第十二章食品流变学与质构
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食品流变学的介绍以及应用美国化学家宾汉于1928年首次提出了流变学的概念,在食品物性学中,食品流变学的研究是发展最早的食品力学方面的研究、同时也是最为重要的研究。
其研究对象位食品,食品流变学特性与食品的化学分子、分子构造、分子内结合、分子间结合的状态、分散状态、以及组织结构有着极大的关系。
流变学(rheology)是有关物质的形变和流动的科学。
食品流变学是流变学的一个分支,是研究食品物质流动和变形发生、发展规律的科学。
近年来,流变学研究范围涉及到胶体体系和高分子的粘弹性、异常粘弹性、塑性流变等。
食品含有大量的胶状蛋白质、碳水化合物等高分子物质,与食欲有关的硬软度、口味、滋味等,均与流变学研究范围所包括的各种物性有密切关系[1]。
不久的将来,随着食品流变学研究的深入,将对食品味道等心理感觉有可能逐渐以某种物理量来表示。
流变学可以把各种食品原料加工过程中的那些微妙的物性变化加以科学的研究,而这些变化过去用化学方法是无法进行研究的。
食品流变学通过采用湍流(turbulence)、混沌(chaos)、数理统计(statistical theory)、最优化技术等概念和技术方法,使古老的食品科学鼎立于实验、理论和计算三根支柱之上。
例如,在炼乳生产中,表现粘度的控制是生产过程至关重要的环节。
同样,人造黄油的扩展度,糖果的硬度,肉的韧度等也都是产品质量的重要指标之一,因此,为了进一步提高产品质量,必须深入地了解和掌握食品物质的流动和变形特性,研究在各种条件下这些特性变化的规律及对产品质量和加工过程的影响。
正是在这个基础之上,食品流变学得以兴起和不断地发展。
它是食品工业向高质量、大型化、自动化发展的必然结果,引起了越来越多的食品工程技术人员的重视。
研究不断深入,应用日趋广泛。
食品物质种类繁多,多数物质由于组成的特殊性,一般都具有极其复杂的流变特性,从物理特性来看,几乎包括了所有不同流变特性的物质。
因此,在研究这些食品物质的流变特性时,仅仅依靠流变学的一般理论是远远不够的,必须从食品特性入手,研究其流变特性,建立起一套适合食品物质流变特性分析、研究的理论和方法。
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程,根据他们的操作原理,可以归结为数个应用广泛的基本操作过程,如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递:流体流动时,其内部发生动量传递,故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作,均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作,均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作,均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础,单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时,“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ,服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数,其值随流体的不同而异,流体的黏性愈大,其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度,简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零,不存在内摩擦力。
理想流体的假设,为工程研究带来方便。
4.热力体系:指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的,也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动:各截面上流体的有关参数(如流速、物性、压强)仅随位置而变化,不随时间而变。
6.流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时,其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒,不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性,实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。