食品物性學(xué)-第七章食品的熱物性

1、第七章 食品的熱物性v 食品熱物性基礎(chǔ)食品熱物性基礎(chǔ)n 食品的傳熱特性食品的傳熱特性n 熱性能測(cè)定方法熱性能測(cè)定方法v 食品的傳熱物性食品的傳熱物性n 可加性物性和非可加性物性可加性物性和非可加性物性n 食品的有效導(dǎo)熱系數(shù)食品的有效導(dǎo)熱系數(shù)v 能彈性與熵彈性能彈性與熵彈性n 等溫可逆的彈性變形等溫可逆的彈性變形n 能彈性與熵彈性分析的應(yīng)用能彈性與熵彈性分析的應(yīng)用第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)1. 基本概念基本概念n 單位表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（單位表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（h）：當(dāng)假定附著于固體表面的流體）：當(dāng)假定附著于固體表面的流體界膜與固體表面溫度差為界膜與固體表面溫度差為1K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過固體單位表時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)

2、通過固體單位表面積的熱量，是對(duì)流傳熱的參數(shù)。面積的熱量，是對(duì)流傳熱的參數(shù)。n 質(zhì)量平均溫度：為了用一個(gè)數(shù)值代表加熱過程中食品物體質(zhì)量平均溫度：為了用一個(gè)數(shù)值代表加熱過程中食品物體溫度的變化，采用質(zhì)量平均溫度比較方便。溫度的變化，采用質(zhì)量平均溫度比較方便。n 比熱容比熱容 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 熱分析是在程序溫度控制下測(cè)量物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)與溫?zé)岱治鍪窃诔绦驕囟瓤刂葡聹y(cè)量物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。度關(guān)系的一類技術(shù)。n 差示掃描量熱儀差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry, DSC)：在溫度程序控制下，

3、測(cè)量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度在溫度程序控制下，測(cè)量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度之間關(guān)系的一種技術(shù)。之間關(guān)系的一種技術(shù)。 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n DSC測(cè)試原理：測(cè)試原理： 熱流式熱流式 DSC功率補(bǔ)償式功率補(bǔ)償式 DSC-測(cè)量測(cè)量 T- 由由 H = k T計(jì)算計(jì)算 H- K值依賴于樣品制備值依賴于樣品制備和與傳感器的接觸情和與傳感器的接觸情況來確定況來確定- 始終保持始終保持 Ts = Tr - 直接測(cè)量直接測(cè)量 H，比熱、熱焓測(cè)量，比熱、熱焓測(cè)量更準(zhǔn)確更準(zhǔn)確-靈敏度更高，解析度更佳靈敏度更高，解析度更佳第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱

4、性能測(cè)試方法n DSC的應(yīng)用：的應(yīng)用： 相變點(diǎn)相變點(diǎn)Phase Transition熔融熱熔融熱 H玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg反應(yīng)熱反應(yīng)熱 H熔點(diǎn)熔點(diǎn)Melting point活化能活化能Ea冷結(jié)晶溫度冷結(jié)晶溫度Crystal Temperature降溫結(jié)晶溫降溫結(jié)晶溫度度Cold Crystal Temperature氧化誘導(dǎo)時(shí)間氧化誘導(dǎo)時(shí)間O.I.T.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Dynamic結(jié)晶度結(jié)晶度Crystallinity固化固化Curing結(jié)晶熱結(jié)晶熱Crystal Energy純度純度Purity結(jié)晶半周期結(jié)晶半周期Crystal Period比熱比熱Cp第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2

5、. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n DSC的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)熱曲線：熱曲線： 吸熱 放熱第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 定量差示熱分析定量差示熱分析(quantitative differential thermal anallysis, DTA)：在程序控溫條件下，測(cè)量試樣與參比基準(zhǔn)物質(zhì)之間的：在程序控溫條件下，測(cè)量試樣與參比基準(zhǔn)物質(zhì)之間的溫度差與溫度之間的關(guān)系的技術(shù)。溫度差與溫度之間的關(guān)系的技術(shù)。 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n DTA曲線。曲線。 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 熱重分析儀熱重分析儀(therm

6、ogravimetry, TG)：在程序溫度控制下，：在程序溫度控制下，測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度之間關(guān)系的技術(shù)。測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量與溫度之間關(guān)系的技術(shù)。 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 熱重曲線熱重曲線 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 熱重曲線的應(yīng)用熱重曲線的應(yīng)用計(jì)算活化能計(jì)算活化能 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n 動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀(dynamic mechanical thermal analyzer, DMTA)：在程控溫度下，測(cè)量物質(zhì)在振動(dòng)負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模量和：在程控溫度下，測(cè)量物質(zhì)在振動(dòng)負(fù)荷下動(dòng)態(tài)模量和

7、力學(xué)損耗與溫度之間的關(guān)系。力學(xué)損耗與溫度之間的關(guān)系。 第一節(jié) 食品熱物性基礎(chǔ)2. 熱性能測(cè)試方法熱性能測(cè)試方法n DMTA譜圖譜圖 第二節(jié) 食品的傳熱物性1. 可加性物性和非可加性物性可加性物性和非可加性物性n 可加性物性：由可加性物性：由n個(gè)成分組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)的物性為個(gè)成分組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)的物性為n個(gè)個(gè)組分物性的總和，例如比熱容、密度等。組分物性的總和，例如比熱容、密度等。n 非可加性物性：系統(tǒng)的物性不為各自組分物性的總和，例非可加性物性：系統(tǒng)的物性不為各自組分物性的總和，例如電阻、導(dǎo)熱系數(shù)、分子擴(kuò)散系數(shù)、黏度等。如電阻、導(dǎo)熱系數(shù)、分子擴(kuò)散系數(shù)、黏度等。n 多成分、非均質(zhì)分散系統(tǒng)的宏觀導(dǎo)熱

8、系數(shù)，不僅與成分組多成分、非均質(zhì)分散系統(tǒng)的宏觀導(dǎo)熱系數(shù)，不僅與成分組成有關(guān)，也與這些成分分散的結(jié)構(gòu)有關(guān)。平均值無(wú)意義。成有關(guān)，也與這些成分分散的結(jié)構(gòu)有關(guān)。平均值無(wú)意義。n 非均質(zhì)分散系統(tǒng)的宏觀導(dǎo)熱系數(shù)為有效導(dǎo)熱系數(shù)。非均質(zhì)分散系統(tǒng)的宏觀導(dǎo)熱系數(shù)為有效導(dǎo)熱系數(shù)。 第二節(jié) 食品的傳熱物性2. 食品的有效導(dǎo)熱系數(shù)食品的有效導(dǎo)熱系數(shù)n 有效導(dǎo)熱系數(shù)是在宏觀上把非均質(zhì)物質(zhì)看成均質(zhì)物質(zhì)而引有效導(dǎo)熱系數(shù)是在宏觀上把非均質(zhì)物質(zhì)看成均質(zhì)物質(zhì)而引入的概念。入的概念。n 有效導(dǎo)熱系數(shù)的模型：并列模型、串聯(lián)模型、有效導(dǎo)熱系數(shù)的模型：并列模型、串聯(lián)模型、Maxwell-Eucken公式、公式、Kunii-Smith公式。公式。 第三節(jié) 能彈性和熵彈性n 等溫條件下的彈性變形可由內(nèi)能變化和熵變化兩者決定。等溫條件下的彈性變形可由內(nèi)能變化和熵變化兩者決定。n 內(nèi)能：分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)，即由于原子間結(jié)合距離引起內(nèi)能：分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)，即由于原子間結(jié)合距離引起的能量改變。的能量改變。n 能彈性：由內(nèi)能變