浓缩果汁流变特性的研究进展
研 究 生 课 程 论 文
(2013年第一学期)
浓缩果汁流变特性的研究进展
研究生：罗伟
学 号
2 学 院 轻工与食品学院 课程编号
Z 课程名称 食品物性与流变学 学位类别
工程硕士 任课教师 张立彦
教师评语：
成绩评定： 分 任课教师签名： 年 月 日
浓缩果汁流变特性的研究进展
罗伟
摘要：浓缩果汁流变特性的研究能够为果汁产品的生产加工工艺设计以及在生产过程中的质量控制提供理论依据。本文对目前浓缩果汁流变特性的研究状况进行了综述，并对今后的研究方向进行了展望。
关键词：浓缩果汁流变特性粘度
Abstract:..
Key words：concentrated fruit juice；rheological property；viscosity
前言
随着社会的进步和发展，人们越来越重视生活质量和身体健康，果汁产品因富含维C和膳食纤维，具有助消化、排毒养颜等功效而深受人们的欢迎。果汁产品在工业化的生产过程中，为了便于运输与贮藏，通常将果汁浓缩成高浓度果汁，浓缩果汁在果汁品种中占有重要的地位。果汁产品在生产过程中的很多环节都要求掌握果汁的流变特性，例如在果汁的浓缩过程中必须准确掌握温度、浓度等因素对流变特性的影响。对浓缩果汁流变特性的研究能够为浓缩果汁产品的加工工艺设计提供理论基础，对浓缩果汁产品在加工过程的质量控制有重要的指导意义。
近年来，国内外相继报道了浓缩苹果汁[1]、浓缩梨汁[2]、浓缩葡萄汁[3]、浓缩蓝莓汁[4]、浓缩柑橘汁[5]、浓缩石榴汁[6]、芒果汁[7]、樱桃汁[8]等果汁的流变特性的研究，本文综述了浓缩苹果汁、浓缩葡萄汁、浓缩蓝莓汁、浓缩柑橘汁、浓缩石榴汁等果汁流变特性的研究状况，并对浓缩果汁的制备、果汁的流型及其流变特性、影响因素进行了概述，为今后浓缩果汁的研究和开发提供一定的参考。
1 浓缩果汁制备方法和流程概述
浓缩果汁的制备方法通常是先将新鲜水果榨成原汁，然后再采用低温真空浓缩的方法蒸发掉一部分水分，制成高浓度的果汁。在还原原汁时须在浓缩果汁中加入原来失去的等量水分，制成具有原汁色泽、风味的果汁制品。通常的制备流程如下：清洗—消毒—破碎打浆—加热—酶解—榨汁或浸提—澄清—过滤—均质—脱氧——浓缩—调配
2 果汁流变特性的测量及果汁的流型
将浓缩果汁用蒸馏水分别稀释到不同的浓度，选用同心圆筒，用流变仪分别测定不同浓度的果汁在不同温度下时的剪切应力随剪切速率变化的关系。同时在相同的条件下，进行测定不同浓度梯度的浓缩果汁的粘度随着温度发生梯度变化的关系。
果汁的流型可根据它的流变曲线(以剪切速率γ为横坐标，剪切应力τ为纵坐标所作曲线)的关系式来确定。如果果汁的粘度η与剪切速率γ无关，果汁的粘度η为剪切应力τ与剪切速率γ的比值，则这种果汁称为牛顿流体，牛顿流体的流变特性可以由果汁的粘度η表示,其流变方程为:η=τ/γ，(式中τ—剪切应力；η—粘性系数；γ—剪切速率),例如去果胶的浓缩苹果汁、浓缩梨汁、浓缩葡萄汁和浓缩蓝莓汁的流型都属于牛顿流体。如果果汁的粘度η随剪切速率γ的变化而变化，则这种果汁称为非牛顿流体，在非牛顿流体中，τ～γ关系不是直线，剪切应力和剪切速率γ的关系可以用幂函数τ=kγn表示，式中k和n都是常数；n称为流态特性常数；k称为浓度系数。当n＞1时，该液体为胀塑性流体；当n＜1时，该液体为假塑性流体[9],例如含果胶的浓缩柑橘汁就属于典型的假塑性流体。
3温度和果汁浓度对果汁粘度的影响
3.1温度对果汁粘度的影响
研究表明,不同果汁的粘度(或稠度系数)均随温度的升高而降低。果汁粘度(或稠度
exp（Ea/RT）
系数)与温度的定量关系服从Arrhenius方程:η=K
式中：
η为样品的表观粘度（mPa·s）
为频率因子（mPa·s）
K
Ea为流动活化能（J/mol）
R为气体常数（8.314J/mol·K）
T为温度（K）
上式可以转化为：lnη=Ea/RT+lnK
流动活化能(Ea)随果汁浓度的增加而增大，频率因子(K
)的数值随果汁浓度的增加而减
小。随着果汁浓度的升高，其流动活化能也跟着增加，但频率因子值却随着浓度的增加而减少。这就说明流动活化能与频率因子存在一定的补偿关系。因此，在运输过程中可以通过适度升温来增加果汁的流动性。
3.2果汁浓度对果汁粘度的影响
根据相关文献报道，浓度对果汁粘度的影响，一般有以下两种模型[10]：
幂函数关系形式：
η=K（C）A
指数关系形式：
η=Kexp（AC）
式中A、K为常数，C为果汁浓度，单位为°Brix。
果汁粘度随果汁的浓度变化，果汁浓度越高，则其粘度也越高。
4各种浓缩果汁流变特性的研究状况
4.1浓缩苹果汁流变特性的研究
李贤中[1]通过对浓度为71°Brix的去果胶苹果汁在不同温度下的粘度以及温度和浓度对粘度的影响进行了研究，得出了粘度随温度和浓度变化的方程式以及温度和浓度影响粘度的综合方程式，并指出了去果胶的浓缩苹果汁在给定的温度和浓度范围内属于牛顿型流体。
4.2浓缩梨汁流变特性的研究
路福绥等[2]人通过对浓度为71°Brix的浓缩梨汁在一定温度范围内的流变特性进行研究。结果表明:浓缩梨汁属于牛顿型流体，它的粘度在温度为20~70℃范围内随温度的升高而降低，70℃以后粘度稍有回升。在温度为20~60℃范围内，其粘度随着温度的变化可用Arrhenius方程来描述。
4.3浓缩葡萄汁流变特性的研究
包海蓉等[3]人研究了不同浓度的浓缩葡萄汁在不同温度下的流变特性。结果表明：在研究的温度和浓度范围内，浓缩葡萄汁为牛顿型流体；通过回归分析，分别给出了温度的变化和浓度的变化对粘度影响的方程式以及温度和浓度对粘度综合影响的方程式，方程的建立可以用来推算生产加工过程中一定温度和浓度范围内浓缩葡萄汁的粘度，这对研究温度、浓度对葡萄汁产品稳定性和感官质量的影响也具有重要的意义。
4.4浓缩蓝莓汁流变特性的研究
杨华等[4]人采用浓缩蓝莓汁为原料，用 BROOKFEILD R/S+CC 流变仪测量不同浓度（15%、45%、75%）与不同温度（20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃）下浓缩蓝莓汁的流变特性并对其进行研究。结果表明，在所研究的温度范围内，浓缩蓝莓汁为牛顿型流体；回归分析结果显示，温度变化对粘度表观影响的关系式符合阿累尼乌斯方程 η=K 0exp （Ea/RT ），浓度对粘度表观影响的关系式符合指数方程 η=Kexp （AC ）；推导出
温度和浓度对粘度综合影响的方程式，该方程式可以用来推算实际加工过程中一定温度和浓度范围内浓缩蓝莓汁的粘度，为浓缩蓝莓汁的加工生产提供了理论依据。
4.5浓缩柑橘汁流变特性的研究
王昭等[5]人使用 AR500 流变仪对不同浓度的浓缩柑橘汁在不同温度下的流变学特性进行了研究。通过回归分析发现，在所研究的温度和浓度范围内，浓缩柑橘汁表现为假塑性流体，温度对粘度的影响关系可用阿累尼乌斯方程来表示，浓度对粘度的影响关系可用指数方程来表示，并推导出了温度和浓度对浓缩柑橘汁粘度综合影响的方程式：η=K 1exp(Ea/RT+AC)，式中K 1=7.199×10-5Pa ·s ；Ea=4.514kCal/(g ·mol)；A=0.170°
Brix-1。在温度为10～60℃，浓度为25～50°Brix ，该方程式可用来推算一定温度和浓度范围内柑橘汁的粘度，为浓缩柑橘汁的加工和运输提供了理论依据。
4.6浓缩石榴汁流变特性研究
赵武奇等[6]人对不同浓度的石榴汁在不同温度下的流变特性进行了研究。结果表明: 在实验温度和浓度范围内，石榴汁表现为胀塑性流体，通过回归分析，温度对粘度的影响关系可以用 Arrhenius 方程式来表示，浓度对粘度的影响关系可以用指数方程式来更好地表示，并推导出了温度和浓度对表观粘度综合影响的方程式。该方程式的建立可以用来推算实际加工过程中一定温度和浓度下石榴汁的表观粘度，为石榴汁产品的加工
和运输提供了理论参考。
5小结及展望
通过对果汁流变性能的研究,可以为了解果汁的组成成分、果汁加工的工艺设计和加工过程中的质量控制以及果汁产品的质量检测提供理论依据。尤其在果汁的浓缩过程中,果汁的流型及流变参数随温度、浓度的变化规律对加工工艺的设计,加工设备的选型,物料输运中的能量损耗及产品质量控制具有重要影响。研究表明,在一定温度和浓度范围内,果汁粘度随温度的升高而降低,温度变化对粘度影响的关系式符合阿累尼乌斯方程η=K
exp（Ea/RT）;浓度对粘度影响的关系式符合指数方程η=Kexp（AC）。
目前,国内外对浓缩果汁的流变特性进行了广泛的研究,多种果汁的流变特性研究已见报道,为果汁加工业的发展提供了一定的依据,今后应该在此基础上进一步改进食品流变性能研究的方法,改进测量仪器,更加科学准确地研究食品的流变性能;并且要进一步地深入系统研究流变性能与食品微观结构的关系,以及与其功能特性的关系。相信随着流变学的不断发展,将会为果汁产业化做强做精提供有力的支持。
参考文献：
[1]李贤中．苹果汁及其浓缩物的流变特性[J]．西北轻工业学院学报, 1991（3）: 30?34.
[2]路福绥，黄雪松，王汉忠，等．浓缩梨汁的流变特性研究[J]．山东农业大学学报, 1996（3）: 44?47.
[3]包海蓉，陈必文，邬瀛洲，等．浓缩葡萄汁流变特性研究[J]．食品科学, 2004，10: 70?72.
[4] 杨华，陈垠晨，张慧恩，陈祖满，孙金才，等. 浓缩蓝莓汁的流变特性研究[J]．饮料工业, 2013（6）: 16?20
[5]王昭，李云康，潘思轶，等. 浓缩柑橘汁流变特性研究[J]．食品科学, 2006（12）: 99?102.
[6]赵武奇，王晓琴，王茜，郑炀子，路上云，等. 浓缩石榴汁流变特性研究[J]．食品工业科技, 2012（12）: 169?172.
[7] Dak M，Verma R C，Jaaffrey S N A.Effect of temperature and concentration on rheological properties of “Kesar”mango juice［J］.Journal of Food Engineering，2007，80:1011－1015.
[8] Chin N L，Chan S M，Yusof Y A，et al. Modelling of rheological behaviour of pummelo juice concentrates using master－curve［J］.Journal of Food Engineering，2009，93: 134－140.
[9] 陈克复,卢晓江,金醇哲, 等.食品流变学及其测量[M]. 北京:中国轻工业出版社,1989.100-321.
[10]IbarzA，VicenteM，Graell J.Rheplogical behavior of apple juice and their
concentrates[J].FoodEngineering,1987,(6):257-267.
塔河油田稠油粘度特性试验研究
文章编号:1004—5716(2003)08—75—03中图分类号:TE345 文献标识码:B 塔河油田稠油粘度特性试验研究 耿宏章1,秦积舜2,周开学1,郭文敏2 (1、石油大学应用物理系,山东东营257061;2、石油大学石油工程学院,山东东营257061) 摘 要:应用高温高压流变仪,在不同温度和压力下,对塔河油田TK427井产原油进行了试验研究,测量了不同含水率、不同气油比下的原油粘度,用曲线拟合法探讨了原油及油气水多相流粘度与温度、压力不同的关系,结果表明原油及油 气水多相流的粘温特性符合指数规律,原油粘度与压力呈线形关系,原油的粘度随气油比不同而变化巨大,含气原油粘 度随压力变化存在极小值(泡点压力),含水原油粘度随含水量变化存在极大值(非乳化拐点)。 关键词:原油;粘度;含水率;含气率;压力;温度;粘温特性 原油流变性是油田开发及油气集输中重要的特性参数,原油流变性直接影响原油在地下的渗流特性,原油的粘度是反映原油在流动过程中内部的摩擦阻力[1]。地层原油的粘度直接影响其在地下的运移和流动。在油田开发过程中原油的粘度决定其在地层中的渗流能力,也影响它在管道中的流动能力。 随着原油开采量的增加,原油开采技术正在不断提高,人们对原油流动性质的研究越来越深入。原油的流变性对其在多孔介质内的渗流过程有很大影响,油井的产量、油藏的采收率以及其他油田开发指标与原油的流变性有直接关系,采油工艺中深井泵的水力学结构、井筒内流动阻力的计算和原油管输工艺中加热站的设计、管输压降的计算都与原油的流变性有密切关系。因此,了解原油粘度的变化特点对增加油井产能,提高油田采收率、编制调整开发方案有重要意义[2]。 本文利用高温高压流变仪对塔河油田TK427井产稠油样品及其油气水多相流进行了粘温特性测量,对原油及其油气水多相流进行了较系统的粘温特性的研究,为原油的开发,以及原油在地层、井筒及输油管道中的流动计算提供科学依据。1 试验条件与方法 111 试验条件 原油流变性的测试仪器较多,高温高压液体流变性测量仪可以较方便的测量原油及其油气水多相流在不同温度、压力、不同含水率、不同含气率下的粘度,我们利用该仪器与其他设备配合进行测量。 仪器设备:高温高压流体粘度测量仪,高压二氧化碳钢瓶,阀门,精密压力表,截止阀,超级恒温水浴,活塞容器,压力容器,高压计量泵。 原油样品:塔河油田TK427井所产脱气原油,常压下其密度测量结果见表1。 表1 原油的密度测量结果 温度(℃)4050607080 密度(gΠcm3)0.98270.97620.96970.96340.9571 水样:地层产出水,矿化度:7000mgΠL;气体样品:二氧化碳。 从表4的统计结果来看,该矿区各煤层等分值普遍偏低,除C52煤层等分值达到V3等资源量等分值标准(0.40～0.45)外,其余各煤层等分值均<0.40,相应的资源量级别亦均属于等外资 源。这主要是由于该矿区各煤层成煤期沉积环境较动荡,发育的煤层厚度较薄,结构复杂,灰份偏高,后期又受构造破坏,从而降低了煤层的稳定性和可采连续性所致。 312 经济概略分类评价 C2亚煤组煤层埋藏深度一般在垂深100m以内,最大垂深≤200m;第四系覆盖层厚度≤20m,且F 2 断层上盘之浅部(垂深30m以上)煤层已全部采空,故各煤层剩余资源量埋深在30～200m之间。经经济性概略评价,各煤层能利用储量范围内,C52煤 层V 3 等资源量为7.873×105t,占总量22.89%,其余各煤层灰份<40%的等外资源量为2.6520×106t,占总量的77.11%,所有煤层灰份>40%的等外资源量为2.6384×106t。在区位系数为60的条件下,各煤层资源量均为欠经济的资源量。各煤层资源量经济评价概略分类见表5。 313 资源的有效供给能力简析 通过概略分等评价、经济概略分类评价已知,该矿区西山窑组所含可采煤层由于其赋存条件差、资源量等级低、总量有限,开采和利用欠经济性,故不能作为具有效供给能力的资源,不具备建年产6×104t以上矿井的条件。 表5 各煤层资源量经济评价概略分类表 煤层编号 原地分 等级别 资源量 (104t) 占总量 百分比 灰份>40% 资源量(104t) 经济概 略分类 合计 (104t) C52V378.7322.89%92.56欠经济的171.29 C32、C42等外138.3640.23%31.91欠经济的170.27 C12、C22等外126.8436.88%139.37欠经济的266.21总计343.93100%263.84欠经济的607.77 总第87期2003年第8期 西部探矿工程 WEST-CHI NA EXP LORATI ON E NGI NEERI NG series N o.87 Aug.2003
流变学特性分析
储藏年限0 1 2 3 4 5 6 7 8 13 弹性弱较好较好较好好最好最好较好较好较好 延伸性22 12 12.5 11.5 13.5 15 14 11.5 12.5 8 抗延比值(厘米/分) 0.51 0.41 0.26 0.67 0.083 0.29 0.091 0.32 0.23 0.052 面包流散性（高/直径）0.33 0.35 0.55 0.47 0.45 0.40 0.55 0.52 0.55 0.49 面包体积（ml) 132 146 176.8 142.3 158 147.5 193 157 165 140 从面团特性来看，新收获的小麦面团弹性较差，延伸性大，抗延比值较高，这是由于新收获小麦含有较高的低分子量的醇溶蛋白，-S-S-/-SH的值较低。随着储藏时间的延长，面团弹性增强，储藏5-6年的小麦，面团弹性达到最好，这是由于储藏期间小麦麦谷蛋白肽链间的二硫键和分子内的二硫键相互结合, 使面团弹性增加。储藏时间过长，弹性反而下降。小麦储藏的前三年，延伸性随着储藏时间的延长而逐渐下降，储藏4-5年的小麦延伸性有增加的趋势，而后逐渐下降。在储藏过程中，小麦抗延比值整体呈下降的趋势。一般认为小麦在储藏过程中面团流变学特性变化的原因是蛋白质分子中的巯基被氧化成了二硫键，使高分子质量的麦谷蛋白聚合物体积增大，低分子质量的麦谷蛋白聚合物体积减小，形成的面团线性结构导致面团特性发生变化。 从小麦的烘焙品质来看，新收获的小麦制作的面包流散性较差，面包体积较小。随着储藏时间的延长，由于后熟作用，面包流散性增加，体积增大，储藏6年的小麦制作的面包体积达到最大，为193ml，烘焙品质达到最佳。但储藏时间过长，超过后熟期，面包流散性降低，面包体积减小，烘焙品质下降。
聚合物改性沥青流变学研究
聚合物改性沥青流变学研究 发表时间：2018-06-11T17:29:04.533Z 来源：《基层建设》2018年第11期作者：毕飞 [导读] 摘要：在沥青作为道路建设材料的发展过程中，科研工作者对沥青改性剂的种类和掺量做了非常多的研究和报道，文章基于动态剪切流变仪DSR，围绕着聚合物改性沥青，针对其流变性能，通过对于动态剪切流变试验，重复蠕变恢复试验以及零剪切粘度等试验的研究，结果表明：橡胶类改性沥青、热塑性橡胶类改性沥青、树脂类改性沥青及复合改性沥青的流变学性质有相似之处，均会随着温度的升高，抗车辙能力减弱；随着改性剂的用量增加，抗车 山东建筑大学山东济南 250000 摘要：在沥青作为道路建设材料的发展过程中，科研工作者对沥青改性剂的种类和掺量做了非常多的研究和报道，文章基于动态剪切流变仪DSR，围绕着聚合物改性沥青，针对其流变性能，通过对于动态剪切流变试验，重复蠕变恢复试验以及零剪切粘度等试验的研究，结果表明：橡胶类改性沥青、热塑性橡胶类改性沥青、树脂类改性沥青及复合改性沥青的流变学性质有相似之处，均会随着温度的升高，抗车辙能力减弱；随着改性剂的用量增加，抗车辙能力增强。但是针对不同种类的聚合物改性沥青，其中的具体指标的变化又不会完全一致，因此需要根据当地气候条件，路面状况选择合适的改性沥青进行施工。并且设想通过优化改性材料和加工工艺来制作低相位角δ的聚合物改性沥青，展望了对于研究低滚阻沥青的应用前景。 关键词：聚合物改性沥青；流变学；车辙因子；相位角 前言 由于近年道路交通流量的迅猛增长, 行车荷载的大大增加以及交通渠化等因素的综合影响[1]，现代交通对沥青路面的高温抗车辙能力的要求进一步加强 , 而采用高质量的改性沥青材料成为提高沥青路面质量的主要技术措施之一。所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。 随着改性剂的加入，使沥青在高温条件下不易发生车辙现象，在低温条件下不会硬化导致路面开裂，提高了沥青的流变性能，因此通过研究改性沥青的流变特性，可以进一步的了解其改性机理，从而能够更好的适应路面环境。 1.聚合物改性沥青流变学 1.1 重复蠕变与恢复试验 重复蠕变与恢复试验的原理为通过加载 1s 的蠕变试验，卸载进行 9s 的变形恢复，完成一次蠕变恢复过程，不断重复进行 100 次蠕变恢复过程的循环[2]。 该方法较好的模拟了路面在行车荷载作用下的变形发展过程，比较全面的考虑了沥青材料的高温变形能力，克服了动态剪切流变仪的缺陷[3]。 在相同的应力条件下SBS改性沥青，胶粉改性沥青以及复合胶粉改性沥青的蠕变柔量和应变随时间逐渐增加；在不相同的应力条件时，相同那个温度下，SBS改性沥青的蠕变柔量比大于胶粉改性沥青以及复合胶粉改性沥青，并且随时时间的推移，蠕变柔量比存在着些许变化波动，说明温度的变化对于SBS改性沥青具有较大影响。由于胶粉改性沥青的蠕变柔量比相对于其他两种改性沥青是最小的，并且在不同应力条件的变化最小，说明胶粉沥青具有较好的温度稳定性[2]。 研究SBS,RET(反应型三元共聚物)，PPA（多聚磷酸）三种改性沥青得到，SBS改性沥青的蠕变变形恢复能力大于RET和PPA改性沥青；相对于PPA改性沥青，RET改性沥青的抗车辙能力与SBS不相上下[4]。 重复蠕变与恢复试验研究表明：在不同温度下，应力对于沥青材料的蠕变柔量和应变的变化具有较大影响，并且普通基质沥青和改性沥青表现出的流变学特性并不相同，因此用重复蠕变与恢复试验来评价沥青的高温流变性能时，应该根据当地的气候特点和交通荷载的实际情况来选择合适的温度和应力水平[5]。 周庆华[6]通过分析对于10种沥青的车辙因子和蠕变柔量得到：对于动态剪切流变试验来说，重复蠕变与恢复试验能够弥补其不足，通过累计的应变和软便进度的粘性成分指标能更加准确的描述沥青的抗车辙能力。 1.2 零剪切粘度 零剪切粘度ZSV是欧洲国家评价沥青高温性能的常用指标，是沥青材料本身固有的性质，一般用60℃时的零剪切粘度来表征改性沥青的高温性能。沥青材料在路面温度下多属于假塑性非牛顿流体，通常对于非牛顿流体和假塑性流体来说，在剪切速率接近于零时流体处于第一牛顿流区域中其粘度值接近于常数，并达到最大值，这一粘度称之为零剪切粘度[7]。 通过比较SBS改性沥青，橡胶改性沥青，橡胶粉复合改性沥青，MAC改性沥青以及基质沥青得到，在相同的应力条件下，SBS改性沥青的ZSV最大，其次是橡胶改性沥青，胶粉复合改性沥青与MAC改性沥青差不多，最小的是基质沥青。由此可以得到，SBS改性沥青的流变性能较其他几种改性沥青较为优秀，抗车辙能力最强[5]。 虽然ZSV的测定方法较多，如在低剪切速率下进行的动力粘度测量、DSR上的频率扫描以及蠕变弹性测试等，但这些方法都较复杂，常规指标如软化点、粘度等于其有相关性，且操作简单，所以现在对于ZSV的应用较少，还需要对对其表征指标进行更高层次的研究[9; 10]。 2 各种聚合物改性沥青流变学差异 综上所述，聚合物改性沥青其流变学的性质有较为相似的趋势，其抗车辙能力都会随着温度的升高而逐渐降低；随着改性剂掺量的增加而逐渐加强，但相比之下，仍有些许差异。
浓缩果汁流变特性的研究进展
研 究 生 课 程 论 文 (2013年第一学期) 浓缩果汁流变特性的研究进展 研究生：罗伟 浓缩果汁流变特性的研究进展
罗伟 摘要：浓缩果汁流变特性的研究能够为果汁产品的生产加工工艺设计以及在生产过程中的质量控制提供理论依据。本文对目前浓缩果汁流变特性的研究状况进行了综述，并对今后的研究方向进行了展望。 关键词：浓缩果汁流变特性粘度 Abstract:.. Key words：concentrated fruit juice；rheological property；viscosity 前言 随着社会的进步和发展，人们越来越重视生活质量和身体健康，果汁产品因富含维C和膳食纤维，具有助消化、排毒养颜等功效而深受人们的欢迎。果汁产品在工业化的生产过程中，为了便于运输与贮藏，通常将果汁浓缩成高浓度果汁，浓缩果汁在果汁品种中占有重要的地位。果汁产品在生产过程中的很多环节都要求掌握果汁的流变特性，例如在果汁的浓缩过程中必须准确掌握温度、浓度等因素对流变特性的影响。对浓缩果汁流变特性的研究能够为浓缩果汁产品的加工工艺设计提供理论基础，对浓缩果汁产品在加工过程的质量控制有重要的指导意义。 近年来，国内外相继报道了浓缩苹果汁[1]、浓缩梨汁[2]、浓缩葡萄汁[3]、浓缩蓝莓汁[4]、浓缩柑橘汁[5]、浓缩石榴汁[6]、芒果汁[7]、樱桃汁[8]等果汁的流变特性的研究，本文综述了浓缩苹果汁、浓缩葡萄汁、浓缩蓝莓汁、浓缩柑橘汁、浓缩石榴汁等果汁流变特性的研究状况，并对浓缩果汁的制备、果汁的流型及其流变特性、影响因素进行了概述，为今后浓缩果汁的研究和开发提供一定的参考。 1 浓缩果汁制备方法和流程概述 浓缩果汁的制备方法通常是先将新鲜水果榨成原汁，然后再采用低温真空浓缩的方法蒸发掉一部分水分，制成高浓度的果汁。在还原原汁时须在浓缩果汁中加入原来失去
食品物性学
1.名词解释：食品物性学 2.食品物性学研究的主要内容。 3.食品物性学要解决的主要问题。 1.食品胶体系统的分类有哪些？ 2.非牛顿流体的分类有哪些？ 3.假塑性液体的流动特征及特性曲线。 4.黏弹性体的特点有哪些？ 应用质地学基础知识写出对冰激凌、羊肉、苹果、薯片的感官评价结果。 如何正确对食品的质地进行分析？（对食品质地的评价方法有感官评价法和仪器评价法，分别介绍其方法及特点，能列举3-4种测定仪器。） 1.影响水分子团构造的因素有哪些？功能性水具有哪些特征？ 2.为什么陈酒的口感好？ 3. 影响液体黏度的因素有哪些？ 4. 测定泡沫表面张力的方法有哪些？ 1.固态与半固态食品按组织形态可分为哪几种？每种分别列举3-4种食物，及其常用的物性测定仪器或指标。 2.烹饪时，蔬菜经加热、煎炒等处理，有的还能保持脆性，有的则很容易软化，试分析原因。 3.膨化干燥法有哪些膨化设备，膨化原理是什么，可用到哪些食品中？ 4.粉体食品摩擦角指的是什么，有哪几种？ 食品颜色的测定方法和仪器有哪些？ 举例说明食品光学性质有哪些应用？ 举例说明食品热物性在食品生产中的应用研究食品电特性的意义有哪些？ 利用食品电特性加工的课题有哪些？ 举例说明食品电物性在食品加工生产中的应用。
1、食品物性学：是以食品（包括食品原料》为研充对象，研究其物理性质 和工程特性的一门科学。 2、内聚能：定义为1mol的聚集体汽化时所吸收的能量。 3、结品态：分子（或原子、离子）间的几何排列具有三维远程有序。 4、液品态：分子问儿何排列相当有序，接近于品态分子排列，但是具有一令 定的流动性(如动植物细胞膜和一定条件下的脂助). 5、破璃态：分子间的几何排列只有近程有序，而远程无序，即与液态分子 排列相似. 6、粒子故胶：具有相互吸引趋势的离子随机发生能撞会形成粒子团，当这 个粒子国再与另外的粒子国发生凝握时又会形成更大的较子团，最后形成 一定的结构形态。 7、聚合物磁胶：是由细而长的线形而分子，通过共价健，氨健、盐桥、= 依健、微品区域、缠绕等方式形成交联点。构成一定的网格结构形态。 8、热性：是表现流体流动性的指标，阻碍流体流动的性质。 9、牛顿流休，流功状态方程符合牛顿定律的流体统称为牛模流体；非牛根 流体，流动状态方程不符合牛领定律，且流体的黏度不是常数，它随剪切 连丰的变化而变化。这种流体称为非牛顿流体。 10、胀型性流体：在非牛顿流动状态方程式中，如果1 面团流变学特性的研究及应用 摘要：面团是多种食品的加工原料，其流变学特性对食品的加工制作有极大的影响，甚至起决定性作用，不同的食品对面团的流变学特性有不同的要求，本文研究了面团的流变学特性，列举了研究方法、仪器以及指标，介绍了面团流变学的研究意义，并对馒头、面条、饺子、饼干以及面包五种食品对面团的流变学特性进行了介绍描述。 关键词：面团；流变学特性；应用 1.食品流变学概述 流变学是研究物质形态和流动的学科。食品流变学主要研究作用于物体上的应力和由此产生的应变规律，是力、变形和时间的函数，主要研究的是食品受外力和形变作用的结构。通过对食品流变特性的研究,可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等,能为产品配方、加工工艺、设备选型及质量检测等提供方便和依据。近年来由于食品的深加工性、工艺及设备设计的依据性等的需要,食品流变学的研究变得愈来愈广泛【1】。 食品流变特性在生活中随处可见,如打蛋和搅蛋过程中蛋液的流动特性、和面时面团的弹性和变形、花生酱的涂抹等【2】。通过对食品的流变性的研究，可将食品分为固体类食品、牛顿流体类食品、非牛顿流体类食品、粘弹性体类食品以及塑性液体类食品五大类。其中粘弹性体类食品是一类介于固态食品与液态食品之间的具有弹性特性又有粘性特性的粘弹性体。属于这一类食品的有米面粉团、淀粉团、冻凝胶等【3】。本文主要研究面团的流变性以及不同产品对面团流变特性的要求。 2.面团流变学的研究 2.1面团 小麦粉是各种各样面制品的基础原料，与水混合后，由于面筋的形成从而形成了具有黏弹性且具有一定流动性的面团，面团的这种黏弹性和流动性称为面团的流变学特性【4】。水在面团的黏弹性中有重要作用，若要形成很好的面团加水量一定要适中，过多或不足均无法形成良好的面团，面团质量的好坏直接影响产品的质量。当加适当水混匀时，蛋白质结合在一起形成连续的黏弹性面筋网状结构，此时淀粉与水合面筋的大分子网络形成连续的颗粒网状结构，这两个独立的网络和他们的相互作用形成了面团的流变学特性，在揉和过程中，脂类和其它成分均被揉和到面筋蛋白网络中。因此，面筋蛋白的含量和质量是影响面团及面制品品质的重要因素【5】。面筋蛋白根据是否溶于乙醇，可分为两类：麦谷蛋白和麦醇溶蛋白。麦谷蛋白决定小麦粉面团的弹性，而麦醇溶蛋白则影响面团延伸性【6】。 2.2面团流变特性研究的意义 在面食类食品加工中，面团的品质其决定性作用，面团流变学特性是小麦品质的指标之一,受面粉蛋白质含量、面筋含量等组成成分的影响, 它决定着小麦和其烘焙、蒸煮食品等最终产品的加工品质, 可以给小麦粉的分类和用途提供一个实际的、科学的依据。研究面团的流变学特性有着重要的意义：(1)面团的结构和性质直接由其品种的品质状况决定, 蛋白质含量和质量、淀粉的种类和组合、脂肪的结构和组成以及矿物质、维生素的多少都直接影响到面团的粉质、拉伸、揉混等特性；(2)面团的性质又直接影响到面包等制成品的 涂料的流变特性 流变性是涂料的一个重要的指标，它反映的是涂料储存稳定性和施工性能，在涂料的涂装过程中一定经过流体这个阶段，因此对于涂料流变特性的理解具有重要的意义，流变特性是一个复杂的剪切力和粘度的关系，粘度是体现涂料流动特性的一个很重要的参数，通过测量涂料不同剪切力下的粘度变化，可以分析涂料的流变特性，进而指导涂料配方的改进。 涂料的流变特性就涉及到流变学，首先了解牛顿流体和非牛顿流体 牛顿流体：剪切应力和剪切速率的比值为一常数，即为牛顿流体，粘度不随剪切速率的变化而变化。 非牛顿性流体：粘度会随着剪切速率的变化发生改变，包括宾汉流体、膨胀性流体、假塑性流体和触变性流体。 假塑性流体随着剪切力的增大粘度变小，膨胀性流体随着剪切力的增大粘度变大，当假塑性流体行为与历史时间有关系的时候，也就是对时间有一定依赖性的时候，就称之为触变性流体。 了解流体的类型，就能很好理解涂料的流变特性 涂料体系流变特性的几个决定因素 1、主体树脂（基料）化学结构式和分子量 2、溶剂的适用类型，对于树脂的溶解性 3、颜填料的含量 涂料体系流变特性的两个现象： 1、沉降 2、流挂，这两个现象也是反应涂料施工性能和储存稳定性的两个重要的体现。涂料体系改善涂料流变性能助剂的原理：市面上流变助剂的机理基本相同，都是在液相中形 成三维网状结构，比较典型的就是通过氢键的形式联结，这些三维网状结构在一定的剪切力作用下发生破坏，当撤去剪切力的情况下，逐渐恢复三维网状结构，表现出一定的触变流动特性。 另一种助剂的作用原理，通过助剂基团与主题树脂基团之间的缔合作用形成一定三维网状结构，一般使用在低剪切力的体系中，水性体系中可以高低剪切助剂配合使用。 在涂料使用的过程当中，根据涂料的性能要求，选择不同的剪切力，对应所使用的粘度要求，来使用不同类型的流体。比如下表所示 涂料性能要求剪切力的情况粘度情况 填料沉降慢低高 不易溅落低高 流平性能好低低 防流挂低高 易涂刷高低因此涂料的流变特性是反应涂料施工性能的重要指标。 2006年8月 第21卷第4期 中国粮油学报 Journal o f the Ch i n ese C erea ls and O ils A ssoc i a ti o n Vo.l21,N o.4 Aug.2006不同品种大米淀粉的流变学特性研究 许永亮 程 科 邱承光 赵思明 (华中农业大学食品科技学院,武汉 430070) 摘 要 以不同品种大米淀粉为材料,研究淀粉糊的流变学特性,温度、淀粉糊浓度对黏度系数、流变指数的影响,为淀粉质食品的原料选择和加工提供参数。结果表明,大米淀粉糊呈假塑性流体的特性。不同品种大米淀粉湖的流变特性有较大差异,金优和放心米的热稳定性较差,大米淀粉糊的黏度系数为0.1~11。黏度系数和流变指数对温度和浓度对有较大的依赖性。大米淀粉的流动能约为1.66 106J/m ol~20.53 106J/ m o l。 关键词 大米 淀粉 流变学 大米淀粉广泛应用于食品加工,流变特性是淀粉的重要物化特性之一,黏度系数、流变指数和流动能是流变特性的重要参数[1]。 淀粉质流体食品的流变特性影响到食品的品质,如硬度、黏稠度和咀嚼度等,加工过程中原料的输送、搅拌、混合、能量的损耗等与物料的流变特性密切相关。国内外对影响大米淀粉糊流变特性的因素[2]、稻米淀粉糊老化过程的流变特性[3]、稻米支链淀粉的流变特性[1,4]、贮藏过程中大米淀粉的流变特性[5]、改性大米淀粉的流变特性[6]、食品添加剂对大米淀粉流变特性的影响[7]等已有较多研究。认为大米淀粉由长链的直链淀粉(Am)和支链淀粉(Ap)组成。大米淀粉糊为假塑性流体,温度和浓度等对流变特性具有影响。稻米淀粉糊的流变学与稻米流质食品的品质和稳定性密切相关。然而不同品种大米由于直链淀粉、支链淀粉的含量不一样,淀粉分子特性和分子构象等的差异,其流变特性也不一样。我国对不同品种大米淀粉糊的流变特性的研究仍较少,从而难以对大米淀粉的流变特性作全面的评价和比较。 本文通过对不同品种大米淀粉糊黏度系数、流变指数、流动能以及大米品种、温度、浓度对淀粉糊 基金项目:湖北省自然科学基金大米淀粉特性与米制品品质的相关性研究(99J091) 收稿日期:2005-07-12 作者简介:许永亮,男,1982年出生,硕士研究生,食品科学 通讯作者:赵思明,女,1963年出生,教授,博士后,食品大分子功能及特性研究黏度系数、流变指数、流动能的影响进行研究,了解不同品种大米淀粉糊黏度、流动能的变化规律,确定大米淀粉糊的流变类型和影响大米淀粉糊流变特性的因素,为大米食品加工的原料选择、大米淀粉深加工和开辟新用途提供依据。 1 材料与方法 1.1 实验材料 12种大米(2003年产),其品种类型及生产厂家,见表1。 1.2 大米淀粉和淀粉糊的制备 1.2.1 大米淀粉的制备 称取适量的大米,用0.4%(w/w)的Na OH溶液于室温下浸泡24小时后,用胶体磨粉碎,用0.4% (w/w)Na OH的碱液反复浸泡7~8次后,水洗5次,用盐酸将浆液的pH调到6.5~7.0,再水洗两次,将水洗后的淀粉浆液于4000r/m i n的转速下离心10m in(TDL-5-A型低速离心机上海安亭科学仪器厂),取下层沉淀物,自然干燥即得大米淀粉,粉碎过80目筛备用。 1.2.2 大米淀粉糊的制备 称取适量的淀粉,加入一定量的水,沸水浴20~ 30m in,制成4%(w/w)和6%(w/w)的淀粉糊。 1.3 流变学特性 用流变仪(HAAK型旋转流变仪,HAAKE B UC HLER Instrum ents,Inc.,USA,转子型号:MVST),在转速n为1r/m in、2r/m in、4r/m i n、8r/m i n、16r/m i n、32r/m in、64r/m in和128r/m i n时,采用4%和6%(w/ 食品流变学特性的研究进展 作者： 摘要：本文综述了测试食品流变性能的传统改进方法，介绍了近年来国内外食品流变性能测试方法的研究情况。 关键词：食品；流变性；测试 Progress of Food rheological properties research A uthor Abstract: This article summarizes the improved measure of food material rheological behavior testing and introduces the newest measure and instrument about food material rheological behavior testing. Key words: food material; rheological behavior; testing measure 前言 在食品的生产过程中，经常要遇到有关食品物质的流动，变形等问题;这此问题不仅反映了食品物质的特性，同时也直接影响到食品的质量，产品加工及设备设计。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[1]。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，几乎包括一r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[2]。 流变学即Rheology最初由美国化学家宾汉(E.C.Bingham)倡导,它本是力学的一个分支，即研究物质在力作用下变形或流动的科学。除了力的作用外，离得 论流变特性在食品加工中的作用 1.流变特性（RheologicalBehavior）是指物体在外力作用下发生的应变与其应力之间的定量关系。这种应变（流动或变形）与物体的性质和内部结构有关，也与物体内部质点之间相对运动状态有关。如胶体体系的流变特性不仅是单个粒子性质的反映，而且也是粒子与粒子之间，以及粒子与溶剂之间相互作用的结果。因此不同的物质具有不同的流变特性。 2.食品流变学是食品、化学、流体力学间的交叉学科，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，对食品在特定形变情况下具有明确物理意义的流变回应的测量。食品物质流变特性的测量和分析是食品流变学理论研究和工程应用的基础，也是食品流变学最重要的研究内容之一。食品流变特性主要研究的方向还有食品受外力和形变作用的结构。由于食品物料的流变特性与食品的质地稳定性和加工工艺设计等有着重要关系，所以通过对食品流变特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，这样可以为产品配方、加工工艺、设备选型及质量检测等提供理论依据。因此，食品流变学的研究对象是食品及其原料的力学性质。食品流变学与传统的只注重食品的组成及其变化的化学方法不同，它用数学语言，通过所设定的数学模型对食品进行量化的研究。 3.食品流变学与传统的只注重食品的组成及其变化的化学方法不同，它用数学语言，通过所设定的数学模型对食品进行量化的研究。由于食品物料的流变特性与食品的质地稳定性和加工工艺设计等有重要联系，所以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。食品物性具有多样性和复杂性，如何选择合适的测试方法和仪器，一直是食品流变研究者极为关心的问题和重要的研究课题。近年来由于食品科学工作者为了提高对食物加工性，特别是食品的深加工性、工艺及设备设计的依据性等的需要，食品流变学的研究与应用变得愈来愈广泛。 4.果汁的流变特性: 果汁的流变特性研究国内外均有开展。我国研究称，果汁的流型与是否含有果胶有关。可能当含有果胶大分子时，果汁内可形成一定结构。当剪切速率小时，其结构不能完全被破坏，其表观粘度值较大；随着剪切速率的增大，其结构被破坏的程度增大，表观粘度降低。研究表明，不同的果汁的粘度均随温度的升高而降低。果汁的粘度与温度的关系服从Arrhenius方程。[7]因此，在运输过程中，可通过适当升高温度来增加果汁的流动性 5.大豆蛋白的流变特性: 大豆蛋白是一种蛋白质含量高、功能性良好的分子有机化合物，其功能特性包括凝胶性、乳化性、泡性、粘性、溶解性、水合性、流变性、吸油性、结膜性风味凝结性、调色性等等。大豆蛋白的功能特性对大豆蛋白在食品中的应用有着非常重要的作用。大豆蛋白的流变性在调整食品的物性方面十重要，在饮料、汤、酱和奶油这样的流体 在高速公路建设如火如荼的今天，沥青路面里程与日俱增，沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质，尤其是在高温季节，加之行车荷载的作用，沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害，严重缩短高速公路的使用寿命。 2沥青及改性沥青的流变性 2.1沥青流变性 沥青具有强烈依赖温度的流变性能，其流变性受沥青各个组分（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）之间物理—化学相互作用的制约。饱和分主要由正构烷烃、异构烷烃和环烷烃组成，其平均相对分子质量在500～800之间，芳香分主要是一些带环烷和长链烷基的芳香烃，平均相对分子质量在800～1000之间，胶质也称极性芳烃，平均相对分子质量在1300～1800之间，沥青质是沥青胶体体系的核心，平均相对分子质量在数千到一万之间，是高度缩合的芳香烃。沥青中高分子量的成分比重越大，则流变性越差。 2.2 改性沥青流变性 SBS改性沥青是目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青，由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜，因此在道路改性沥青中占有很大的份额。但SBS 改性沥青在流变性质方面存在非常复杂的变化，其粘度和软化点的变化幅度较大，这种现象在其它改性沥青(如PE、EVA、SBR改性沥青)中很少见。对其中一些现象国外已有所报道，但并未作深入研究，由此导致了许多不同的观点，阻碍了对SBS改性沥青的深入研究和正确评价。改性沥青的流变性具有两个显著特点，一是变化复杂，二是影响因素众多。 (1)SBS改性沥青流变性质的复杂变化 SBS改性沥青的流变性质易受到各种因素的影响，如基质沥青、改性剂种类、改性剂掺量(为改性剂质量与沥青质量之比)、SBS的性质、改性沥青制作的混合时间、温度及存贮过程等，并且这些因素对改性沥青的软化点会产生20～30℃的影响，而这些因素对其它聚合物改性沥青软化点的影响则要小得多，基本在5℃以下，一般不超过10℃。通过试验发现，SBS改性沥青的软化点的复杂变化主要有以下现象： 《食品物理性质》是李云飞著的一本书，2009年8月由中国轻工业出版社出版。 这本教科书在第一版的基础上作了很大的修改。在重写过程中，我们参考了近年来国外出版或出版的相关教材、专著和学术论文，从理论和实验两方面丰富了教材内容，增加了物性分析和显微成像等章节。 内容有效性 食品的物理性质是指食品和食品成分的物理和工程性质，如机械性能、流变性能、质地、光学性能、介电性能、热性能等。这些性质与食品的组成、微观结构、二价态、表面状态等因素有关，进而影响食品的流变性、粘弹性、粘聚力、粘附力、质地和口感；它们影响某些食品成分的成分质量，即，质量扩散、松弛、品质的速度和速度稳定性关系到食品的生化反应，影响食品对环境光、电、热的反应，以及食品成分分析之间的相关检测。[2] 书籍特色 本书以食品的质地和流变特性为基础，详细论述了非牛顿流体的理论和实验分析方法，以及固体、半固体和粉末食品的力学模型。结合对食品质地的分析，充分反映了食品加工、流通、食用过程中的力学问题，探讨了食品的热特性、光电特性和形态特征。 本书以大量国内外相关资料为基础，结合大量实验案例和实例，突出了技术实用性和理论分析方法。用户可以根据学生的培养目标在理论分析和实验技能之间进行选择。这本书不仅可以作为研究生的教材，也可以作为本科生的教材。在理论和技能上还有很大的拓展空间。 图书目录编辑器 1简介 1.1食物形态 1.2食物质地 1.3纹理描述 食品流变学特性 5.1.1热学和光学特性 1.6食品的物理性质和微观结构1.7课程目的及特点 2食品的主要形态和物理性质2.1微观结构和相互作用 2.2骨料结构和结合能 2.3食品中的水分 2.4食物分散系统 2.5动物肌肉组织 2.6植物细胞组织 粘性食品的流变特性 3.1粘性液体的流变学基础 3.2剪切粘度的影响因素 流体流变特性概述 流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流动)．接内部相应要产生对变形的抵抗，并以内摩擦的形式表现出来。所有流体在有相对运动时都要产生内摩擦力，这是流体的一种固有物理属性，称为流体的粘滞性或粘性。牛顿内摩擦定律或牛顿剪切定律对流体的粘性作了理论描述，即流体层之间单位面积的内摩擦力或剪切应力与速度梯度或剪切速率成正比。用公式表示如下： τ=μ(dvx/dy)= μγ 上式又称为牛顿剪切应力公式，式中的比例系数μ就是代表流体粘滞性的物理量，反映了流体内摩擦力的大小，称为流体的动力粘性系数或粘度。流体的粘度与温度有密切的关系。液体的粘度随着温度升高而下降，而气体的粘度则随着温度的升高而升高。在物理意义上，牛顿剪切应力公式表明有一大类流体，它们的剪切应力与速度梯度呈线性关系。这类流体被称为牛顿流体。另一方面，如果上式的函数关系是非线性的，所描述的流体就被称为非牛顿流体。． 为了方便描述非牛顿型流体，人们提出了广义的牛顿剪切应力公式：τ=η(dvx/dy)= ηγ 系数η同样反映流体的内摩擦特性，常常称为广义的牛顿粘度。对牛顿型流体，η当然就是粘度，属于流体的特性参数。对非牛顿型流体，问题就变得复杂起来，η不再是常数，它不仅与流体的物理性质有关，而且还与受到的剪切应力和剪切速率有关，即流体的流动情况要改变其内摩擦特性。人们提出了几个描述非牛顿型流体内摩擦特性的流变方程模型。如Ostwald—dewaele的幂律模型，Ellis模型，Carreau模型，Bingham模型等。其中幂律模型最为常用。幂律模型认为，非牛顿型流体的粘度函数是速度梯度或剪切速率绝对值的一个指数函数，其表达式为: 1. τ=K(dvx/dy)n= Kγn 或者 2. η=K(dvx/dy)n= Kγn-1 式中，K为稠度系数，N?S”／m ；为流体特性指数，无因次，表示与牛顿流体偏离的程度。 由2式可见： ① 当n=1时，η=K，即K 具有粘度的因次．此时流体为牛顿流体，可用以检查所得结果正 确与否； ② 当η<1时，为假塑性或剪切变稀流体； ③ 当η>l时，为膨胀塑性或剪切增稠流体； ④ 1式从使用观点看，仅有两参数，因此被广泛应用，工业上80％以上的非牛顿流体均可用此模型计算。 粘性是表现流体流动性质的指标，从微观上讲，粘性是流体受力作用，其质点间作相对运动时产生阻力的性质。这种阻力来自内部分子运动和分子引力。一种物质粘性的大小通常用粘度来表示。粘度有剪切粘度、延伸粘度和体积粘度三种，但通常我们所说的是剪切粘度。流体在力的作用下，会发生粘性流动，其流动过程中的粘度与作用力之间的关系表现出多种情况。分为牛顿液体类物质、非牛顿液体类物质。 1）牛顿液体类物质 液体属于一种流体，描述流体的一个重要参数就是粘度。粘度剪切粘度、延伸粘度和体积粘度等几种不同的方式，通常我们所说的粘度就是剪切粘度，即用普通粘度计测定的液体粘度。如果一种液体的粘度与剪切速率无关，则我们称这种液体为顿液体。 η=σ/ε 从这个式中可以看出，牛顿液体的剪切应力与剪切速率的关系曲线是一条直线，这种液体没有弹性，且不可收缩。 值得注意：真正的牛顿液体是没有的，但在实际情况中，当在剪切力很宽的作用范围条件下，其粘度不变的液体通常近视将其看成为牛顿液体。例如糖水溶液、低浓度的牛乳、油、酒、水及其透明稀质液体均可归于牛顿液体。 当采用小于某一个值的剪切力作用于食品液体时，其并不表现出流动，具有类似于弹性体的性质，当施予的剪切力超过此值时，其表现出流动，流动特性符合牛顿液体特征的称为宾汉液体。 在液态食品体系中，属于宾汉液体的事例很多，如浓缩的肉汁就是一种典型的宾汉液体。 2）非牛顿类液体物质 凡是不符合牛顿流体定律的液体统称为非牛顿类液体物质，非牛顿类液体物质的流动方程可用下式表示。 σ= κ×εn（n为不等于1的任何正数） 在上式中，当n=1时，它就是牛顿液体公式，这时κ=η。κ就成了粘度。假如设ηa= κ×εn-1，则非牛顿液体类物质的流动状态方程可写为与牛顿液体类物质流动方程相似的形式： σ= η a×ε 由上式可以看出，ηa与η有同样的量纲，表示同样的物理特性，所以称ηa为表观粘度（apparent viscosity）。值得注意的是η是一个常数，而ηa则是一个变数，它与粘度系数κ和流态指数n有关，是剪切速率ε的函数。非牛顿类物质的剪切力与剪切速率不是一条直线。 在实际过程中，非牛顿类液体物质只有当施加的剪切力σ大于某 第一章流体力学基本知识 学习本章的目的和意义：流体力学基础知识是讲授建筑给排水的专业基础知识，只有掌握了该部分知识才能更好的理解建筑给排水课程中的相关内容。 §1-1 流体的主要物理性质 1．本节教学内容和要求： 1.1本节教学内容： 流体的4个主要物理性质。 1.2教学要求： （1）掌握并理解流体的几个主要物理性质 （2）应用流体的几个物理性质解决工程实践中的一些问题。 1.3教学难点和重点： 难点：流体的粘滞性和粘滞力 重点：牛顿运动定律的理解。 2．教学内容和知识要点： 2.1 易流动性 （1）基本概念：易流动性——流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形的性质称易流动性。 流体也被认为是只能抵抗压力而不能抵抗拉力。 易流动性为流体区别与固体的特性 2.2密度和重度 （1）基本概念：密度——单位体积的质量，称为流体的密度即： M ρ = V M——流体的质量，kg ; V——流体的体积，m3。 常温，一个标准大气压下Ρ水=1×103kg/ m3 Ρ水银=13.6×103kg/ m3 基本概念：重度：单位体积的重量，称为流体的重度。重度也称为容重。 G γ = V G——流体的重量，N ; V——流体的体积，m3。 ∵G=mg ∴γ=ρg 常温，一个标准大气压下γ水=9.8×103kg/ m3 γ水银=133.28×103kg/ m3密度和重度随外界压强和温度的变化而变化 液体的密度随压强和温度变化很小，可视为常数，而气体的密度随温度压强变化较大。 2..3 粘滞性 （1）粘滞性的表象 基本概念：流体在运动时抵抗剪切变形的性质称为粘滞性。当某一流层对相邻流层发生位移而引起体积变形时，在流体中产生的切力就是这一性质的表 现。 为了说明粘滞性由流体在管道中的运动速度实验加以分析说明。用流速仪测出管道中某一断面的流速分布如图一所示 设某一流层的速度为u,则与其相邻的流层为u+du,du为相邻流层的速度增值，设相邻流层的厚度为dy，则du/dy叫速度梯度。 由于各流层之间的速度不同，相邻流层间有相对运动，便在接触面上产生一种相互作用的剪切力，这个力叫做流体的内摩擦力，或粘滞力。 平板实验 （2）牛顿内摩擦定律 基本概念：牛顿在平板实验的基础上于1867年在所著的《自然哲学的数学原理》中提出了流体内摩擦力的假说——牛顿内摩擦定律： 当切应力一定时，粘性越大，剪切变形的速度越小，所以粘性又可定义为流体 **流函数：由连续性方程导出的、其值沿流线保持不变的标量函数。**粘性：在运动状态下，流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以抵抗剪切变形，这种性质叫做粘性。粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度又分为动力黏度.运动黏度和条件粘度。 **内摩擦力：流体内部不同流速层之间的黏性力。 **牛顿流体：剪切变形率与切应力成线性关系的流体(水，空气)。 **非牛顿流体：黏度系数在剪切速率变化时不能保持为常数的流体(油漆，高分子溶液)。 **表面张力：1.表面张力作用于液体的自由表面上。2.气体不存在表面张力。3.表面张力是液体分子间吸引力的宏观表现。4.表面张力沿表面切向并与界线垂直。5.液体表面上单位长度所受的张力。6.用σ 表示，单位为N/m。 **流线：表示某瞬时流动方向的曲线，曲线上各质点的流速矢量皆与该曲线相切。性质：a、同一时刻的不同流线，不能相交。b、流线不能是折线，而是一条光滑的曲线。c、流线簇的疏密反映了速度的大小。 **过流断面：与元流或总流的流向相垂直的横断面称为过流断面。(元流：在微小流管内所有流体质点所形成的流动称为元流。总流：若流管的壁面是流动区域的周界，将流管内所有流体质点所形成的流动称为总流。) **流量：单位时间内通过某一过流断面的流体体积称为该过流断面的体积流量，简称流量。 **控制体：被流体所流过的，相对于某个坐标系来说，固定不变的任何体积称之为控制体。控制体的边界面，称之为控制面。控制面总是封闭表面。占据控制体的诸流体质点随着时间而改变。 **边界层：水和空气等黏度很小的流体，在大雷诺数下绕物体流动时，黏性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中，而在这一薄层外黏性影响很小，完全可以忽略不计，这一薄层称为边界层。 **边界层厚度：边界层内、外区域并没有明显的分界面，一般将壁面流速为零与流速达到来流速度的99％处之间的距离定义为边界层厚度。 **边界层的基本特征：(1) 与物体的特征长度相比，边界层的厚度很小。(2) 边界层内沿厚度方向，存在很大的速度梯度。(3) 边界层厚度沿流体流动方向是增加的，由于边界层内流体质点受到黏性力的作用，流动速度降低，所以要达到外部势流速度，边界层厚度必然逐渐增加。(4) 由于边界层很薄，可以近似认为边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强值。(5) 在边界层内，黏性力与惯性力同一数量级。(6) 边界层内的流态，也有层流和紊流两种流态。 **滞止参数：设想某断面的流速以等熵过程减小到零，此断面的参数称为滞止参数。面团流变学特性的研究及应用资料
涂料的流变特性及原理
不同品种大米淀粉的流变学特性研究
食品流变学特性的研究进展
论流变特性在食品加工中的作用
浅析沥青流变性及其影响因素
食品物性学
流体流变特性概述
流体流变
第一章流体力学基础知识
流体力学 基本概念