样品的绝对温度纯水的蒸气压为样品蒸气压p时的绝对温度纯水的蒸气压为样品蒸气压p时的绝对温度k的直观意义是在达到同样水蒸气压时食品的温度比纯水温度高出的比值本质反映了食品中非水成分对水活性的影响
c.结合水不易结冰，由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子 得以在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织在冰冻后细胞结构往 往被体相水的冰晶所破坏，解冻后组织不同程度的崩溃；
aw=(Ax+By/(x+y) 其中：Ax：活度低的盐溶液活度；
By：活度高的盐溶液活度 x：使用B时的净增值； y：使用A时的净减值；
3.3.2 水分活度和温度的关系
上边对于水分活度定义及测定方法的叙述中，均强调了在一定的温度 下。也就是说温度对于水分活度的值有较大的影响。
物理化学中的克劳修斯-克拉贝龙方程精确表示了水分活度与绝对温度 （T）之间的关系：
Ⅲ区：自由水区，aw在0.8～0.99之间，物料最低含水量在0.14～0.33 g/g干物质，最高为20g/g干物质。这部分水是食品中与非水物质结合最不 牢固、最容易流动的水，也称为体相水。其蒸发焓基本上与纯水相同，既 可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。 在凝胶和细胞体系中，体相水以物理的方式被截留，其宏观流动性受到影 响，但它与稀盐溶液中水的性质相似。
三、滞后现象
所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等 温线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重 合，这种不重合性称为滞后现象，可用下页图表示。