第二章食品物性学ppt课件.ppt

第二章第二章 食品物性学食品物性学2.12.22.32.42.5第二章第二章 食品物性学食品物性学2可编辑课件PPT第二章第二章 食品物性学食品物性学l食品的基本属性包括化学属性、生物学属性以及食品的基本属性包括化学属性、生物学属性以及物理属性。物理属性。l物理属性：主要指其力学、热学、电学、光学及物理属性：主要指其力学、热学、电学、光学及声学属性，主要反映食品及食品原料的热力学、声学属性，主要反映食品及食品原料的热力学、流变学、传热传质特性、外观及质构特性以及在流变学、传热传质特性、外观及质构特性以及在微波、电场、磁场作用下的表现。微波、电场、磁场作用下的表现。l作用：决定了其在加工和储藏环境下的物理变化作用：决定了其在加工和储藏环境下的物理变化规律以及食品在被消费和食用时的外观口感和消规律以及食品在被消费和食用时的外观口感和消费者的心理感受。费者的心理感受。3可编辑课件PPT2.1食品的力学性质食品的力学性质食食品品的的力力学学特特征征主主要要有有应应力力、变变形形和和时时间间三三要要素素。食食品品力力学学是是食食品品物物性性学学中中发发展展最最早早、研研究究最最为为深深入入的的性性质质，其其中中，食食品品流流变变特特性性和和食食品品质质构特性是力学研究较为成熟的核心内容。构特性是力学研究较为成熟的核心内容。流流变变学学（rheoiogy）是是研研究究物物体体在在力力的的作作用用下下变变形形与与流流动动的的科科学学；食食品品质质构构是是通通过过力力学学的的、触触觉觉的的、视视觉觉的的、听听觉觉的的方方法法能能够够感感知知的的食食品品流流变学特性的综合感觉。变学特性的综合感觉。4可编辑课件PPT2.1.1食品流变学的基本概念食品流变学的基本概念l1、黏度定义、黏度定义l 液液体体受受到到外外力力作作用用发发生生相相对对移移动动时时液液体体分分子子间间产产生生阻阻力力，导导致致液液体体无无法法顺顺畅畅流流动动，这这种种阻阻力力的大小就称为黏度。的大小就称为黏度。l黏度的度量方法黏度的度量方法2.1.1.1 2.1.1.1 液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念绝对黏度相对黏度 运动黏度 动力黏度赛氏黏度 恩氏黏度雷氏黏度5可编辑课件PPTl2、流体的分类、流体的分类lA、牛顿流体、牛顿流体l 在在外外力力作作用用下下即即能能流流动动的的流流体体并并且且流流动动的的速速度度梯梯度度与与所所加加的的剪剪切切应应力力的的大大小小成成正正比比，这这种种流体就叫做牛顿流体。流体就叫做牛顿流体。l=l式中，式中，为黏性系数。为黏性系数。2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念6可编辑课件PPT 牛牛顿顿流流体体的的特特征征是是:剪剪切切应应力力与与剪剪切切速速率率成成正正比比，黏黏度度不不随随剪剪切切速速率率的的变变化化而而变变化化。牛顿流体的流动特性曲线如图牛顿流体的流动特性曲线如图2-1所示。所示。图2-1 牛顿流体流动特性曲线 2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念7可编辑课件PPTlB、非牛顿流体、非牛顿流体l 食品中更多的是非牛顿流体，以下面的经验食品中更多的是非牛顿流体，以下面的经验公式表示公式表示l =0+knl式中，式中，0为屈服应力为屈服应力，n为流体状态特征指数；为流体状态特征指数；K为黏度常数。为黏度常数。l 在非牛顿流体状态方程中还引入表观黏度在非牛顿流体状态方程中还引入表观黏度（e）这一概念。）这一概念。e=/2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念8可编辑课件PPT（1）假假塑塑性性流流体体。0n1时时，表表观观黏黏度度随随剪剪切切应应力力增增大大而而减减小小的的流流体体。大大部部分分液液态态食食品品都都是是假假塑塑性性流流体体。假假塑塑性性 流流 体体 的的 流流 动动 特特 性性 曲曲 线线 如如 图图 2-2所所 示示。图图 中中a=tani（i=1,2,3,)。图 2-2 假塑性流体流动特性曲线 2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念9可编辑课件PPT（2）胀塑性流体。）胀塑性流体。1n+时，称为胀塑性时，称为胀塑性流体。比较典型的是流体。比较典型的是生淀粉糊。生淀粉糊。图 2-3 胀塑性流体流动特性曲线 2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念10可编辑课件PPT（3 3）塑塑塑塑性性性性流流流流体体体体。流流流流动动动动特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线不不不不通通通通过过过过原原原原点点点点的的的的流流流流动动动动。食食食食品品品品中中中中浓浓浓浓缩缩缩缩肉肉肉肉汁汁汁汁、融融融融化化化化的的的的巧巧巧巧克克克克力力力力酱酱酱酱、鱼鱼鱼鱼酱酱酱酱等等等等。图 2-4 塑性流体特性曲线 2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念11可编辑课件PPTl（4）触触变变性性流流体体。所所谓谓触触变变性性是是指指流流体体在在搅搅拌拌过过程程中中黏黏度度减减小小，流流动动性性增增加加，但但静静置置一一段段时时间间后后，流流动动又又变变的的困困难难的的现现象象。典典型型的的例例子子，调调味味酱酱、蛋黄酱等。蛋黄酱等。l（5）胶胶变变性性流流体体。具具有有这这种种现现象象的的食食品品往往往往给给人人以粘稠的口感。以粘稠的口感。2.1.1.1液态食品的流变学基本概念液态食品的流变学基本概念12可编辑课件PPT2.1.1.2固态、半固态食品的流变固态、半固态食品的流变学基本概念学基本概念l1）弹性形变和黏弹性形变）弹性形变和黏弹性形变l所谓黏弹性形变即指弹性形变和流动形变的复杂结合。所谓黏弹性形变即指弹性形变和流动形变的复杂结合。l2）弹性和杨氏模量）弹性和杨氏模量l设当沿着横截面为设当沿着横截面为A、长度为、长度为L的均匀弹性棒的轴线方的均匀弹性棒的轴线方向施加力向施加力F时，棒伸长了时，棒伸长了d,则单位面积的作用力则单位面积的作用力n为为lnF/Al式中，式中，n拉伸应力（拉伸应力（N/m2)。lnd/Ln称为拉伸应变。称为拉伸应变。l在弹性限度范围内，应力和应变之间符合虎克定律，在弹性限度范围内，应力和应变之间符合虎克定律，l即即nEnl比例系数比例系数E称弹性模量称弹性模量(杨氏模量杨氏模量)，单位是，单位是N/m2。13可编辑课件PPT2.1.2食品的流变学特性变化规律食品的流变学特性变化规律l1）食品分散体系的分类）食品分散体系的分类l（1）分子分散体系。分散的粒子半径小于）分子分散体系。分散的粒子半径小于10-7cm，相当于单个分子或离子的大小。如蔗糖溶于水，相当于单个分子或离子的大小。如蔗糖溶于水后形成的后形成的“真溶液真溶液”。l（2）胶体分散体系。分散相的粒子半径为）胶体分散体系。分散相的粒子半径为10-710-5cm。2.1.2.1液态食品分散体系的流变学特征液态食品分散体系的流变学特征14可编辑课件PPTl（3）粗分散体系。分散相的粒子半径）粗分散体系。分散相的粒子半径为为10-510-3cm。如悬浮液、乳状液。如悬浮液、乳状液。l2）食品分散体系的流变性质影响因素）食品分散体系的流变性质影响因素包括温度、分散相（浓度、黏度、形包括温度、分散相（浓度、黏度、形状）、分散介质的影响。状）、分散介质的影响。15可编辑课件PPT2.1.2.2固体与半固体食品的流变固体与半固体食品的流变学特性学特性同同时时表表现现弹弹性性性性质质和和黏黏性性性性质质的的物物质质称称为为黏黏弹弹性性体体。黏黏弹弹性性体体的的应应力力、形形变变与与时时间间的的关关系系，可可通通过过将将其其组组合合成成理理想想的的弹弹性性体体和和牛牛顿顿流流体体的的模模拟拟系系统统，分分别别从从黏黏性性要要素素和和弹弹性性要要素素的的测测定定中中得得到。下边介绍其有代表性的组合。到。下边介绍其有代表性的组合。1）麦克斯韦模型）麦克斯韦模型2）沃格特模型）沃格特模型3）四要素模型和多要素模型）四要素模型和多要素模型4）黏弹性体的各种性质（拔丝性、韦斯贝格效应、）黏弹性体的各种性质（拔丝性、韦斯贝格效应、粘稠性、延伸性、柔软性）粘稠性、延伸性、柔软性）16可编辑课件PPT 1 1）麦克斯韦模型是由一个弹簧和一个粘壶串联组）麦克斯韦模型是由一个弹簧和一个粘壶串联组）麦克斯韦模型是由一个弹簧和一个粘壶串联组）麦克斯韦模型是由一个弹簧和一个粘壶串联组成的，如图所示。这是最早提出的粘弹模型。这一成的，如图所示。这是最早提出的粘弹模型。这一成的，如图所示。这是最早提出的粘弹模型。这一成的，如图所示。这是最早提出的粘弹模型。这一模型可以用来形象地反映应力松弛过程。模型可以用来形象地反映应力松弛过程。模型可以用来形象地反映应力松弛过程。模型可以用来形象地反映应力松弛过程。2.1.2.2固体与半固体食品的流变固体与半固体食品的流变学特性学特性17可编辑课件PPT2）沃格特模型）沃格特模型伏格特伏格特伏格特伏格特-开尔芬模型是由一个弹簧和一个粘壶并开尔芬模型是由一个弹簧和一个粘壶并开尔芬模型是由一个弹簧和一个粘壶并开尔芬模型是由一个弹簧和一个粘壶并联组成，如图所示，此模型可以描述食品的蠕变过联组成，如图所示，此模型可以描述食品的蠕变过联组成，如图所示，此模型可以描述食品的蠕变过联组成，如图所示，此模型可以描述食品的蠕变过程。程。程。程。2.1.2.2固体与半固体食品的流变固体与半固体食品的流变学特性学特性18可编辑课件PPT2.1.3食品组分及组分间的相互作用食品组分及组分间的相互作用对食品流变学特性的影响对食品流变学特性的影响l在在流流变变特特性性方方面面，食食品品乳乳化化液液有有很很大大的的差差异异，其其中中，界界面面流流变变学学特特性性一一直直是是食食品品科科学学家家关关注注的的热热点点。由由于于大大多多数数的的食食品品属属于于胶胶体体分分散散体体系系，因因此此，界界面面的的特特性性是是影影响响胶胶体体食食品品稳稳定定性性的的重重要要因因素。素。2.1.3.1乳化类食品乳化类食品19可编辑课件PPT2.1.3.2淀粉类食品淀粉类食品l淀淀粉粉溶溶液液经经过过加加热热处处理理后后具具有有凝凝胶胶性性，流流变变学学性性质质变变化化范范围围很很宽宽，从从简简单单的的黏黏性性流流体体扩扩延延到到高高弹弹性性的的凝凝胶胶，这这种种多多样样性性使使淀淀粉粉具具有有广广泛泛的的工工艺用途。艺用途。l1）淀粉水分分散液结构与流变性质关系）淀粉水分分散液结构与流变性质关系l淀淀粉粉增增稠稠与与凝凝胶胶性性质质主主要要取取决决于于系系统统的的微微观观结构，而微观结构与淀粉加工及淀粉种类有关。结构，而微观结构与淀粉加工及淀粉种类有关。l淀淀粉粉分分散散系系是是胶胶质质系系统统，膨膨胀胀的的淀淀粉粉颗颗粒粒形形成成了了分分散散相相。直直链链淀淀粉粉等等可可溶溶性性物物质质形形成成了了连连续续性性。淀淀粉粉分分散散系系的的黏黏度度与与分分散散颗颗粒粒的的体体积积分分数数和和形形状状变变化化密密切切相相关关。此此外外，连连续续性性黏黏度度和和相相态态间间的作用与系统的流变性质有关。的作用与系统的流变性质有关。20可编辑课件PPTl2）多组分食品中的淀粉）多组分食品中的淀粉l由由于于淀淀粉粉本本身身是是两两种种聚聚合合物物的的混混合合物物，在在添添加加聚聚合合物物将将使使其其系系统统成成为为包包含含直直链链淀淀粉粉、支支链链淀淀粉粉和和添添加加的的聚聚合合物物这这样样一一种种多多相相系系统统。添添加加的的聚聚合合物物的的组组成成、浓浓度度、处处理理条条件件和和时时间间对对于于多多组组分分系统的相分离状态非常重要。系统的相分离状态非常重要。l混混合合聚聚合合物物系系统统的的微微观观结结构构是是由由相相分分离离动动力力学学控控制制着着，其其过过程程是是向向着着相相界界面面最最小小方方向向发发展展，在在淀淀粉粉多多相相系系统统中中，相相扩扩散散使使大大量量的的直直链链淀淀粉粉聚聚集一起。集一起。2.1.3.2淀粉类食品淀粉类食品21可编辑课件PPT2.1.4食品的流变学特性与食品感官品质食品的流变学特性与食品感官品质的关系的关系l2.1.4.1多点传感器片与感官同步多点传感器片与感官同步22可编辑课件PPTl1）应用原理）应用原理l多多点点传传感感器器片片是是一一种种新新型型片片式式多多点点传传感感器器，可可用用来来进进行行物物性性及及感感官官评评价价的的实实验验研研究究。计计算算机机三三维维输输出出显显示示1936个个传传感感器器点点上上的的力力并并能能显显示示咀咀嚼嚼过过程程中中压压力力随随时时间间的的变变化化及及压压力力峰峰出出现现的的位位置置。同同步步测测定定咀咀嚼嚼过过程程中中的的压压力力及及其其空空间间分分布布，为为了了解解咀咀嚼嚼过过程程及及其其食食糜糜在口腔中状态变化提供了有价值的信息。在口腔中状态变化提供了有价值的信息。l2)应用实例应用实例lA应应用用多多点点传传感感器器片片研研究究食食品品硬硬度度对对人人咀咀嚼嚼力力的的影影响。响。lB应用多点传感器片测定咀嚼力以区分黄瓜品种应用多点传感器片测定咀嚼力以区分黄瓜品种。23可编辑课件PPT2.1.4.2肌电图与感官同步肌电图与感官同步l1）应用原理）应用原理l肌肉收缩时会产肌肉收缩时会产生微弱电流，在皮肤生微弱电流，在皮肤的适当位置附着电极的适当位置附着电极可以测定身体表面肌可以测定身体表面肌肉的电流。肉的电流。l2）实例分析）实例分析24可编辑课件PPT2.1.4.3腭电图与感官同步腭电图与感官同步l应用原理应用原理l应应用用腭腭电电图图记记录录设设施施和和吞吞咽咽时时舌舌头头的的运运动动及及在在物物性性研研究究中中的的应应用用依依受受试试者者上上门门齿齿到到软软硬硬腭腭结结合合处处的的硬硬腭腭为为模模板板定定制制的的一一个个非非常常薄薄的的假假腭腭，在在假假腭腭中中植植入入电电极极，电电极极上上的的引引出出线线连连接接到到一一个个外外部部处处理理器器每每当当舌舌头头接接触触到到某某一一电电极极时时，信信号号就就被被传传送到处理器，处理器每送到处理器，处理器每10微秒记录一次数据。微秒记录一次数据。25可编辑课件PPT2.1.5食品流变性质的测定食品流变性质的测定l2.1.5.1黏度测量黏度测量l1）毛细管黏度计）毛细管黏度计l毛毛细细管管黏黏度度计计大大体体上上是是U型型，主主要要适适用用于于低低黏度的流体。黏度的流体。26可编辑课件PPT2 2）落球黏度计）落球黏度计）落球黏度计）落球黏度计 这类黏度计含有一根管子，小球在重力的作用下这类黏度计含有一根管子，小球在重力的作用下这类黏度计含有一根管子，小球在重力的作用下这类黏度计含有一根管子，小球在重力的作用下可以从管中落下，其操作方法是测量小球在重力作可以从管中落下，其操作方法是测量小球在重力作可以从管中落下，其操作方法是测量小球在重力作可以从管中落下，其操作方法是测量小球在重力作用下，通过装有流体的管子所需的时间。用下，通过装有流体的管子所需的时间。用下，通过装有流体的管子所需的时间。用下，通过装有流体的管子所需的时间。27可编辑课件PPT3 3）振动黏度计）振动黏度计）振动黏度计）振动黏度计振动黏度计的原理是浸入流体的探头产生剪切波，振动黏度计的原理是浸入流体的探头产生剪切波，振动黏度计的原理是浸入流体的探头产生剪切波，振动黏度计的原理是浸入流体的探头产生剪切波，该波可以驱散周围媒介，通过探头表面负荷计算流体的该波可以驱散周围媒介，通过探头表面负荷计算流体的该波可以驱散周围媒介，通过探头表面负荷计算流体的该波可以驱散周围媒介，通过探头表面负荷计算流体的黏度。黏度。黏度。黏度。28可编辑课件PPTl 旋旋转转黏黏度度计计是是测测量量非非牛牛顿顿型型流流体体和和时时间间依依赖赖性性流流体体的的最最佳佳选选择择，在在旋旋转转黏黏度度计计中中样样品品在在两两个个测测量量装装置置间间恒恒速速旋旋转转剪剪切切，剪剪切切速速率率和和旋旋转转速速率率成成比比率率关关系系，通通过过剪剪切切速速率率改改变变计计算算剪剪切切力的大小。力的大小。4)旋转黏度计旋转黏度计29可编辑课件PPT5 5）锐孔黏度计）锐孔黏度计）锐孔黏度计）锐孔黏度计锐孔黏度计是通过测量标准体积的流体孔的时锐孔黏度计是通过测量标准体积的流体孔的时锐孔黏度计是通过测量标准体积的流体孔的时锐孔黏度计是通过测量标准体积的流体孔的时间来计算黏度，它常用于牛顿型流体，或者在不需间来计算黏度，它常用于牛顿型流体，或者在不需间来计算黏度，它常用于牛顿型流体，或者在不需间来计算黏度，它常用于牛顿型流体，或者在不需要精确黏度条件下，测量近似的牛顿型流体。要精确黏度条件下，测量近似的牛顿型流体。要精确黏度条件下，测量近似的牛顿型流体。要精确黏度条件下，测量近似的牛顿型流体。6）Bostwick黏度计黏度计常用于食品体系中品质控制，如土豆泥、常用于食品体系中品质控制，如土豆泥、苹果酱等。苹果酱等。30可编辑课件PPT2.1.5.2黏弹性测定方法黏弹性测定方法l1）应力松弛实验）应力松弛实验l如如果果食食品品物物料料变变形形成成固固定定的的形形状状并并保保持持不不变变，那那么么维维持持这这种种形形变变所所需需要要的的应应力力随随着着时时间间而而下下降降，即即应应力松弛现象。力松弛现象。l2）爬升实验）爬升实验l如如果果物物料料上上存存在在较较大大的的恒恒力力负负载载，随随着着时时间间的的延延长物料持续变形，通常称为爬升。长物料持续变形，通常称为爬升。l爬爬升升实实验验是是指指在在标标准准时时间间段段测测量量瞬瞬间间恒恒力力作作用用，在物质上所产生的形变。在物质上所产生的形变。31可编辑课件PPTl3）动力学实验）动力学实验l在在动动力力学学实实验验中中速速率率和和应应力力是是可可控控的的，也也就就是是说说物物质质所所受受的的形形变变与与应应力力可可以以随随着着时时间间的的变变化化而而变变化化。通通常常，物物质质的的正正弦弦应应变变会会导导致致一一些些范范围围的的应应力力通通过过物物料料转转移移，因因此此，样样品品中中转转移移应应变变力力是可测的。是可测的。l4）拉伸流动）拉伸流动l很很多多食食品品发发生生拉拉伸伸形形变变，纯纯粹粹的的拉拉伸伸流流动动有有时时候候称称为为自自由由剪剪切切流流动动，在在拉拉伸伸流流动动中中，分分子子取取向与流向相同，这是因为没有其他力导致旋转。向与流向相同，这是因为没有其他力导致旋转。32可编辑课件PPTl新新的的流流变变学学模模型型的的出出现现往往往往得得益益于于流流变变学学测测定定仪仪器器的的发发展展，早早期期食食品品流流变变特特性性的的测测定定主主要要采采用用旋旋转转黏黏度度计计，不不同同剪剪切切速速率率下下流流体体的的黏黏度度是是通通过改变转子转速来实现的。过改变转子转速来实现的。l高高性性能能流流变变仪仪主主要要的的优优点点在在于于能能提提供供正正弦弦波波变变化化模模式式的的剪剪切切应应力力、应应变变，实实现现无无损损状状态态下下食食品品黏黏弹弹性性特特征征的的监监测测，这这是是食食品品流流变变学学领领域域具具有有里里程程碑碑意意义义的的发发展展。在在此此之之前前的的黏黏弹弹性性测测定定普普遍遍采采用用破破坏坏性性的的静静态态试试验验，以以蠕蠕变变万万能能实实验验机机蠕蠕变变及应力松弛测定模式为代表。及应力松弛测定模式为代表。2.1.5.3食品流变性质测定的研究进食品流变性质测定的研究进展展33可编辑课件PPTl动动态态黏黏弹弹性性的的时时间间扫扫描描程程序序可可用用于于分分析析食食品品加加工工、储储藏藏或或食食品品反反应应过过程程中中体体系系真真实实的的流流变变学学特特征征变变化化。例例如如，面面团团老老化化、果果胶胶水水解解等等。无无损损的的实实时时监监控控为为确确定定优优化化的的食食品品加加工工工工艺艺提提供供了了最最有利的数据支持。有利的数据支持。l动动态态黏黏弹弹性性的的频频率率扫扫描描可可获获得得食食品品的的“机机械械图图谱谱”，频频率率扫扫描描测测定定样样品品的的黏黏弹弹性性质质能能给给出出有有关关样样品品结结构构与与流流变变特特征征的的大大量量信信息息，就就相相当当于于红红外光谱中的外光谱中的“指纹区指纹区”。l34可编辑课件PPT非非流流体体食食品品在在强强应应力力作作用用下下的的加加工工特特性性往往往往采采用用质质构构仪仪进进行行测测定定，它它可可以以提提供供样样品品在在剪剪切切、拉拉伸伸、压压缩缩、穿穿透透等等各各种种不不同同施施力力模模型型下下的的变变形形特特征征，目目前前最最为为广广泛泛采采用用的的质质构构仪仪是是Microstable系统。系统。总总体体而而言言，现现有有的的食食品品流流变变学学特特征征测测定定手手段段已已经经能能够够基基本本满满足足对对食食品品加加工工、贮贮藏藏过过程程中中食食品品在在力力的的作作用用下下具具有有的的流流变变学学特特性性的的测测定定。但但由由于于食食品品原原料料其其产产品品配配方方的的复复杂杂性性，在在实实际际的的应应用用过过程程中中，常常见见的的流流变变学学模模型型在在食食品品体体系系中中应应用用时时往往往往会会出出现现这这样样那那样样的的偏偏差差，这这一一点点在在进进行行工工程程设设计时要特别引起重视。计时要特别引起重视。35可编辑课件PPT2.1.6食品质构食品质构l食食品品质质构构可可以以通通过过感感官官或或者者仪仪器器评评价价，感感官官评评价价需需要要一一个个经经过过良良好好训训练练，味味觉觉良良好好的的小小组组，实实验验结结果果很很难难重重复复。仪仪器器方方法法相相对对感感官官评评价价成成本本低低、耗耗时时少少，现现已已有有很很多多可可以以进行食品质构评价的仪器。进行食品质构评价的仪器。36可编辑课件PPT质构仪37可编辑课件PPT2 2.1.6.1 压缩压缩变形实验可以评价食品在一个标准压力下的变形情压缩变形实验可以评价食品在一个标准压力下的变形情压缩变形实验可以评价食品在一个标准压力下的变形情压缩变形实验可以评价食品在一个标准压力下的变形情况，或者一种变形需要多大压力才能达到。这种测试类同于况，或者一种变形需要多大压力才能达到。这种测试类同于况，或者一种变形需要多大压力才能达到。这种测试类同于况，或者一种变形需要多大压力才能达到。这种测试类同于顾客挤压面包以确定其是否新鲜，感官评价称此为柔软或者顾客挤压面包以确定其是否新鲜，感官评价称此为柔软或者顾客挤压面包以确定其是否新鲜，感官评价称此为柔软或者顾客挤压面包以确定其是否新鲜，感官评价称此为柔软或者坚硬。坚硬。坚硬。坚硬。饼干质地分析38可编辑课件PPT2.1.6.2弯曲折断性弯曲折断性这种方法可用来测试弯曲或者折断饼干之类的易碎食品所需这种方法可用来测试弯曲或者折断饼干之类的易碎食品所需的力量。样品放在两根硬轨上，处于水平位置，第三根横棒处的力量。样品放在两根硬轨上，处于水平位置，第三根横棒处于两根硬轨的中央位置，压住样品，直至样品变形破坏，记录于两根硬轨的中央位置，压住样品，直至样品变形破坏，记录压力。压力。这段样品所需的力量取决于样品的体积和强度。这段样品所需的力量取决于样品的体积和强度。2.1.6.3切割性切割性典型的切割仪器放置样品后切割刀片被施加压力，切向样品典型的切割仪器放置样品后切割刀片被施加压力，切向样品切割力量有时间和样品硬度决定。切割力量有时间和样品硬度决定。2.1.6.4刺穿性刺穿性刺穿实验用来评估刺穿食品所需的力量，可以表达为食品的刺穿实验用来评估刺穿食品所需的力量，可以表达为食品的硬度或者坚度。它常用于水果、凝胶、蔬菜和一些奶制品或者硬度或者坚度。它常用于水果、凝胶、蔬菜和一些奶制品或者肉制品中。一般不用于谷类制品中，因为坚硬的烘焙食品在实肉制品中。一般不用于谷类制品中，因为坚硬的烘焙食品在实验中易被破碎。验中易被破碎。39可编辑课件PPT2.1.6.5渗透性渗透性透透度度计计设设计计用用来来评评价价圆圆锥锥体体或或者者针针，在在标标准准时时间间内内重重力力作作用用下下沉沉入入人人造造黄黄油油或或者者酱酱汁汁中中的的距距离离，这这种种仪仪器器可可以以用用来来评评估估黄黄油油的的涂涂膜膜性性能能，且且操操作作简简单单，成成本本低低。浸浸透透深深度度取取决决于于测测试试物物体体的的重力、圆锥角、下落高度和形状。重力、圆锥角、下落高度和形状。2.1.6.6质构特性分析质构特性分析质质地地分分析析机机用用来来获获得得质质地地分分析析结结果果，以以时时间间为为函函数数的的力力量量曲曲线线就就是是质质地地剖剖面面图图，曲曲线线的的最最高高点点和和最最高高区区域域用用来来评评价价食食品品的的破破裂裂性性、硬硬度度、黏黏性、弹性、咀嚼性。性、弹性、咀嚼性。40可编辑课件PPT2.1.6.7生面团的仪器测试生面团的仪器测试生面团的流变性可以影响最终的产品性质。用生面团的流变性可以影响最终的产品性质。用来研究生面团的仪器有粉质仪、揉混仪、拉伸仪、来研究生面团的仪器有粉质仪、揉混仪、拉伸仪、面筋拉力测定仪。这些仪器测量面团在搅拌或者拉面筋拉力测定仪。这些仪器测量面团在搅拌或者拉伸时的力量。伸时的力量。1）粉质仪、揉混仪）粉质仪、揉混仪粉质仪、揉混仪都是扭矩测量仪器，他们提供粉质仪、揉混仪都是扭矩测量仪器，他们提供面团在持续混合搅拌时的一些性质。这两种仪器的面团在持续混合搅拌时的一些性质。这两种仪器的区别在于搅拌方式上。粉质仪有一个捏合过程，揉区别在于搅拌方式上。粉质仪有一个捏合过程，揉混仪则是有直接连接搅拌缸底部的垂直横棒旋转搅混仪则是有直接连接搅拌缸底部的垂直横棒旋转搅拌。拌。41可编辑课件PPT42可编辑课件PPT2 2）拉伸仪、面筋拉力测定仪）拉伸仪、面筋拉力测定仪）拉伸仪、面筋拉力测定仪）拉伸仪、面筋拉力测定仪测试面团混合搅拌后流变学性质需要使用拉伸仪、面筋测试面团混合搅拌后流变学性质需要使用拉伸仪、面筋测试面团混合搅拌后流变学性质需要使用拉伸仪、面筋测试面团混合搅拌后流变学性质需要使用拉伸仪、面筋拉力测定仪，通过压缩、拉伸，可以获得面团弹力的信息。拉力测定仪，通过压缩、拉伸，可以获得面团弹力的信息。拉力测定仪，通过压缩、拉伸，可以获得面团弹力的信息。拉力测定仪，通过压缩、拉伸，可以获得面团弹力的信息。拉伸仪可以测试面团在拉伸延展时的面团韧性。它测试一个拉伸仪可以测试面团在拉伸延展时的面团韧性。它测试一个拉伸仪可以测试面团在拉伸延展时的面团韧性。它测试一个拉伸仪可以测试面团在拉伸延展时的面团韧性。它测试一个钩子完全穿过一块面团的力道。面筋拉力测定仪用来评价需钩子完全穿过一块面团的力道。面筋拉力测定仪用来评价需钩子完全穿过一块面团的力道。面筋拉力测定仪用来评价需钩子完全穿过一块面团的力道。面筋拉力测定仪用来评价需要多大的压力才能激起一块面团的泡沫。要多大的压力才能激起一块面团的泡沫。要多大的压力才能激起一块面团的泡沫。要多大的压力才能激起一块面团的泡沫。43可编辑课件PPT2.2食品的热物性食品的热物性l现代食品工业中，热处理技术是食品加工与现代食品工业中，热处理技术是食品加工与保藏中用于改善食品品质、延长货架期的最主要保藏中用于改善食品品质、延长货架期的最主要的技术之一。在食品物料受热的过程中，食品中的技术之一。在食品物料受热的过程中，食品中的微生物、酶以及食品自身成分都会发生很大的的微生物、酶以及食品自身成分都会发生很大的变化。热力杀菌与灭酶的过程，不仅取决于微生变化。热力杀菌与灭酶的过程，不仅取决于微生物与酶自身的性质，还和食品物料的热物性息息物与酶自身的性质，还和食品物料的热物性息息相关。因此，了解和掌握食品的热物性具有非常相关。因此，了解和掌握食品的热物性具有非常重要的现实意义。重要的现实意义。44可编辑课件PPT2.2.1热物性基础热物性基础l热热处处理理食食品品时时，热热量量通通过过温温差差而而发发生生的的热热能能传传递递机机制制主主要要包包括括四四种种：传传导导、对对流流、辐辐射射和和相相变。变。2.2.1.1传导传导l传传导导是是食食品品加加工工中中主主要要的的热热力力传传递递方方式式，它它是是指指热热量量从从食食品品物物料料的的一一部部分分向向另另一一部部分分或或紧紧密密接触的第一物料所发生的转移。接触的第一物料所发生的转移。l热传导主要遵循的是热传导主要遵循的是Fourier法则。法则。l热传导速率热传导速率=驱动力驱动力/阻力。阻力。45可编辑课件PPT2.2.1.2对流传热对流传热l当当包包含含热热能能的的流流体体与与固固体体表表面面接接触触时时，对对流流传传热热就就会会发发生生，流流体体可可以以是是液液体体或或气气体体。在在对对流流传传热热中中最最重重要要的的是是对对流流传传热热系系数数。对对流流传传热热系系数数由由表表面面接接触触的的流流体体的的物物理理、热热学学和和黏黏性性性性质质，表表面面流流体体的的相相对对速速度度，与与表表面面接接触触后后流流体体的的几几何何形形状状以以及及一一些些其其他他性性质质共共同同决决定定。因因此此，传传热热系系数数不不是是物物质质的的一一种种性性质质，它它是是一一个个在在传传热热过过程程中中依依赖赖于于所所研研究究系系统统过过程程条条件件的的参参数数。通通常常情情况况下下在在控控制制条条件件下下通通过过对对热热交交换换系系统统进进行行连连续续的的实实验验来来确定传热系数。确定传热系数。46可编辑课件PPT2.2.1.3热辐射热辐射l热辐射是比可见光频率低的电磁波辐射，也热辐射是比可见光频率低的电磁波辐射，也称为红外辐射。就像所有热传递机制一样，热从称为红外辐射。就像所有热传递机制一样，热从高温物体传向低温物体，并且不需要物体间的任高温物体传向低温物体，并且不需要物体间的任何接触或是物体间的任何介质。因此，热辐射可何接触或是物体间的任何介质。因此，热辐射可以发生在一个完全真空并且相隔很远距离的两者以发生在一个完全真空并且相隔很远距离的两者之间。通常采用斯里分玻尔兹曼定律来计算辐射之间。通常采用斯里分玻尔兹曼定律来计算辐射热。热。lQ=AT4l为物体放射率；为物体放射率；为斯里分玻尔兹曼乘数；为斯里分玻尔兹曼乘数；T为物为物体热力学温度单位为体热力学温度单位为K；A为发射或吸收的辐射面为发射或吸收的辐射面积，单位为。积，单位为。47可编辑课件PPT2.2.1.4相变传热相变传热物物质质在在冷冷冻冻时时从从液液态态变变为为固固态态或或者者在在压压缩缩时时从从气气态态变变为为液液态态的的过过程程中中，我我们们通通常常会会看看到到焓焓、熵熵和和体体积积放放生生了了巨巨大大变变化化，这这些些变变化化由由融融化化潜潜热热或或者者蒸蒸发发潜潜热热的的焓焓变变引引起起，这这些些焓焓变变包包含含巨巨大大的的支持相变的热传递量。支持相变的热传递量。48可编辑课件PPT2.2.2食品热物性与力学性质的相互食品热物性与力学性质的相互关系关系l食食品品的的力力学学性性质质与与温温度度状状态态有有密密切切的的关关系系，当当物物体体发发生生形形变变时时分分子子或或原原子子间间的的平平均均距距离离由由应应力力的的大大小小决决定定。当当物物体体受受应应力力作作用用发发生生应应变变时时，外外力力对对单单位位体体积积物物体体所所做做的的功功W可可用用下下式式表表示为示为lW=E1/22=1/22/El式式中中，E为为三三种种弹弹性性率率，此此式式适适合合于于符符合合胡胡克克定定律律的物体，即的物体，即=E。49可编辑课件PPT2.2.3导热系数的测量方法导热系数的测量方法l导热系数的测量方法有导热系数的测量方法有瞬态瞬态和和稳态稳态两种两种l2.2.3.1稳态法稳态法稳态法主要包括纵向热流法、径向热流法、稳态法主要包括纵向热流法、径向热流法、汽化热法、热通量法和差热扫描热量计法。汽化热法、热通量法和差热扫描热量计法。1）纵向热流法）纵向热流法最常用的是隔热板法，其适用于测定干燥均最常用的是隔热板法，其适用于测定干燥均质板状物料的导热系数，测量导热性差的物料尤质板状物料的导热系数，测量导热性差的物料尤为精确。为精确。2）径向热流法）径向热流法此法适用于松散粉碎状或颗粒状的物料。此法适用于松散粉碎状或颗粒状的物料。50可编辑课件PPTl3）汽化热法）汽化热法l4）热通量）热通量l热热流流计计可可以以测测量量热热通通量量。此此种种方方法法是是用用于于电电导率小于导率小于11.3W/(K)的物料。的物料。l5）示差扫描热量计（）示差扫描热量计（DSC）l这这种种方方法法使使用用简简单单，适适用用于于小小块块物物料料，无无论论是低水分含量还是高水分含量。是低水分含量还是高水分含量。l2.2.3.2瞬态技术瞬态技术l瞬瞬态态热热传传导导方方法法也也被被用用来来测测定定样样品品的的导导热热系系数数，在在瞬瞬态态热热传传导导过过程程中中，随随着着时时间间的的进进行行流流过过样样品品的的热热量量在在内内部部积积累累，使使得得样样品品内内部部温温度度随随着着时时间间的的增增加加而而增增加加。因因此此，温温度度梯梯度度不不是是恒恒定定的的，而是随着时间的延长呈指数递减。而是随着时间的延长呈指数递减。51可编辑课件PPT2.2.4热物性在食品工业中的应用热物性在食品工业中的应用l热分析和量热国际联盟，对热分析定义为用热分析和量热国际联盟，对热分析定义为用于我们研究样品材料特性和温度关系的一组技术。于我们研究样品材料特性和温度关系的一组技术。这些技术包括热重分析、热力学分析、以及介电这些技术包括热重分析、热力学分析、以及介电分析技术等。分析技术等。l2.2.4.1热重分析热重分析l一个热重测量单元主要包括一个敏感的天平，一个热重测量单元主要包括一个敏感的天平，它置于一个烤箱中，在烘箱的温度时间控制过程它置于一个烤箱中，在烘箱的温度时间控制过程中，记录下样品的质量随时间的变化。中，记录下样品的质量随时间的变化。l在食品加工工艺中，干燥和烘箱烘焙过程可在食品加工工艺中，干燥和烘箱烘焙过程可以通过热重分析来研究。以通过热重分析来研究。52可编辑课件PPT2.2.4.2差示扫描量热法差示扫描量热法l热分析是在程序控温下，测量物体的物体性热分析是在程序控温下，测量物体的物体性质与温度之间关系的一类技术。目前在食品中通质与温度之间关系的一类技术。目前在食品中通常采用的热分析技术包括差示扫描量热、热重分常采用的热分析技术包括差示扫描量热、热重分析和热机械分析，这三种热分析方法分别根据食析和热机械分析，这三种热分析方法分别根据食品或食品在加热过程中的热流、质量以及流变学品或食品在加热过程中的热流、质量以及流变学特性的变化获得有关食品或食品组分的形态、结特性的变化获得有关食品或食品组分的形态、结构、理化和功能性质方面发生明显变化的信息。构、理化和功能性质方面发生明显变化的信息。53可编辑课件PPT2.2.4.3食品材料所出的状态食品材料所出的状态-玻璃态或玻璃态或橡胶态分析橡胶态分析l玻璃态是指熔化物质在冷却过程中不发生结晶的非晶态。玻璃态是指熔化物质在冷却过程中不发生结晶的非晶态。玻璃态也可以看做是一种过冷的液体。玻璃态也可以看做是一种过冷的液体。l玻璃态会对食品体系的黏度、脆度、结晶、塌陷以及冰晶玻璃态会对食品体系的黏度、脆度、结晶、塌陷以及冰晶的形成等物理化学及质构等性质产生重要的影响。的形成等物理化学及质构等性质产生重要的影响。l如果将食品保存在玻璃态下，受扩散控制的反应速率十分如果将食品保存在玻璃态下，受扩散控制的反应速率十分缓慢，几乎为零。因此可以防止化学反应的发生和避免结缓慢，几乎为零。因此可以防止化学反应的发生和避免结晶产生，使得食品在较长的储藏时间内处于稳定状态。晶产生，使得食品在较长的储藏时间内处于稳定状态。l目前，玻璃化转变温度的的概念在食品保藏中的应用几乎目前，玻璃化转变温度的的概念在食品保藏中的应用几乎涉及了各种食品领域。涉及了各种食品领域。l为了获得玻璃化保藏的益处，目前推荐的做法为，在可能为了获得玻璃化保藏的益处，目前推荐的做法为，在可能的情况下向食品中添加大分子物质使其玻璃化转变温度升的情况下向