第六章第六章 食品的物理分析食品的物理分析 1 概概 述述 2 物理检测的几种方法物理检测的几种方法 3 食品的物性测定食品的物性测定质构质构 4 食品的物性测定食品的物性测定色度色度 5 食品的物性测定食品的物性测定热分析热分析 6 食品的物性测定食品的物性测定流变流变 .1 概概 述述根据食品的物理常数与食品的组成及含量根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为物理检验之间的关系进行检测的方法称为物理检验法。法。物理检验法是食品分析及食品工业生产中物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法。常用的检测方法。.2 物理检测的几种方法物理检测的几种方法一、相对密度法一、相对密度法二、折光法二、折光法三、旋光法三、旋光法.一、一、 相对密度法相对密度法* 密度密度 物质在一定温度下，单位物质在一定温度下，单位 体体积的质量。积的质量。g/cm3 *相对密度相对密度d某一温度下物质的质某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比。量与同体积某一温度下水的质量之比。*密度与相对密度的关系。密度与相对密度的关系。. 记作记作 ，无因次量，无因次量 常用常用 、 表示。表示。 .测定相对密度的意义：测定相对密度的意义：1.正常的液态食品，其相对密度都在一定正常的液态食品，其相对密度都在一定 的范围的范围内。内。 例如：例如： 全脂牛奶为全脂牛奶为 1.0281.032 植物油（压榨法）为植物油（压榨法）为 0.90900.9295 2.测定出液态食品的相对密度以后，通过查表测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求出其固形物的含量。可求出其固形物的含量。.液态食品相对密度的测定方法：液态食品相对密度的测定方法：1.密度瓶法密度瓶法 （普通密度瓶、带温度计密度瓶）（普通密度瓶、带温度计密度瓶） 2.密度计法密度计法 （普通密度计、糖锤度密度计、波（普通密度计、糖锤度密度计、波美密度计、乳稠计、酒精密美密度计、乳稠计、酒精密 度计、）度计、）.普通型附温度计附温度计密度瓶密度瓶普通密度瓶普通密度瓶.(1)(2)(3)(4)（1）普通密度计（）普通密度计（2）附有温度计的糖锤度密度计）附有温度计的糖锤度密度计（3）、（）、（4）波美密度计）波美密度计根据阿基米德原理设计而成。根据阿基米德原理设计而成。一个封口的玻璃管，内有一个封口的玻璃管，内有空气，中间略粗，下部有空气，中间略粗，下部有重锤，能浮在一定密度的重锤，能浮在一定密度的液体中。液体中。.（1）普通密度计：）普通密度计：直接以直接以20时的密度值为刻度的。时的密度值为刻度的。 0.7001.000 为轻表，用来测量比为轻表，用来测量比水轻的液体；水轻的液体； 1.0002.000 为重表，用来测量比为重表，用来测量比水重的液体。水重的液体。.（2）附有温度计的糖锤度密）附有温度计的糖锤度密度计：度计：又称勃力克斯计又称勃力克斯计（Brixscale，简写为，简写为。Bx）是专用于测定糖液浓度的，以是专用于测定糖液浓度的，以20重量百分浓度为刻度的。重量百分浓度为刻度的。如果不带温度计要进行校如果不带温度计要进行校正，见正，见331页附表页附表5。.（3）.（4）波美密度计：）波美密度计：是以波美度来表示液体浓度是以波美度来表示液体浓度大小。单位：大小。单位：Be 以以20为基准，蒸馏水为为基准，蒸馏水为0 15%的食盐液为的食盐液为15 Be， 纯硫酸（纯硫酸（d=1.8427时）为时）为 66 Be。波美度与相对密度的换算见波美度与相对密度的换算见32页。页。.5. 乳稠计乳稠计专门测定牛乳的相对密度的，刻度专门测定牛乳的相对密度的，刻度20/4、15 /15相对密度相对密度d=（乳稠计读数（乳稠计读数/1000）+1.0006.酒精比重计酒精比重计示溶液中含酒精的体积百分含量。示溶液中含酒精的体积百分含量。注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较大；大；T20时要校正。时要校正。.GB/T 5009.22003 食品的相对密度的测定食品的相对密度的测定 1. 密度瓶法密度瓶法 2. 相对密度天平（韦氏天平）相对密度天平（韦氏天平） 3. 密度计（比重计）密度计（比重计）.二、折光法二、折光法通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。的分析方法称为折光法。光的反射现象与反射定律光的反射现象与反射定律一束光线照射在两种介质的分界面上时，一束光线照射在两种介质的分界面上时，要改变它的传播方向，但仍在原介质里传要改变它的传播方向，但仍在原介质里传播，这种现象叫光的反射。播，这种现象叫光的反射。. 光的反射示意图光的反射示意图 A入射线入射线B反射线反射线L法线法线M-M两介质分界线两介质分界线入射角入射角反射角反射角.光的反射定律光的反射定律入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线和反射线分居于法线的两侧。入射线和反射线分居于法线的两侧。入射角等于反射角。入射角等于反射角。.光的折射现象与折射定律光的折射现象与折射定律光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫光的折射。光的折射。光的折射定律：光的折射定律：（1）入射线、法线和折射线在同一平面内，入入射线、法线和折射线在同一平面内，入射线和折射线分居于法线的两侧。射线和折射线分居于法线的两侧。（2）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播速度之比。速度之比。.光的折射示意图光的折射示意图L-L法线法线A入射光入射光B折射光折射光1入射角入射角2折射角折射角.光的全反射光的全反射1.2随着随着1增增大而增大。大而增大。2.当当1为为90、2为临界角。为临界角。3.当光线从临当光线从临界角射入，折界角射入，折射线沿射线沿OM面面平行射出，为平行射出，为全反射。全反射。棱镜棱镜样品样品.绝对折射率：绝对折射率：光在真空中的速度光在真空中的速度C与在介质中的速度与在介质中的速度V之比。之比。以以n表示。表示。n=c/vn样液样液Sin90=n棱镜棱镜Sin临临n样液样液=n棱镜棱镜Sin临临. 阿贝式折光计阿贝式折光计 1底座；底座；2棱晶调节旋或；棱晶调节旋或；3圆盘组（内有刻度板）；圆盘组（内有刻度板）；4小反光镜；小反光镜；5支架；支架；6读数镜简；读数镜简；7目镜；目镜；8观察镜简；观察镜简；9分分界线调节螺丝；界线调节螺丝；10消色调节旋钮；消色调节旋钮；11色散刻度尺；色散刻度尺；12棱镜锁紧扳手；棱镜锁紧扳手；13棱镜组；棱镜组；14温度计插座；温度计插座；15恒温器接头；恒温器接头；16保护罩；保护罩；17主轴；主轴；18反反光镜光镜4-5.手提折光计手提折光计OK观测筒观测筒P棱镜棱镜D盖板盖板校校正正螺螺丝丝.3 食品的物性测定食品的物性测定 食品除了营养价值外，它的物理性能也很重食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。在食品生产过程中，存在着大量与物性量化要。在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关的问题。相关的问题。 物理性能是食品重要的品质因素，物理性能是食品重要的品质因素，主要包括：主要包括：硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性等，等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。.质构测定 食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关的问题。的问题。 物理性能是食品重要的品质因素，物理性能是食品重要的品质因素，主要包括：主要包括：硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性等，等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。.26LOGO2024/9/13内容提要【理解掌握理解掌握】食品的食品的质构概念质构概念，食品质构的特点与分类；，食品质构的特点与分类；【理解掌握理解掌握】食品质构两种主要的研究方法食品质构两种主要的研究方法感观检验和感观检验和仪器测定仪器测定；二者的优缺点和相关性；二者的优缺点和相关性；【了解了解】食品质构的生理学方法检测原理和实施方法；食品质构的生理学方法检测原理和实施方法；【理解掌握理解掌握】食品质构评价在实际生产中的食品质构评价在实际生产中的应用应用。.2024/9/133.1 食品质构概论3.1.1 食品质构的定义及研究目的食品质构的定义及研究目的食品质构食品质构IFTIFT委员会委员会规定规定 “ “食品的质构是指眼睛、口中的黏膜食品的质构是指眼睛、口中的黏膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒感等。粒感等。 ISOISO规定规定食品质构是指，用食品质构是指，用“力学的、触觉的、可能力学的、触觉的、可能的话还包括视觉的、听觉的方法能够感知的食品流变的话还包括视觉的、听觉的方法能够感知的食品流变学特性的综合感觉学特性的综合感觉” ” 。食品的质构是与食品食品的质构是与食品的的组织结构及状态组织结构及状态有有关的关的物理性质物理性质。 第二，表示食品本身的性质。第二，表示食品本身的性质。第一，表示作为摄食主体的人所感第一，表示作为摄食主体的人所感知的和表现的内容知的和表现的内容; ;美国食品科学技术学会美国食品科学技术学会(IFT) .29LOGO2024/9/13 食品的质构是与以下食品的质构是与以下三方面感觉有关的物三方面感觉有关的物理性质：理性质：手或手指手或手指对食品的对食品的触摸感触摸感目视的外目视的外观感觉观感觉 摄摄入食品到口腔后的入食品到口腔后的综合感觉，包括咀嚼综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、黏稠、时感到的软硬、黏稠、酥脆、滑爽感等。酥脆、滑爽感等。食品质构是食品的食品质构是食品的物物理性质理性质通过通过感觉而得感觉而得到的感知到的感知。 .32LOGO2024/9/13松本等人对松本等人对16种常见食品进行了消费者心理调查种常见食品进行了消费者心理调查.33LOGO2024/9/13研究食品的质构有以下几个目的：研究食品的质构有以下几个目的： (1)(1)解释食品的解释食品的组织结构特性组织结构特性; ;(2)(2)解释食品在解释食品在加工和烹饪过程加工和烹饪过程中所发生的物性变化中所发生的物性变化; ;(3)(3)提高食品的提高食品的品质及嗜好特性品质及嗜好特性; ;(4)(4)为生产为生产功能性好功能性好的食品提供理论依据的食品提供理论依据; ; (5) (5)明确食品物性的明确食品物性的仪器测定和感官检验仪器测定和感官检验的关系。的关系。 .34LOGO2024/9/13食品质构特点：食品质构特点： (1)(1)质构是由质构是由食品的成分和组织结构决定食品的成分和组织结构决定的物理性质的物理性质; ;(2)(2)质构属于质构属于机械的和流变学机械的和流变学的物理性质的物理性质; ;(3)(3)质构不是单一性质，而是属于多因素决定的质构不是单一性质，而是属于多因素决定的复合性质复合性质; ;(4)(4)质构主要由质构主要由食品与口腔、手等人体部位的接触食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉的而感觉的; ;(5)(5)质构与质构与气味、风味等性质无关气味、风味等性质无关; ;(6)(6)质构的客观测定结果质构的客观测定结果用力、变形和时间的函数用力、变形和时间的函数来表示。来表示。.35LOGO2024/9/133.1.2 食品质构的分类及研究方法1 1 食品质构的分类食品质构的分类(1)Szczesniak(1)Szczesniak分类分类 食品质构的食品质构的感觉特性感觉特性：机械特性、几何特性和其他特：机械特性、几何特性和其他特性。性。各种特性各种特性又按又按摄食过程摄食过程细分为：细分为： 咀嚼初期的一次特性；咀嚼初期的一次特性； 咀嚼后期的二次特性。咀嚼后期的二次特性。.36LOGO2024/9/13.37LOGO2024/9/13(2)Sherman(2)Sherman分类分类 ShermanSherman认为认为: :人对食品的人对食品的感觉评价感觉评价是在包括是在包括烹饪烹饪在内的一连在内的一连串的串的摄食过程摄食过程中进行的，对食品力学性质的感觉是在中进行的，对食品力学性质的感觉是在动态流动过动态流动过程中程中进行的。进行的。 整个摄食过程分为四个阶段整个摄食过程分为四个阶段： 入口之前的感觉；入口之前的感觉； 口中的最初感觉；口中的最初感觉； 咀嚼中的感觉；咀嚼中的感觉； 咀嚼后的感觉。咀嚼后的感觉。 质构剖析法质构剖析法：是指用科学的方法对质构评价术语进行分类、：是指用科学的方法对质构评价术语进行分类、定义，使之可以成为进行交流的客观信息。（定义，使之可以成为进行交流的客观信息。（手段手段) ) .38LOGO2024/9/13.39LOGO2024/9/132 2 食品质构的研究方法食品质构的研究方法仪器测定仪器测定是表现质构的重要方法之一，代替传统的主观评价是表现质构的重要方法之一，代替传统的主观评价法。法。模糊概念模糊概念食用食用面条面条时的时的“筋道筋道”感、感、米饭米饭的的“可口可口 性性”、饼干饼干类的类的“酥脆性酥脆性”、肉类肉类的的“柔嫩性柔嫩性”食品流变仪或其他专用仪器对指标进行定量表达食品流变仪或其他专用仪器对指标进行定量表达!.40LOGO2024/9/13食品食品质构质构研究研究方法方法感官检验感官检验仪器测定仪器测定基础力学测定法基础力学测定法 半经验模拟测定法半经验模拟测定法食品质构研究方法食品质构研究方法:.44LOGO2024/9/13食品质构的综合评价方法.45LOGO2024/9/133.1.3 食品质构的评价术语硬度硬度hardness (firmness):hardness (firmness):表示使表示使物体变形物体变形所需要的力。所需要的力。凝聚性凝聚性cohesiveness:cohesiveness:表示形成食品形态所需表示形成食品形态所需内部结合力内部结合力的大小。的大小。酥脆性酥脆性brittleness:brittleness:表示表示破碎产品破碎产品所需要的力。所需要的力。咀嚼性咀嚼性chewiness:chewiness:表示把表示把固态食品固态食品咀嚼成能够咀嚼成能够吞咽状态吞咽状态所需要所需要的的 能量，和硬度、凝聚性、弹性能量，和硬度、凝聚性、弹性有关。有关。ISOISO规定规定(ISO 5492(ISO 5492：1992)1992)的典型的食品质构评价术语。的典型的食品质构评价术语。.46LOGO2024/9/13胶粘性胶粘性gumminessgumminess：表示把表示把半固态食品半固态食品咀嚼成能够咀嚼成能够吞咽状态吞咽状态所所 需要的能量，和硬度、需要的能量，和硬度、凝聚性有关。凝聚性有关。粘性粘性viscosityviscosity：表示表示液态食品液态食品受外力作用受外力作用流动流动时分子之间的时分子之间的阻阻 力力。弹性弹性springinessspringiness：表示物体在外力作用下发生形变，当撤去表示物体在外力作用下发生形变，当撤去外外 力后力后恢复原来状态恢复原来状态的能力。的能力。粘附性粘附性adhesivenessadhesiveness：表示食品表面和其他物体表示食品表面和其他物体( (舌、牙、口舌、牙、口腔腔) ) 附着附着时，时，剥离剥离它们它们所需要的力。所需要的力。.47LOGO2024/9/13粒状性粒状性granularity：表示食品中粒子大小和形状。表示食品中粒子大小和形状。组织性组织性conformation：表示食品中粒子的形状及方向。表示食品中粒子的形状及方向。湿润性湿润性moisture：表示食品中吸收或放出的水分。表示食品中吸收或放出的水分。油脂性油脂性fatness：表示食品中脂肪的量及质。表示食品中脂肪的量及质。.48LOGO2024/9/131.1.一般概念一般概念结构、组织结构、组织structure：表示物体或物体表示物体或物体各组成部分关系各组成部分关系的性的性质。质。质构、质地质构、质地texture：表示物质的表示物质的物理性质物理性质(包括大小、形包括大小、形状、数量、力学、光学性质、结构状、数量、力学、光学性质、结构)及及由触觉、视觉、听觉的由触觉、视觉、听觉的感觉性质感觉性质。国际上定义的国际上定义的基本基本质构评价术语质构评价术语 .49LOGO2024/9/132 2 与压缩、拉伸有关的术语与压缩、拉伸有关的术语硬硬firm(hard)：表示受力时对表示受力时对变形抵抗变形抵抗较大的性质较大的性质(触觉触觉)。柔软柔软soft：表示受力时对变形表示受力时对变形抵抗较小抵抗较小的性质的性质(触觉触觉)。坚韧坚韧tough：表示对咀嚼引起的破坏：表示对咀嚼引起的破坏有较强的和持续的抵抗有较强的和持续的抵抗性质。近似于质构术语中的凝聚性性质。近似于质构术语中的凝聚性(触觉触觉)。柔韧柔韧tender：表示对咀嚼引起的破坏有表示对咀嚼引起的破坏有较弱的抵抗较弱的抵抗性质性质( (触触 觉觉) )。.50LOGO2024/9/13筋道筋道chewy：表示像：表示像口香糖口香糖那样对咀嚼有那样对咀嚼有较持续的抵抗性较持续的抵抗性质质(触觉触觉)。脆脆short：表示表示一咬即碎一咬即碎的性质的性质(触觉触觉)。弹性弹性springy：去掉作用力后去掉作用力后变形恢复变形恢复的性质的性质(视觉视觉)。可塑的可塑的plastic：去掉作用力后去掉作用力后变形保留变形保留的性质的性质(视觉视觉)。.51LOGO2024/9/13黏附性黏附性sticky：表示咀嚼时对上颚、牙齿或舌头等表示咀嚼时对上颚、牙齿或舌头等接触面黏接触面黏着着的性质的性质(触觉触觉)。黏稠状的黏稠状的glutinous：同同发黏及黏附性发黏及黏附性(触觉和视觉触觉和视觉)。易破的易破的brittle：表示加作用力时，表示加作用力时，几乎没有初期变形而断几乎没有初期变形而断裂、破碎或粉碎裂、破碎或粉碎的性质的性质(触觉和听觉触觉和听觉)。易碎的易碎的crumble：表示表示一用力一用力便易成为便易成为小的不规则碎片小的不规则碎片的性的性质质(触觉和视觉触觉和视觉)。.52LOGO2024/9/13咯蹦咯蹦的咯蹦咯蹦的crunchy：表示兼有表示兼有易破的和易碎的易破的和易碎的性质性质(触觉、触觉、视觉和听觉视觉和听觉)。(脆萝卜脆萝卜)酥脆的酥脆的crispy：表示用力时表示用力时伴随脆响而屈服或断裂伴随脆响而屈服或断裂的性质。的性质。常用来形容吃鲜苹果、芹菜、黄瓜、脆饼干常用来形容吃鲜苹果、芹菜、黄瓜、脆饼干时的感觉时的感觉(触觉和听觉触觉和听觉)。发稠的发稠的thick：表示表示流动黏滞流动黏滞的性质的性质(触觉和视觉触觉和视觉)。稀疏的稀疏的thin：是发稠的反义词是发稠的反义词(触觉和视觉触觉和视觉)。.53LOGO2024/9/133 3 与食品结构有关的术语与食品结构有关的术语(1)(1)颗粒颗粒的大小和形状的大小和形状滑润的滑润的smooth：表示组织中表示组织中感觉不出颗粒存在感觉不出颗粒存在的性质的性质(触觉触觉和视觉和视觉)。细腻的细腻的fine：结构的粒子结构的粒子细小而均匀细小而均匀的样子的样子(触觉和视觉触觉和视觉)。粉状的粉状的powdery：表示颗粒表示颗粒很小的粉末状或易碎成粉末很小的粉末状或易碎成粉末的的性质性质(触觉和视觉触觉和视觉)。.54LOGO2024/9/13砂状的砂状的gritty：表示表示小而硬颗粒存在小而硬颗粒存在的性质的性质(触觉和视觉触觉和视觉)。粗粒状的粗粒状的coarse：表示表示较大、较粗颗粒较大、较粗颗粒存在的性质存在的性质(触觉和触觉和视觉视觉)。多疙瘩状的多疙瘩状的lumpy：表示表示大而不规则粒子大而不规则粒子存在的性质存在的性质(触觉触觉和视觉和视觉)。.55LOGO2024/9/13(2)(2)结构结构的排列和形状的排列和形状薄层片状的薄层片状的flakyflaky：容易剥落的层片状容易剥落的层片状组织组织( (触觉和视觉触觉和视觉) )。纤维状的纤维状的fibrousfibrous：表示可表示可感到纤维样组织且纤维易分离感到纤维样组织且纤维易分离的的 性质性质( (触觉和视觉触觉和视觉) )。多筋的多筋的stringsstrings：表示表示纤维较粗硬纤维较粗硬的性质的性质( (触觉和视觉触觉和视觉) )。纸浆状的纸浆状的PulpyPulpy：表示表示柔软而有一定可塑性的湿纤维状柔软而有一定可塑性的湿纤维状结构结构 ( (触觉和视觉触觉和视觉) )。.56LOGO2024/9/13细胞状的细胞状的cellularcellular：主要指有主要指有较规则的空状较规则的空状组织组织( (触觉和触觉和视觉视觉) )。膨松的膨松的puffedpuffed：形容形容胀发得很暄腾胀发得很暄腾的样子的样子( (触觉和视觉触觉和视觉) )。结晶状的结晶状的crystallinecrystalline：形容像形容像结晶样结晶样的群体组织的群体组织( (触觉和触觉和视觉视觉) )。玻璃状的玻璃状的glassyglassy：形容形容脆而透明固体脆而透明固体状的。状的。.57LOGO2024/9/13果冻状的果冻状的gelatinous：形容具有形容具有一定弹性的固体一定弹性的固体。觉察不出。觉察不出组织纹理结构的样子组织纹理结构的样子(触觉、视觉和听触觉、视觉和听觉觉)。泡沫状的泡沫状的foamed：主要形容许多小的主要形容许多小的气泡分散于液体或固气泡分散于液体或固体体中的样子中的样子(触觉和视觉触觉和视觉)。海绵状的海绵状的spongy：形容有形容有弹性的蜂窝状弹性的蜂窝状结构样的结构样的(触觉和触觉和视觉视觉)。.58LOGO2024/9/134 4 与口感有关的术语与口感有关的术语口感口感mouthfeel：表示口腔对食品质构表示口腔对食品质构感觉的总称感觉的总称。浓的浓的body：质构的一种口感表现。质构的一种口感表现。干的干的dry：口腔游离液少口腔游离液少的感觉。的感觉。潮湿的潮湿的moist：口腔中游离液的感觉口腔中游离液的感觉既不觉得少，又不感到既不觉得少，又不感到多多的样子。的样子。润湿的润湿的wet：口腔中口腔中游离液有增加游离液有增加的感觉。的感觉。.59LOGO2024/9/13水汪汪的水汪汪的watery：因因含水多而有稀薄、味淡含水多而有稀薄、味淡的感觉。的感觉。多汁的多汁的juicy：咀嚼中口腔内的咀嚼中口腔内的液体有不断增加液体有不断增加的感觉。的感觉。油腻的油腻的oily：口腔中有口腔中有易流动，但不易混合的液体易流动，但不易混合的液体存在的感存在的感觉。觉。肥腻的肥腻的greasy：口腔中有口腔中有黏稠而不易混合液体或脂膏样黏稠而不易混合液体或脂膏样固体固体的感觉。的感觉。蜡质的蜡质的waxy：口腔中有口腔中有不易溶混的固体不易溶混的固体的感觉。的感觉。.60LOGO2024/9/13粉质的粉质的mealy：口腔中有：口腔中有干的物质和湿的物质混在一起干的物质和湿的物质混在一起的感的感觉。觉。黏糊糊的黏糊糊的slimy：口腔中有口腔中有黏稠而滑溜黏稠而滑溜的感觉。的感觉。奶油状的奶油状的creamy：口腔中口腔中有滑溜感有滑溜感。收敛性的收敛性的astringent：口腔中有口腔中有黏膜收敛黏膜收敛的感觉。（柿饼、的感觉。（柿饼、黑枣等黑枣等含鞣酸多）含鞣酸多）热的热的hot：有有热热的感觉。的感觉。冷的冷的cold：有有冷冷的感觉。的感觉。清凉的清凉的cooling：像吃薄荷那样，由于像吃薄荷那样，由于吸热而感到的凉爽吸热而感到的凉爽。.61LOGO2024/9/13(1)压缩破坏型测试仪器压缩破坏型测试仪器A万能测试仪万能测试仪(universaltestingmachine,Instronmachine)B质地测试仪质地测试仪(texture-meter，textureprofileanalysis)C压缩仪（压缩仪（compress-meter）(2)剪断型测试仪器剪断型测试仪器A柔嫩度仪柔嫩度仪B冲孔测试仪冲孔测试仪3.2 3.2 食品质构的仪器测定食品质构的仪器测定.62LOGO2024/9/13(3) (3) 切入型切入型仪器仪器 (4) (4) 插入型插入型仪器仪器 (5) (5) 搅拌型搅拌型仪器仪器 (6) (6) 切断型切断型测试仪器：测试仪器： 流变仪流变仪 (7) (7) 剪压剪压测试仪器测试仪器 往往剪、切、压是同时出现的。要想准确测量往往剪、切、压是同时出现的。要想准确测量如剪力如剪力(shearforce,compressiveforce,punctureforce,etc.）必须注意必须注意仪器选择仪器选择及及试验条件控制试验条件控制，减少误差。，减少误差。.63LOGO2024/9/13.64LOGO2024/9/13. 横梁横梁1 1固定在立柱固定在立柱3 3上，可以上下移动，用以上，可以上下移动，用以调节操作台调节操作台4 4与横梁的初始间距。固定在横梁上与横梁的初始间距。固定在横梁上的压力传感器可准确测量受力的大小。转速控制的压力传感器可准确测量受力的大小。转速控制器器5 5控制操作台的移动速度，正反开关控制操作台的移动速度，正反开关6 6负责改变负责改变操作台的上下移动方向。操作台的上下移动方向。 食品的物理性能都与力的作用有关，故质构食品的物理性能都与力的作用有关，故质构仪提供压力、拉力和剪切力作用于样品，配上不仪提供压力、拉力和剪切力作用于样品，配上不同的样品探头同的样品探头2 2，来测试样品的物理性能。，来测试样品的物理性能。.根据不同的食品形态和测试要求，选择不同根据不同的食品形态和测试要求，选择不同的测样探头。如的测样探头。如柱形探头柱形探头( (直径直径2 250ram)50ram)常用于常用于测试测试果蔬的硬度、脆性、弹性果蔬的硬度、脆性、弹性等；等；锥形锥形探头可对探头可对黄油及其他粘性食品的粘度和黄油及其他粘性食品的粘度和稠度稠度进行测量；进行测量；模拟牙齿咀嚼食物动作的检测模拟牙齿咀嚼食物动作的检测夹钳夹钳可以测量可以测量肉制品的韧性和嫩度肉制品的韧性和嫩度；利用利用球形球形探头则可以测量探头则可以测量休闲食品休闲食品( (如薯片如薯片) )的酥脆性；的酥脆性；.挂钩形挂钩形的探头可测的探头可测面条的拉伸性面条的拉伸性等。等。质构仪测试原理：质构仪测试原理：待测物随操作台一起等速地作上升或下降运动，待测物随操作台一起等速地作上升或下降运动，在与支架上的探头接触在与支架上的探头接触 把力传给压力传感器把力传给压力传感器 转换成电信号输出转换成电信号输出 放大器把电信号放大放大器把电信号放大成电压信号成电压信号 输出输出 转换成数字信号，输入转换成数字信号，输入计算机计算机 数据的分析处理。数据的分析处理。.71LOGO2024/9/131 压缩检测 Compression test检测检测：硬度、脆度。：硬度、脆度。探头探头：挤压探头。：挤压探头。 通过计算机程序控制，检测食品力变形、力时间的通过计算机程序控制，检测食品力变形、力时间的曲线。曲线。.72LOGO2024/9/132 2 插入（穿刺）检测（插入（穿刺）检测（puncture testpuncture test） 原理：原理： 以以柱状、针状、圆椎状探头柱状、针状、圆椎状探头连接万能测试仪或质构连接万能测试仪或质构仪上，以一定速度将其插入试样，则探头连接的传感仪上，以一定速度将其插入试样，则探头连接的传感器可以测到相应的力变形。器可以测到相应的力变形。.74LOGO2024/9/133 3 剪切和切断试验剪切和切断试验 果蔬的新鲜度果蔬的新鲜度 肉的嫩度肉的嫩度 刀片刀片（厚（厚3.15 cm3.15 cm，间隔，间隔3.20 cm3.20 cm）.77LOGO2024/9/134 质构分析(TPA, texture profile analysis)原理：原理：是让仪器模拟人的两次咀嚼动作，记录并绘出力与是让仪器模拟人的两次咀嚼动作，记录并绘出力与时间的关系，并从中找出与人感官评定对应的参数。时间的关系，并从中找出与人感官评定对应的参数。 直接检测指标直接检测指标：硬度、弹性、内聚性、粘附性硬度、弹性、内聚性、粘附性。 间接检测指标间接检测指标：脆性、咀嚼性和韧性脆性、咀嚼性和韧性。.78LOGO2024/9/13.79LOGO2024/9/13.80LOGO2024/9/13TPA试验方法应注意事项： 1 1、样品大小、传感器型号和移动速度样品大小、传感器型号和移动速度都应该一致，否都应该一致，否 则，试验数据没有可比性。则，试验数据没有可比性。 2 2、由于、由于TPATPA是模拟人的咀嚼动作，因此第一次压缩样品是模拟人的咀嚼动作，因此第一次压缩样品 的的应变量应变量以及以及第一次与第二次压缩间的停留时间第一次与第二次压缩间的停留时间非常非常 重要。重要。 经验选择经验选择：第一次应变量采用较多的是：第一次应变量采用较多的是20%-50%20%-50%； 对凝胶食品，当应变量达对凝胶食品，当应变量达到到70%-80%70%-80%时，即时，即 出现了破碎。出现了破碎。 3 3、在报告研究结果时也应该同时、在报告研究结果时也应该同时给出试验条件给出试验条件。 .81LOGO2024/9/13.82LOGO2024/9/13.83LOGO2024/9/13.84LOGO2024/9/135 稠度检测(consistency measurement)测量杯内的物体一般测量杯内的物体一般不超过杯容积的不超过杯容积的75%75%，压入深度也不要，压入深度也不要超过超过物体深度的物体深度的75%75%。.85LOGO2024/9/136 搅拌型测试仪面粉蛋白质的面粉蛋白质的粘性粘性测定仪器：测定仪器： 布拉本德粉质仪布拉本德粉质仪( (Brabenderfarinograph) ) ；面粉中淀粉的特性面粉中淀粉的特性( (发酵性发酵性) )测定：测定： 粉力测试仪粉力测试仪( (Amylograph) ) 特点特点是测定面团在搅拌过程中的是测定面团在搅拌过程中的阻力变化阻力变化。.86LOGO2024/9/13布拉本德粉质仪布拉本德粉质仪布拉本德粉质仪又称面团阻力仪，由又称面团阻力仪，由调粉调粉( (揉面揉面) )器器和和动力动力测定计测定计组成。组成。测定原理测定原理：面团作用于搅拌翼上的力对测力计：面团作用于搅拌翼上的力对测力计2 2产生转矩使产生转矩使 之倾斜，倾斜度通过刻度盘之倾斜，倾斜度通过刻度盘6 6读出，读出，5 5是缓冲是缓冲 器，用于防止连杆器，用于防止连杆4 4的振动。通过的振动。通过恒温水槽恒温水槽8 8保保 证缓冲用油的恒温证缓冲用油的恒温(30)(30)。用带。用带刻度的滴定管刻度的滴定管11 11 加水。加水。. 试验操作：试验操作：试验时，当恒温槽达到规定的温度后，把面试验时，当恒温槽达到规定的温度后，把面粉粉 倒进搅拌箱内，在旋转搅拌仪的倒进搅拌箱内，在旋转搅拌仪的同时，把滴定同时，把滴定 管内的水加进去。管内的水加进去。 当转矩小于当转矩小于500B.U500B.U( (仪器单位仪器单位) ) 时，时，下次试验要适下次试验要适 当减少加水量，反之，增加当减少加水量，反之，增加 加水加水量。反复试量。反复试 验，最后使转矩的最大值达到验，最后使转矩的最大值达到500B.U500B.U。 .及线时间及线时间(tE)：搅拌开始到记录曲线和搅拌开始到记录曲线和500B.U500B.U的纵轴线接触所需要的时间。它表示的纵轴线接触所需要的时间。它表示小小 麦蛋白质水合所需的时间麦蛋白质水合所需的时间，蛋白质含量越大，这个时间，蛋白质含量越大，这个时间越长；越长；耐力指数耐力指数(tC)：曲线的最高点和过曲线的最高点和过5min5min后的最高点之间的距离，用后的最高点之间的距离，用B.UB.U表示。它表示表示。它表示 面团在搅拌过程中的面团在搅拌过程中的耐衰落性耐衰落性，与稳定性相似。，与稳定性相似。 面团衰落度面团衰落度(tD)：曲线从开始下降起：曲线从开始下降起12min后曲线的下降值。面团衰落值度越小，后曲线的下降值。面团衰落值度越小， 说明面团筋力越强。说明面团筋力越强。面团形成时间面团形成时间(tA)：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值，：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值， 则取第二个峰值；则取第二个峰值；稳定时间稳定时间(tB)：曲线到达曲线到达500B.U500B.U到脱离到脱离500B.U500B.U所需要的时间。所需要的时间。它表示面团稳定性它表示面团稳定性， 这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不产生弱化现象。产生弱化现象。 一般情况下特等一般情况下特等107107粉的稳定性好；粉的稳定性好；.92LOGO2024/9/13曲线各参数定义如下曲线各参数定义如下： 面团形成时间面团形成时间(t(tA A) )：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值，则取第二个峰值；果存在两个峰值，则取第二个峰值； 稳定时间稳定时间(t(tB B) )：曲线到达：曲线到达500B.U500B.U到脱离到脱离500B.U500B.U所需要的时间。所需要的时间。它表示面团稳定性它表示面团稳定性，这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不产生弱化现象。一般情况下特等也不产生弱化现象。一般情况下特等107107粉的稳定性好；粉的稳定性好； 耐力指数耐力指数(t(tC C) )：曲线的最高点和过：曲线的最高点和过5min5min后的最高点之间的距离，后的最高点之间的距离，用用B.UB.U表示。它表示面团在搅拌过程中的表示。它表示面团在搅拌过程中的耐衰落性耐衰落性，与稳定性相似。，与稳定性相似。 面团衰落度面团衰落度(t(tD D) )：曲线从开始下降起：曲线从开始下降起12min12min后曲线的下降值。面后曲线的下降值。面团衰落值度越小，说明面团筋力越强。团衰落值度越小，说明面团筋力越强。 及线时间及线时间(t(tE E) )：搅拌开始到记录曲线和：搅拌开始到记录曲线和500B.U500B.U的纵轴线接触所需的纵轴线接触所需要的时间。它表示要的时间。它表示小麦蛋白质水合所需的时间小麦蛋白质水合所需的时间，蛋白质含量越大，这，蛋白质含量越大，这个时间越长；个时间越长；.93LOGO2024/9/13淀粉粉力测试仪淀粉粉力测试仪主要用来测定淀粉粉力测试仪主要用来测定面粉中的淀粉酶活性面粉中的淀粉酶活性( (主主 要是要是-淀粉酶淀粉酶) )，从而可以预测面包的质量。，从而可以预测面包的质量。仪器的仪器的主要部分主要部分是装面粉悬浮液用的是装面粉悬浮液用的容器容器，可用电阻丝，可用电阻丝加热。加热。.94LOGO2024/9/13原理是原理是：把搅拌器放入装有面粉悬浮液的容器之后一边：把搅拌器放入装有面粉悬浮液的容器之后一边加热加热容器，容器， 一边使之一边使之旋转旋转(75r/min)(75r/min)时，由于淀粉的糊时，由于淀粉的糊化搅拌器也跟着旋转，旋转角转换为化搅拌器也跟着旋转，旋转角转换为弹簧力弹簧力被记录。被记录。操作方法：操作方法：把含水量为把含水量为13. 5%13. 5%的面粉的面粉65g65g放进容器后缓慢放进容器后缓慢加入加入450 mL450 mL蒸馏水，制造测试用面粉悬浮液。蒸馏水，制造测试用面粉悬浮液。.95LOGO2024/9/13糊化开始温度糊化开始温度(GT) (GT) 注：注：一般来说，面团的加工特性，特别是一般来说，面团的加工特性，特别是酶活性与酶活性与MVMV相关相关。MVMV太高时，酶活性弱，面团发酵性太高时，酶活性弱，面团发酵性 差，制造的面包质量差，但对制造饼干和面条无影响；差，制造的面包质量差，但对制造饼干和面条无影响；MVMV太低时，酶活性太强，面团易变太低时，酶活性太强，面团易变 软，影响操作，降低面包、饼干和面条的质量。软，影响操作，降低面包、饼干和面条的质量。MVMV值小于值小于100B.U100B.U的面粉不适于制造面包。的面粉不适于制造面包。最大粘度最大粘度(MV)粘度粘度最大最大时的时的温度温度(MVT).96LOGO2024/9/136 拉伸检测利用万能测试仪测利用万能测试仪测面条、水果、蛋面条、水果、蛋卷、肉肠卷、肉肠等的质地。等的质地。 通过拉断力通过拉断力F F和拉断伸长和拉断伸长，得，得到到拉断功拉断功F F和和特性系数特性系数F/ F/ 。.97LOGO2024/9/133.4 食品质构的感官检验与仪器测定的关系息息.98LOGO2024/9/13食品质构的检验选择方法要考虑的因素1. 1. 检测食品的检测食品的自然属性自然属性和检测和检测目的目的2. 2. 检测的检测的准确性准确性3. 3. 破坏破坏性还是性还是非破坏非破坏性检测性检测4. 4. 费用费用5. 5. 通过通过比较决定比较决定实验方法实验方法.99LOGO2024/9/133.4 食品质构评价的应用 特点：特点： 参加试验的参加试验的p p个因子成分的个因子成分的含量是总量的百分比含量是总量的百分比，它，它们之们之和等于和等于1 1 ( (即即100%)100%)。一般采用混料试验设计，又可通过单形。一般采用混料试验设计，又可通过单形坐标系中的等高线找到最佳工艺条件或配方。坐标系中的等高线找到最佳工艺条件或配方。 混料试验设计中最常用的混料试验设计中最常用的ScheffeScheffe单形重心设计单形重心设计法法. . 原料：原料：奶油、砂糖、鸡蛋奶油、砂糖、鸡蛋 奶油、砂糖、鸡蛋的混合比对饼干质构的影响奶油、砂糖、鸡蛋的混合比对饼干质构的影响 .100LOGO2024/9/131 单形坐标的建立 设设x x1 1，x x2 2xxp p分别表示分别表示p p个因子，在我们这个示个因子，在我们这个示例中例中p=3p=3，分别代表奶油、砂糖和鸡蛋。，分别代表奶油、砂糖和鸡蛋。 .101LOGO2024/9/132 试验设计 单形重心设计的特点是单形点的非零坐标相等。在一单形重心设计的特点是单形点的非零坐标相等。在一种种p p个因子的单形重心设计中，个因子的单形重心设计中， 试验次数为试验次数为2 2P P-1-1，例如，例如，在在3 3因子单形重心设计中，试验次数为因子单形重心设计中，试验次数为2 23 3一一1=71=7。 选择选择P P个因子所占最大和最小比例个因子所占最大和最小比例。面粉量定为。面粉量定为4545，奶油、砂糖和鸡蛋三种原料所占百分比范围分别为奶油、砂糖和鸡蛋三种原料所占百分比范围分别为30306060，25255555，15154545。.102LOGO2024/9/13.103LOGO2024/9/13 所有配方按照所有配方按照统一的加工工艺统一的加工工艺操作。成品存放操作。成品存放4 4天后天后供供试，评审员试，评审员4848人。人。 感官打分测定感官打分测定：硬度、脆性、口融性和综合评价硬度、脆性、口融性和综合评价 仪器测定仪器测定：饼干硬度和酥脆性饼干硬度和酥脆性。 预期结果：预期结果： 1. 1. 最佳工艺配比最佳工艺配比 2. 2. 感官评价与仪器测定相关性，如相关性高，确定仪感官评价与仪器测定相关性，如相关性高，确定仪器测定指标。器测定指标。.104LOGO2024/9/133 3 结果与分析结果与分析.105LOGO2024/9/13.106LOGO2024/9/13-2.10奶油奶油砂糖砂糖鸡蛋鸡蛋1.51.107LOGO2024/9/13结果与分析：结果与分析：感官评定的硬度和脆性具有相似的等高线。感官评定的硬度和脆性具有相似的等高线。奶油奶油对饼干对饼干的硬的硬度和脆性度和脆性影响最大，即：影响最大，即：奶油含量最大水平的试样奶油含量最大水平的试样最柔软、酥脆、口溶性最最柔软、酥脆、口溶性最好；砂糖和鸡蛋越多，脆性越差，饼干则越硬。好；砂糖和鸡蛋越多，脆性越差，饼干则越硬。砂糖含量最大的试样砂糖含量最大的试样和和鸡蛋含量最大的试样鸡蛋含量最大的试样都比较都比较硬，不够酥松，口溶性也差。其中硬，不够酥松，口溶性也差。其中比比更硬，然而却稍酥更硬，然而却稍酥松，说明砂糖有使饼干变硬的作用，但与鸡蛋相比，使饼干松，说明砂糖有使饼干变硬的作用，但与鸡蛋相比，使饼干酥脆的作用更大一些。酥脆的作用更大一些。.108LOGO2024/9/13结果表明：结果表明：感官检验的硬度和仪器测定的硬度，脆性有极显感官检验的硬度和仪器测定的硬度，脆性有极显 著的正相关性，而感官检验著的正相关性，而感官检验 的脆性、口溶性和仪器的脆性、口溶性和仪器 测定的硬度、脆性之间有极显著的负相关性。测定的硬度、脆性之间有极显著的负相关性。 可以用可以用仪器测定值代替感官检验仪器测定值代替感官检验，定量地评价饼干的食味，定量地评价饼干的食味和品质。和品质。.4 食品的物性测定食品的物性测定色度色度v 食品与色彩食品与色彩n 食品的色彩与感官评价食品的色彩与感官评价n 食品色彩的偏见与误区食品色彩的偏见与误区n 食品的色光性质与品质测定食品的色光性质与品质测定v 颜色光学基础颜色光学基础v 食品的光物性与品质食品的光物性与品质n 光物性基本概念光物性基本概念n 食品的光学测定原理食品的光学测定原理n 食品光物性的测定与应用食品光物性的测定与应用n 食品近红外线测定的原理和应用食品近红外线测定的原理和应用.第一节 食品与色彩1.食品的色彩与感官评价食品的色彩与感官评价 n配色对食品的滋味有很大的衬托作用。配色对食品的滋味有很大的衬托作用。.第一节 食品与色彩 2.食品色彩的偏见与误区食品色彩的偏见与误区.第一节 食品与色彩2.食品色彩的偏见与误区食品色彩的偏见与误区n光光源源：阳阳光光、日日光光灯灯、钨钨丝丝灯灯等等，每每一一种种照照明明都都使使同同一一个苹果看起来不一样。个苹果看起来不一样。n观观察察者者：每每个个人人的的眼眼睛睛灵灵敏敏度度总总是是稍稍有有差差别别的的，甚甚至至认认为为色色视视觉觉正正常常的的人人，对对红红或或蓝蓝仍仍可可能能有有所所偏偏倚倚。还还有有一一个个人人的的视视力力通通常常随随年年龄龄的的增增大大而而改改变。变。 .第一节 食品与色彩2.食品色彩的偏见与误区食品色彩的偏见与误区n尺尺寸寸：有有人人在在查查看看了了墙墙纸纸的的小小块块样样片片后后选选择择了了他他认认为为很很好好的的一一种种，但但当当墙墙纸纸贴贴到到墙墙上上去去之之后后却却有有觉觉得得太太亮亮了了一一点点。覆覆盖盖在在大大面面积积上上的的颜颜色色比比在在小小面面积积上上的的看看起起来来更更明明亮亮和和更更鲜艳，这就是面积效应。鲜艳，这就是面积效应。n背背景景：放放在在明明亮亮背背景景之之前前的的苹苹果果看看起起来来要要比比放放在在暗暗背背景景之前的来得暗淡。这就是对比效应。之前的来得暗淡。这就是对比效应。n方向方向n当观察颜色时，必须保持条件当观察颜色时，必须保持条件一致。一致。 .第一节 食品与色彩3. 食食品品的的色色光光性性质质与品质测定与品质测定n对对食食品品色色光光性性质质测测定定的的最最大大优优点点就就是是可可以以实实现现对对食食品品快快速速、无无破破坏、无损伤检测。坏、无损伤检测。n其其他他优优点点还还有有：可可全全部部逐逐个个检检查查；测测定定时时间短，便于现场检测。间短，便于现场检测。 .第二节 颜色光学基础1.视觉生理与光度视觉生理与光度 n人眼的可视范围为人眼的可视范围为380nm780nm。.第二节 颜色光学基础2.色度学基础色度学基础颜色的物理表示颜色的物理表示n两两种种基基础础颜颜色色表表示示系系统统：RGB表色系和表色系和XYZ表色系。表色系。n原原理理：颜颜色色可可由由三三个个变变量量表表示示，用用矢矢量量空空间间就就可可以以表表示示一切色光。一切色光。 .第二节 颜色光学基础2.色度学基础色度学基础颜色的物理表示颜色的物理表示n孟孟塞塞尔尔颜颜色色立立体体：加加入入了了明明度度（光光度度）参数。参数。 .颜色的差别？比较两个球，乍看两球的颜色都是红色的。但仔细看，上球的颜色较为明亮，下球则较暗；上球的延伸显得鲜艳。可见，即使两球看来都是红色的，但它们的延伸却是不一样的。当将颜色分类时，它们可以以构成颜色的三个属性来表示，即：色调、亮度和色饱和度（鲜艳度）。.色调（hue）：也称色相，红、黄、绿等色调构成了色环。亮度(value)：颜色有明暗之分，颜色的亮度沿垂直方向变化。色饱和度(chroma)：表示颜色的鲜艳程度。色有鲜艳与隐晦之别，色饱和度由中心向两侧变化。颜色三属性颜色三属性.将颜色的三属性放在一起可以组成一个三维立体。色调形成立体的外缘，亮度作为中央主轴，而色饱和度作为水平副轴。世界上一切的颜色均分布于左图所示的主体周围，于是形成了色立体。.第二节 颜色光学基础2.色度学基础色度学基础颜色的物理表示颜色的物理表示nCIELAB表色系统表色系统nL*a*b*表表色色系系可可以以精精确确地地表表示示各各种种色色调调，也也为为两两种种色色调调之之间间的的差差，即即色色差差的表示带来了方便。的表示带来了方便。 nL*a*b*表表色色系系统统为为多多数数色色彩彩测测定定仪仪器器所所采采用用。不不仅仅可可以以精精确确表表示示各各种种色色调调，也也为为两两种种色色调调之之间间的的差差，即即色色差差的的表表示示带带来了方便。来了方便。.第二节 颜色光学基础3.食品颜色的测定方法食品颜色的测定方法n目测方法：标准色卡对照法、标准液测定法目测方法：标准色卡对照法、标准液测定法n仪器法：电子色光检测器仪器法：电子色光检测器 .第三节 食品的光物性与品质1.光物性基本概念光物性基本概念n透光率：透光率：Tn吸光度：吸光度：An光密度光密度(opticaldensity,OD)：Dn反射光密度：反射光密度：Drn荧荧光光现现象象：是是当当一一种种波波长长的的光光能能照照射射物物体体时时，可可以以激激发发被照射物发出不同于照射波波长的其他波长的光能。被照射物发出不同于照射波波长的其他波长的光能。n延延迟迟发发光光现现象象：当当用用一一种种光光波波照照射射物物体体，在在照照射射停停止止后后，所激发的光仍能继续放射一段时间所激发的光仍能继续放射一段时间的现象。的现象。 .第三节 食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理食品的光学测定原理n光光波波透透过过一一定定厚厚度度的的介介质质材材料料后后，其其光光强强减减弱弱程程度度与与光光在在介介质质中中经经历历的的路路程程和和介介质质的的特特性性有有关关，即即光光强强的的减减少少量量与与光强及介质厚度成正比，比例系数称为吸光系数。光强及介质厚度成正比，比例系数称为吸光系数。n朗朗伯伯定定律律：当当光光波波被被透透明明溶溶液液中中溶溶解解的的物物质质吸吸收收时时，吸吸光系数与溶液浓度成正比。光系数与溶液浓度成正比。n比比尔尔定定律律：被被吸吸收收的的光光能能与与光光路路中中吸吸光光的的分分子子数数成成正正比比，即可以通过测定吸光系数求出透明液体的浓度。即可以通过测定吸光系数求出透明液体的浓度。 .第三节 食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理食品的光学测定原理n要要使使比比尔尔定定律律成成立立，需需要要光光路路中中吸吸收收光光的的每每个个分分子子对对光光的的吸吸取取不不受受周周围围分分子子影影响响。即即当当溶溶液液浓浓度度达达到到足足以以使使分分子子间间的的相相互互作作用用影影响响对对光光能能的的吸吸收收时时，比比尔尔定定律律所所表表现现出出的的关关系系就会出现误差。就会出现误差。n全全波波长长扫扫描描：使使用用仪仪器器的的有有效效波波长长范范围围（如如190nm-1100nm），按照一定的波长间隔来对样品进行全波长扫描。），按照一定的波长间隔来对样品进行全波长扫描。 n光光谱谱曲曲线线：扫扫描描出出来来的的吸吸光光度度值值（或或者者透透过过率率）和和波波长的关系曲线就是该样品的。长的关系曲线就是该样品的。.第三节 食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理食品的光学测定原理n实际测定时，常使用光密度（实际测定时，常使用光密度（D）作为测定指标。）作为测定指标。n根根据据比比尔尔定定律律，溶溶液液的的某某特特定定波波长长的的光光密密度度正正比比于于吸吸光光物质浓度和它在该波长时的吸收常数。物质浓度和它在该波长时的吸收常数。n对对食食品品品品质质测测定定时时，用用D值值不不方方便便，应应用用较较多多的的是是用用两两个个波长的光密度差波长的光密度差D（或（或A）来确定食品的光透过特性。）来确定食品的光透过特性。n反反射射光光特特性性的的测测定定与与透透射射光光的的测测定定类类似似，也也利利用用反反射射光光密度差来进行测定。密度差来进行测定。 .第三节 食品的光物性与品质3.食品光物性的测定与应用食品光物性的测定与应用（1）光透过性质的测定方法和应用）光透过性质的测定方法和应用n差分仪差分仪用来测定用来测定D的仪器的仪器n透透光光测测定定法法是是食食品品无无损损检检测测的的一一种种常常用用方方法法，典典型型应应用用有有果果蔬蔬成成熟熟度度的的检检测测、谷谷类类水水分分含含量量测测定定、玉玉米米霉霉变变损损伤伤检检测、碎米程度、食品颜色、鸡蛋内血丝混入检测等。测、碎米程度、食品颜色、鸡蛋内血丝混入检测等。n测测试试原原理理：食食品品中中与与光光透透过过有有关关的的物物质质或或色色素素，必必须须和和食品的品质项目有好的相关关系。食品的品质项目有好的相关关系。n测测定定果果实实的的成成熟熟度度，是是利利用用果果实实中中叶叶绿绿素素含含量量量量与与成成熟熟度度明明显显相相关关的的规规律律。类类似似的的有有关关物物质质还还有有花花青青素素、胡胡萝萝卜卜素素等。等。 .第三节 食品的光物性与品质3.食品光物性的测定与应用食品光物性的测定与应用（1）光透过性质的测定方法和应用）光透过性质的测定方法和应用n对对花花生生熟熟度度的的测测定定：随随着着花花生生的的成成熟熟，光光密密度度减减少少；成成熟花生油的透光性比生花生油好。熟花生油的透光性比生花生油好。n对食品水分的测定，主要水吸收光谱的特征吸收带。对食品水分的测定，主要水吸收光谱的特征吸收带。n果实内部的空洞、褐变、病变等也可以通过透光法测定。果实内部的空洞、褐变、病变等也可以通过透光法测定。n根据透光检测，开发出了自动选果机。根据透光检测，开发出了自动选果机。（2）反射光特性的测定）反射光特性的测定n应用之一是对水果表皮的颜色或伤疤的检测。应用之一是对水果表皮的颜色或伤疤的检测。 .第三节 食品的光物性与品质4.食品近红外线测定的原理和应用食品近红外线测定的原理和应用n近近红红外外线线的的范范围围为为可可见见光光到到红红外外线线，即即波波长长为为0.73.5m的光波。的光波。n利利用用食食品品成成分分对对近近红红外外的的吸吸收收特特性性，可可对对谷谷类类、乳乳制制品品、肉肉制制品品和和饲饲料料等等的的水水分分、蛋蛋白白、脂脂质质、糖糖质质、氨氨基基酸酸等等进进行行有效的无损检测。有效的无损检测。n食食品品大大多多由由多多种种成成分分组组成成，因因此此吸吸收收光光谱谱是是一一个个叠叠加加而而成成的的总总和和，需需要要根根据据标标准准物物质质确确定定吸吸收收比比例例之之后后，再再根根据据多多元回归分析得到结构。元回归分析得到结构。n近近红红外外的的波波长长0.73.5m；中中红红外外的的波波长长2.525m；远远红外红外25400m。 .5 食品的物性测定食品的物性测定热分析热分析v 食品热物性基础食品热物性基础v差示量热扫描法差示量热扫描法 DSCDSC.自从人类从自从人类从“茹毛饮血茹毛饮血”进化为以熟食为进化为以熟食为主以来，加热成了食品加工的重要手段。主以来，加热成了食品加工的重要手段。尤其是现代化食品工业，为了提高食品的尤其是现代化食品工业，为了提高食品的商品化和保藏流通功能，加热、冷却、冷商品化和保藏流通功能，加热、冷却、冷冻成了最基本的加工方法。因此，食品的冻成了最基本的加工方法。因此，食品的热物理性质也成为食品生产管理、品质控热物理性质也成为食品生产管理、品质控制、加工和流通等工程的重要基础。制、加工和流通等工程的重要基础。.第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础一、食品热物性的一般概念一、食品热物性的一般概念1.食品的基本热参数食品的基本热参数温度、比热容、焓、导热系数温度、比热容、焓、导热系数2.食品的传热性质食品的传热性质表面热流量、质量平均温度、传热规律、表面热流量、质量平均温度、传热规律、热传导、热对流、热辐射热传导、热对流、热辐射3.热参数的检测热参数的检测比热的检测、导热系数的检测比热的检测、导热系数的检测.1. 比热容（比热容（specific heat）：）： 1 1）定义：）定义：传统的方法是在恒温槽中直接测量使食品材料温传统的方法是在恒温槽中直接测量使食品材料温度升高度升高1K所需的热量。所需的热量。 2 2）测定方法：）测定方法：比较常用的事是用热量计进行定压的比较常用的事是用热量计进行定压的热混合法热混合法和和护热板法护热板法。第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础 近年来发展用差式扫描量热术近年来发展用差式扫描量热术(DSC)来测量材料的比热容。来测量材料的比热容。此法所用的样品少此法所用的样品少(5一一15mg);而且因其能测很大的温度范而且因其能测很大的温度范围，故特别适合于测量食品材料的比热容和温度的关系。围，故特别适合于测量食品材料的比热容和温度的关系。混合法：原理是把已知质量和温度的样品，投入盛有已知混合法：原理是把已知质量和温度的样品，投入盛有已知比热容、温度、和质量的液体量热计重。在绝热状态下，比热容、温度、和质量的液体量热计重。在绝热状态下，测定混合物料的平衡温度，而后根据公式推算试样的比热测定混合物料的平衡温度，而后根据公式推算试样的比热容。容。.2、焓焓(enthalpy) u 焓焓值是相对值，过去的教材中多取值是相对值，过去的教材中多取-20-20冻结态的焓值为冻结态的焓值为其零点；近年来多取其零点；近年来多取-40-40的冻结态为其零点。的冻结态为其零点。u 过去，物质的焓值一般均按冻结潜热、冻结率和比热容过去，物质的焓值一般均按冻结潜热、冻结率和比热容的数据计算而得；直接测量的数据很少、但对于食品材料，的数据计算而得；直接测量的数据很少、但对于食品材料，实际上很难确定在某一温度时食品中被冻结的比例，而不同实际上很难确定在某一温度时食品中被冻结的比例，而不同的冻结率对应不同的焓值。的冻结率对应不同的焓值。第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础.第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础2、焓焓(enthalpy) u用用DSC直接测量食品焓值是一种新方法，其温度直接测量食品焓值是一种新方法，其温度扫描从扫描从-60开始到开始到1以上，这是认为到以上，这是认为到-60时，时，食品中的水分己全部冻结；而到食品中的水分己全部冻结；而到1以上水分己全部以上水分己全部融化成液体。融化成液体。.3.热导率热导率(therma-conductivity) 第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础 测量食品材料热导率要比测量比热容困难得多，因为测量食品材料热导率要比测量比热容困难得多，因为热导率不仅和食品材料的组分、颗粒大小等因素有关，还热导率不仅和食品材料的组分、颗粒大小等因素有关，还与材料的均匀性有关。一般用于测量工程材料的标准方法，与材料的均匀性有关。一般用于测量工程材料的标准方法，如平板法、同心球法等稳态方法已不能很好用于食品材料。如平板法、同心球法等稳态方法已不能很好用于食品材料。因为这些方法需要很长的平衡时间，而在此期间，食品材料因为这些方法需要很长的平衡时间，而在此期间，食品材料会产生水分的迁移而影响热导率。会产生水分的迁移而影响热导率。 目前认为测量食品材料热导率较好的方法是探针法。被目前认为测量食品材料热导率较好的方法是探针法。被测食品材料原处于某一均匀温度，当探针插进后，加热丝提测食品材料原处于某一均匀温度，当探针插进后，加热丝提供一定得热量，使测量温度变化。经一段过渡期后，温度和供一定得热量，使测量温度变化。经一段过渡期后，温度和时间的对数出现线性。关系。根据此直线的斜率可以求出视频时间的对数出现线性。关系。根据此直线的斜率可以求出视频材料的热导率材料的热导率.4.热扩散系数热扩散系数(thermal diffusivity)第一节第一节 食品热物性基础食品热物性基础一一般般说说来来，热热扩扩散散系系数数a a是是根根据据比比热热容容Cp,Cp,热热导导率率和和密密度度数数据据计计算算而而得得的的，即即a a/(Cp)/(Cp)但但也也可可以以用用实实验验测测量量，它它主主要要是是用用一一个个瞬瞬问问加加热热的的类类似似于于测测热热导导率率的的探探头头和和热热电电祸祸；再再与与它它有有一一定定距距离离处处加加上上另另一一个个热热电电祸祸以以测量样品温度的变化曲线。测量样品温度的变化曲线。这这个个距距离离和和所所测测得得的的热热扩扩散散系系数数数数据据有有着着很很大大的的关关系系，但在食品材料中精确控制这个距离也不是容易的事。但在食品材料中精确控制这个距离也不是容易的事。.第二节第二节 差示扫描法差示扫描法DSC 在升温或降温的过程中，物质的结构（如相态在升温或降温的过程中，物质的结构（如相态) )和化学和化学性质会发生变化，其质量及光、性质会发生变化，其质量及光、 电、磁、热、力等物理性电、磁、热、力等物理性质也会发生相应的变化。热分析技术就是程序控制温度的质也会发生相应的变化。热分析技术就是程序控制温度的条件下，测量物质物理性质与温度关系的一类技术。因此，条件下，测量物质物理性质与温度关系的一类技术。因此，热分析装置目前被广泛用来测定食品品质及其成分变化。热分析装置目前被广泛用来测定食品品质及其成分变化。 热分析作为热的收支指标测定，是对状态和状态变化热分析作为热的收支指标测定，是对状态和状态变化性质进行分析研究的手段。早期的分析有：定量差示热分性质进行分析研究的手段。早期的分析有：定量差示热分析（析（DTADTA）和热重量分析（）和热重量分析（ThermogravimetryThermogravimetry，简称，简称TGTG）。）。差示扫描热量测定（差示扫描热量测定（DSCDSC）是对这些早期的差示热分析进一）是对这些早期的差示热分析进一步定量化，对热量也可以评价的测定方法。步定量化，对热量也可以评价的测定方法。. DSC DSC是对加热或冷却过程中，试样所产生的细微热是对加热或冷却过程中，试样所产生的细微热量变化进行测定。在设定的温度范围内，以任意的升量变化进行测定。在设定的温度范围内，以任意的升温速度扫描测定并记录升温过程中能量吸收或放出的温速度扫描测定并记录升温过程中能量吸收或放出的温谱图。温谱曲线所包围的面积，与加热过程中试样温谱图。温谱曲线所包围的面积，与加热过程中试样吸取或放出的热能成正比。在食品科学中，人们利用吸取或放出的热能成正比。在食品科学中，人们利用这一技术检测脂肪、水的这一技术检测脂肪、水的 结晶温度和融化温度以及结晶温度和融化温度以及结晶数量与融化数量；通过蒸发吸热来检测水的性质；结晶数量与融化数量；通过蒸发吸热来检测水的性质；检测蛋白质变性和淀粉凝胶等物理化学变化。检测蛋白质变性和淀粉凝胶等物理化学变化。1 .差示扫描量热法差示扫描量热法(DSC) 的测定原理的测定原理第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.图1是DSC主要组成和结构示意图，大致由四个部分组成:温度程序控制系统； 测量系统(物理性能的测量）数据记录、处理和显示系统；样品室。图1 DSC结构示意图第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC. 相变点相变点PhaseTransition熔融热熔融热 H玻璃化转变温度玻璃化转变温度Tg反应热反应热 H熔点熔点Meltingpoint活化能活化能Ea冷结晶温度冷结晶温度CrystalTemperature降温结晶温降温结晶温度度ColdCrystalTemperature氧化诱导时间氧化诱导时间O.I.T.反应动力学反应动力学Dynamic结晶度结晶度Crystallinity固化固化Curing结晶热结晶热CrystalEnergy纯度纯度Purity结晶半周期结晶半周期CrystalPeriod比热比热Cp2.DSC测定的指标测定的指标第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.nDSC的数据的数据热曲线：热曲线： 吸热放热第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.3.DSC在食品测定中的应用 在高分子领域，应用DSC和DTA进行热物性的研究较早，最近在食品高分子（蛋白质、油脂、糖质等）、水及饮料的热分析方面也越来越受到重视。这方面的应用例如下：第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.（1）淀粉性质的研究 在淀粉研究中，DSC主要用来研究淀粉的糊化特性、糊化程度、淀粉糊的回生程度及淀粉颗粒晶体结构相转移温度的测定。不同种类的淀粉其组成亦不相同，因而其糊化或老化的起始温度（To）、峰值温度（Tp）、终了温度（Tc）及热焓（H）也是不同的。完全糊化的淀粉在完全糊化的淀粉在DSC分析过程中应为无吸热峰的平坦直线，故根分析过程中应为无吸热峰的平坦直线，故根据淀粉的据淀粉的DSC分析过程中吸热峰面积（即热焓分析过程中吸热峰面积（即热焓H）的大小可估测淀粉）的大小可估测淀粉糊化程度的大小。糊化程度的大小。C.C.BiliaderisC.C.Biliaderis等人应用等人应用DSC对玉米淀粉、马铃薯淀粉、酸改性玉对玉米淀粉、马铃薯淀粉、酸改性玉米淀粉、豌豆及多种豆类淀粉的糊化现象进行了研究。表米淀粉、豌豆及多种豆类淀粉的糊化现象进行了研究。表1为不同种类为不同种类淀粉的淀粉的DSC分析结果。分析结果。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.品种品种浓度，浓度，%T TO OT TP1P1T TP2P2T TC CHW/WW/W豌豆淀粉豌豆淀粉47.547.556566464878710110114.714.7蚕豆淀粉蚕豆淀粉46.646.6565665658383979713.813.8马铃薯淀粉马铃薯淀粉46.346.3555560606868858518.418.4玉米淀粉玉米淀粉46.446.4606067677878898913.813.8酸改性玉米淀粉酸改性玉米淀粉47.947.9545473739999898910.010.0高直链淀粉高直链淀粉48.248.27171828210510511411417.617.6蜡质玉米淀粉蜡质玉米淀粉47.647.6646471718888979716.716.7表表1 不同种类淀粉的不同种类淀粉的DSC分析结果分析结果第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.（2）蛋白质热变性的测定 蛋白质分子形状的差异，由变性引起的高次结构及其恢复，都会显著影响食品的物性。因此，许多研究曾经使用：测定溶解性变化、官能团露出程度变化、光学性质变化、酶消化性变化、热收缩尺寸变化、力学性质变化、各种显微镜像变化、及X线衍射光栅像变化等方法，对蛋白质的变性进行分析。而热分析的方法则是用完全不同的原理对变性进行测定的有效方法。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.无论是在研究各种物理处理或添加剂对淀粉糊化温度的影响方面，还是在蛋白质变性的生化分析方面，DSC测定都提供了十分有效而简便的检测手段。对胶原蛋白、卵清蛋白、牛血清血红蛋白进行dsc测定，可以对不同的蛋白，得到各自明晰的吸热峰。用同样的方法也可测定大豆蛋白、畜肉蛋白的热变性性质。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.（3）脂类物质的研究 DSC可以用来研究脂类物质的熔点和结晶动力学。它可以用于测定油脂的单变性多晶型、氢化程度、酯交换反应前后物性的改变以及油脂掺伪的鉴定，还可以测定油脂的比热容和固体脂肪指数（SFI）等。近年来，DSC法还成功地应用于检测油脂在深度煎炸和微波加热过程中的氧化程度，测定油脂的氧化稳定性、氧化动力学和抗氧化剂在油脂中的抗氧化活性等等。刘书成等人利用DSC法对DHA和EPA甘油酯的热氧化动力学进行了研究。通过对DSC曲线的分析表明：DHA和EPA甘油酯的酰基甘油组成较复杂，而脂肪酸种类较少。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.（4）食品的玻璃化分析 玻璃化相变是聚合物从玻璃态到橡胶态的动力相变过程。DSC用来研究食品体系的玻璃化转变是基于体系在发生相转变时，会有能量的改变，即吸热或放热。在加热扫描过程中，当体系发生相转变时，吸热曲线会出现一个台阶，此时的温度就是玻璃化转变温度。 周国燕等人用差示扫描量热仪，采用不经过退火处理的连续扫描法、分步扫描法对草莓打浆液、榨汁草莓经抽滤的草莓汁液和浓缩掉三分之一水分的浓缩草莓汁进行了玻璃化转变温度的测量。研究发现，用同一种方法测得的三者的玻璃化转变温度相差不大。在-48以下退火，玻璃化转变温度随着退火温度的增大而增大，在-48以上退火，玻璃化转变温度随着退火温度的增大而减小，并有很好的线性关系。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.（5）食品中水分含量的测定食品的许多特性如玻璃化温度、酶活等都与食品自身的含水率有关。食品中的水用水分活度来表示时可分为冻结水（在0时能结冰，即自由水）和非冻结水（一般在-80还不能结冰即结合水），由于这一特性可用DSC来测定食品的自由水。（6）纯度测定 用DSC也能进行一些样品的纯度分析，它的原理是当样品纯度降低时它的熔点也会降低，而且熔化区间（吸热峰）会变宽，纯度通过此宽度来检测。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC. DSC方法本身较为简单，但对所得现象的合理解释是需要实验者有一定的理论知识。由于这种方法只能显示反应发生时的温度以及伴随的焓变，并不能表明反应的确切性质。因此，在研究中通常需要和其他方法进行比较。此外，DSC法应用范围的增宽以及原材料数目增大，使样品和DSC过程标准化、实验所测数据的分析和讨论工作都更具有挑战性。第二节差示扫描法第二节差示扫描法 DSC.6 食品的物性测定食品的物性测定流变流变13 九月 2024南京农业大学食品科技学院1521 食品流变学的定义及研究目的定义定义流变学流变学(Rheology)(Rheology)是研究物质的是研究物质的流动和变形流动和变形的科学，它的科学，它与物质的组织结构有密切关系。与物质的组织结构有密切关系。 作用于物体上的作用于物体上的应力应力和由此产生的和由此产生的应变规律应变规律，是力、，是力、变形和时间的函数。变形和时间的函数。 食品物质食品物质 固态固态主要具有主要具有固固体性质体性质的食的食品物质品物质半固态半固态同时表现同时表现出出固体性质和固体性质和流体性质的流体性质的食品物质食品物质液态液态主要具有主要具有流体性质流体性质的食品物质。的食品物质。分为分为牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体和非牛顿流体。具有具有弹性的粘性流体弹性的粘性流体归属于归属于塑塑性性流体。流体。 内容内容对象对象.牙膏牙膏包含的流变学问题包含的流变学问题要求要求：使用时挤出要容易，使用时挤出要容易，挤出后要维持形状，在牙挤出后要维持形状，在牙刷上不能下陷，刷牙时又刷上不能下陷，刷牙时又要轻松，那就要求牙膏遇要轻松，那就要求牙膏遇到剪切时黏度迅速下降，到剪切时黏度迅速下降，静止时又要一定的屈服应静止时又要一定的屈服应力，以保持坚挺。力，以保持坚挺。p食品流变学是以食品流变学是以虎克弹性定律和牛顿黏性定律虎克弹性定律和牛顿黏性定律为基为基础，在础，在线性变形范围线性变形范围内研究物质内研究物质流动和变形流动和变形的科学。的科学。.1）黏性及牛顿黏性定律 黏性是表现黏性是表现流体流动流体流动性质的指标（性质的指标（如水和油如水和油） 。阻碍流体流动的性质称为阻碍流体流动的性质称为黏性黏性。由流动力学可知，当流体在由流动力学可知，当流体在一定速度范围内流动一定速度范围内流动时，就会产生与流动方向平行的时，就会产生与流动方向平行的层流层流流动。流动。.以以流体平行流过固定平板流体平行流过固定平板为例：紧贴板壁的流体质点，因为例：紧贴板壁的流体质点，因与板壁的与板壁的附着力附着力大于分子的大于分子的内聚力内聚力，所以，所以速度为零速度为零，在贴，在贴着板壁处形成一着板壁处形成一静止液层静止液层，而，而越远越远离板壁的液层离板壁的液层流速越大流速越大。液体内部在垂直于流动方向就会形成液体内部在垂直于流动方向就会形成速度梯度速度梯度，层与层层与层之之间存在着间存在着黏性阻力黏性阻力。从流体的层流流动沿平行于流动方向取一从流体的层流流动沿平行于流动方向取一流体微元流体微元，微元，微元上下两层流体上下两层流体接触面积接触面积为为A(m2),两层距离两层距离为为dy(m),两层间两层间黏性阻力黏性阻力为为F(N),两层的两层的流速流速为别为为别为u和和u+du (m/s）。）。.流体微元：流体微元：在某一短促时间在某一短促时间dt(s)内发生了剪切变形内发生了剪切变形的过程。的过程。剪切应变剪切应变：一般用它在剪切应力作用下转过的一般用它在剪切应力作用下转过的角度角度(弧度弧度)来表示，即来表示，即=dx/dy。剪切应变的剪切应变的速率速率为：为：为剪切速率，单位为剪切速率，单位s s-1-1。.牛顿黏性定律牛顿黏性定律指出：指出：流体流动时剪切速率与剪切流体流动时剪切速率与剪切应力成正比关系应力成正比关系，即：，即：式中：比例系数式中：比例系数称为称为黏度黏度，是液体流动时由分，是液体流动时由分子之间的摩擦产生的。子之间的摩擦产生的。黏性是物质的黏性是物质的固有性质固有性质。上式也是黏性的基本法。上式也是黏性的基本法则。则。剪切应力剪切应力可定义为：可定义为： （单位（单位Pa）.牛顿流体牛顿流体牛顿流体牛顿流体：剪切应力与剪切速率之间：剪切应力与剪切速率之间满足牛顿黏性定律满足牛顿黏性定律 （剪切力与剪切速率之间满足线性关系）的流体。（剪切力与剪切速率之间满足线性关系）的流体。例如例如：水水（最典型）（最典型）/糖水溶液糖水溶液/低浓度牛乳低浓度牛乳/油油/其他透明溶液其他透明溶液牛顿流体的特征牛顿流体的特征：剪切应力与剪切速率成正比，：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不黏度不随剪切速率的变化而变化随剪切速率的变化而变化。即：在层流状。即：在层流状 态下，黏度是一个不随流速变化而变化的态下，黏度是一个不随流速变化而变化的常量常量。.牛顿流体的流动特性曲线.需要注意：需要注意：严格地讲，理想的牛顿流体严格地讲，理想的牛顿流体没有弹性没有弹性，且，且不可压不可压缩缩，各，各向同向同性。性。自然界中自然界中理想理想的牛顿流体是的牛顿流体是不存在不存在的。的。在流变学中只能把在在流变学中只能把在一定范围内基本符合牛顿流一定范围内基本符合牛顿流动定律动定律的流体按牛顿流体处理。的流体按牛顿流体处理。其中其中最典型的是水最典型的是水。.非牛顿流体非牛顿流体非牛顿流体：剪切应力与剪切速率之间剪切应力与剪切速率之间不满足不满足牛顿粘性牛顿粘性 定律（剪切力与剪切应变率之间满足线性定律（剪切力与剪切应变率之间满足线性 关系），且关系），且流体的粘度不是常数流体的粘度不是常数，它随剪，它随剪 切速率的变化而变化。切速率的变化而变化。非牛顿流体非牛顿流体的流动状态方程（经验公式）：的流动状态方程（经验公式）： k为黏性常数，又称浓度系数，为黏性常数，又称浓度系数，n n为流动特征指数。当为流动特征指数。当n=1n=1时，上式就是牛顿流体公式。时，上式就是牛顿流体公式。 .上式中设：上式中设：非牛顿流体的流动状态方程可写成与牛顿流体非牛顿流体的流动状态方程可写成与牛顿流体相似相似的形式的形式： a a称为称为表观粘度表观粘度。 与与不同的是：不同的是：a与与浓度系数浓度系数k和和流动指数流动指数n有有关，且是剪切速率的函数。也就是关，且是剪切速率的函数。也就是a是非牛是非牛顿流体在某一特定剪切速率下的粘度。顿流体在某一特定剪切速率下的粘度。.a 假塑性流体假塑性流体假塑性流体：在非牛顿流体流动状态方程中，当：在非牛顿流体流动状态方程中，当0 0n n1 1 时，即时，即表观粘度表观粘度随着剪切应力或剪切速随着剪切应力或剪切速率的率的增大而减少增大而减少的流动，符合假塑性流动规律的的流动，符合假塑性流动规律的流体。因为随着剪切速率的增加，表观粘度减少，流体。因为随着剪切速率的增加，表观粘度减少，故也称为故也称为剪切稀化剪切稀化流动。流动。.13 九月 2024南京农业大学食品科技学院164a=tani（i=1,2,3,).现象解释有假塑性流动性质的液体食品，大多含有高有假塑性流动性质的液体食品，大多含有高分子的分子的胶体粒子胶体粒子，这些粒子多由巨大的，这些粒子多由巨大的链状分子链状分子构成。构成。 在在静止或低流速静止或低流速时，它们互相时，它们互相勾挂缠结勾挂缠结，粘，粘度较大，显得粘稠。度较大，显得粘稠。 但但当流速增大当流速增大时，也就是由于流层之间的剪时，也就是由于流层之间的剪应力的作用，使比较散乱的链状粒子滚动旋转而应力的作用，使比较散乱的链状粒子滚动旋转而收缩成团收缩成团，减少减少了了相互勾挂相互勾挂，这就出现了剪切稀，这就出现了剪切稀化现象。化现象。.示例示例食品工业中的一些食品工业中的一些高分子溶液高分子溶液、悬浮液悬浮液和和乳状液乳状液。酱油、菜汤、番茄汁、浓糖水、淀粉糊、苹果酱酱油、菜汤、番茄汁、浓糖水、淀粉糊、苹果酱等都是假塑性流体。等都是假塑性流体。大多数大多数非牛顿流体都属于假塑性流体。非牛顿流体都属于假塑性流体。.b 胀塑性流体胀塑性流体胀塑性流体：在非牛顿流体的流动状态方：在非牛顿流体的流动状态方程中，如果程中，如果1 1n n，表观粘度表观粘度随剪切速随剪切速率的率的增大而增大增大而增大，表现为胀塑性流动的流，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体为胀塑性流体。胀塑性流动也被称为剪剪切增稠流动切增稠流动。.13 九月 2024南京农业大学食品科技学院168.典型食品及现象比较典型的比较典型的胀塑性流体胀塑性流体：生淀粉糊。：生淀粉糊。现象现象：当往淀粉中加水，：当往淀粉中加水，混合成糊状混合成糊状后缓慢倾斜后缓慢倾斜容器时淀粉糊会像容器时淀粉糊会像液体样流动液体样流动。但如果施加更大。但如果施加更大的剪应力，的剪应力，用力快速搅动用力快速搅动淀粉，那么淀粉糊反而淀粉，那么淀粉糊反而变变“硬硬”，失去流动性质，若用筷子迅速搅动，失去流动性质，若用筷子迅速搅动，其阻力甚至能使筷子折断。其阻力甚至能使筷子折断。.剪切增粘现象可用剪切增粘现象可用胀容现象胀容现象说明说明: :.现象解释现象解释 具有剪切增粘现象的液体的胶体粒子一般处于具有剪切增粘现象的液体的胶体粒子一般处于致密充填状致密充填状态态，是，是糊状糊状液体。液体。 作为分散介质的作为分散介质的水水，充满充满在致密排列的粒子间隙中。在致密排列的粒子间隙中。 当施加应力较小、缓慢流动时，由于当施加应力较小、缓慢流动时，由于水的滑动与流动水的滑动与流动作用，作用，胶体糊表现出较小的粘性阻力。胶体糊表现出较小的粘性阻力。 如果如果用力搅动用力搅动，处于致密排列的粒子就会一下子被搅乱，处于致密排列的粒子就会一下子被搅乱，成为成为多孔隙的疏松排列多孔隙的疏松排列构造。构造。 这时由于原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙、粒子这时由于原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙、粒子与粒子间与粒子间无水层的滑润无水层的滑润作用，作用，粘性阻力粘性阻力会骤然增加，甚至会骤然增加，甚至失去流动性质。粒子在强烈的剪切作用下结构排列疏松，失去流动性质。粒子在强烈的剪切作用下结构排列疏松，外观体积增大，这种现象称之为外观体积增大，这种现象称之为胀容现象胀容现象。.触变性流体触变性流体触变性触变性是指当液体在是指当液体在振动、搅拌、摇动振动、搅拌、摇动时时粘性减粘性减少少，流动性增加，但，流动性增加，但静置一段时间静置一段时间后，又变得不后，又变得不易流动的现象。易流动的现象。如如：番茄酱、蛋黄酱番茄酱、蛋黄酱 “在容器中放置一段时间后倾倒时则不易流动，在容器中放置一段时间后倾倒时则不易流动，但将容器猛烈摇动或用力搅拌即可变得容易流动，但将容器猛烈摇动或用力搅拌即可变得容易流动，再长时间放置时又变得不易流动。再长时间放置时又变得不易流动。”.173触变性流体的机理触变性流体的机理随着剪切应力的增加，粒子间结合的随着剪切应力的增加，粒子间结合的结构受到破结构受到破坏坏，粘性减少。，粘性减少。当当作用力停止时作用力停止时粒子间结合的构造逐渐恢复原样，粒子间结合的构造逐渐恢复原样，但需要一段时间。但需要一段时间。剪切速率剪切速率减少时的曲线与增加时的曲线减少时的曲线与增加时的曲线不重叠，不重叠，形成了与流动时间有关的履历曲线形成了与流动时间有关的履历曲线( (滞后曲线滞后曲线) )。.粘度测定粘度测定 粘度粘度液体的粘稠程度，它是液体在外力作液体的粘稠程度，它是液体在外力作用下发生流动时，分子间所产生的内摩擦力。用下发生流动时，分子间所产生的内摩擦力。粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理常数。常数。粘度有粘度有绝对粘度、运动粘度、条件粘度绝对粘度、运动粘度、条件粘度和和相对粘相对粘度度之分。之分。.绝对粘度绝对粘度也叫动力粘度。也叫动力粘度。它是液体以它是液体以 1cm1cms s 的流速流动时，在每的流速流动时，在每 l cml cm2 2 液面上所需切向力的大小，单位为液面上所需切向力的大小，单位为 “ “Pas” Pas” 。运动粘度运动粘度也叫动态粘度。也叫动态粘度。它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比值，单位为值，单位为 “ “m m2 2s ”s ”。.条件粘度条件粘度是在规定温度下，在指定的粘度计是在规定温度下，在指定的粘度计中，一定量液体流出的时间中，一定量液体流出的时间(s)(s)或将此时间与规或将此时间与规定温度下同体积水流出时间之比。定温度下同体积水流出时间之比。 相对粘度相对粘度是在一定温度时液体的绝对粘度与是在一定温度时液体的绝对粘度与另一液体的绝对粘度之比，用以比较的液体通常另一液体的绝对粘度之比，用以比较的液体通常是水或适当的液体。是水或适当的液体。.粘度的大小随温度的变化而变化。粘度的大小随温度的变化而变化。 温度愈温度愈，粘度愈，粘度愈。纯水在纯水在2020时的绝对粘度为时的绝对粘度为 103 pas103 pas。测定液体粘度可以了解样品的稳定性，亦可揭示测定液体粘度可以了解样品的稳定性，亦可揭示干物质的量与其相应的浓度。粘度的数值有助于干物质的量与其相应的浓度。粘度的数值有助于解释生产、科研的结果。解释生产、科研的结果。.粘度的测定方法按测试手段分为：粘度的测定方法按测试手段分为：毛细管粘度计法、毛细管粘度计法、旋转粘度计法、旋转粘度计法、毛细管粘度计法设备简单、操作方便、毛细管粘度计法设备简单、操作方便、精度高。精度高。.( (一一) ) 毛细管粘度计法毛细管粘度计法 1 1原理原理 毛细管粘度计测定的是运动粘度。由样液通过毛细管粘度计测定的是运动粘度。由样液通过一定规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度。一定规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度。2 2仪器仪器 取一定体积的液体在严格的温度与固定的液面取一定体积的液体在严格的温度与固定的液面高度的控制下，使其流经毛细管高度的控制下，使其流经毛细管粘粘度计而计算度计而计算其流经时间。根据流经时间与其流经时间。根据流经时间与粘粘度计的校正常度计的校正常数的乘积即可得动力数的乘积即可得动力粘粘度。度。.毛细管粘度计：毛细管粘度计：.( (二二) )旋转粘度计法旋转粘度计法 1 1原理原理 旋转粘度计旋转粘度计( (图图414)414)上的同步电机上的同步电机l l以一定以一定的速度带动刻度圆盘的速度带动刻度圆盘2 2旋转，又通过游丝旋转，又通过游丝3 3和转轴和转轴带动转子带动转子4 4旋转。若转子未受到阻力，则游丝与刻旋转。若转子未受到阻力，则游丝与刻度圆盘同速旋转；当样液存在时，转子受到粘滞度圆盘同速旋转；当样液存在时，转子受到粘滞阻力的作用使游丝产生力矩。当两力达到平衡时，阻力的作用使游丝产生力矩。当两力达到平衡时，与游丝相连的指针与游丝相连的指针5 5在刻度圆盘上指示出一数值，在刻度圆盘上指示出一数值，根据这一数值，结合转子号数及转速即可算出被根据这一数值，结合转子号数及转速即可算出被测样液的绝对粘度。测样液的绝对粘度。.-样品的绝对粘度样品的绝对粘度 mPa.S-转换系数转换系数-圆盘中指针所指读数圆盘中指针所指读数.