食品物性學復習知識點

食品物性學復習知識點食品物性學復習知識點食品物性學復習知識點xxx公司食品物性學復習知識點文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度食品物性學復習知識點名詞解釋食品物性學：是以食品（包括食品原料）為研究對象，研究其物理性質和工程特性的一門科學。內聚能：定義為1mol的聚集體汽化時所吸收的能量。結晶態(tài)：分子（或原子、離子）間的幾何排列具有三維遠程有序。液晶態(tài)：分子間幾何排列相當有序，接近于晶態(tài)分子排列，但是具有一定的流動性（如動植物細胞膜和一定條件下的脂肪）。玻璃態(tài)：分子間的幾何排列只有近程有序，而遠程無序，即與液態(tài)分子排列相似。粒子凝膠：具有相互吸引趨勢的離子隨機發(fā)生碰撞會形成粒子團，當這個粒子團再與另外的粒子團發(fā)生碰撞時又會形成更大的粒子團，最后形成一定的結構形態(tài)。聚合物凝膠：是由細而長的線形高分子，通過共價鍵、氫鍵、鹽橋、二硫鍵、微晶區(qū)域、纏繞等方式形成交聯點，構成一定的網絡結構形態(tài)。黏性：是表現流體流動性的指標，阻礙流體流動的性質。牛頓流體：流動狀態(tài)方程符合牛頓定律的流體統稱為牛頓流體；非牛頓流體：流動狀態(tài)方程不符合牛頓定律，且流體的黏度不是常數，它隨剪切速率的變化而變化，這種流體稱為非牛頓流體。脹塑性流體：在非牛頓流動狀態(tài)方程式中，如果1<n<∞，稱為脹塑性流動；即隨著剪切應力或流速的增大，則黏性食品的流變特性也隨著增大。塑性流體：當作用在物質上的剪切應力大于極限值時開始流動，否則物質就保持即時形狀并停止流動，具有此性質的物質稱為塑性流體。觸變性流體：指當液體在振動、攪拌、搖動時，其黏性減少，流動性增加，但靜置一段時間后，流動又變得困難的現象。分散體系：是指數微米以下，數納米以上的微粒子在氣體、液體或固體中浮游懸濁的系統；在這一系統中，微粒子被稱為分散相，分散的氣體、固體或液體的介質被稱為分散介質，也稱連續(xù)相。黏彈性食品：指既具有固體的彈性又具有液體的黏性這樣兩種特性的食品。泊松比：固體在受到軸向拉伸或壓縮應力時，軸向會伸長或縮短產生軸向應變，同時為了維持體積，徑向也產生應變；對于一定的物質，其徑向應變與軸向應變的比值往往是一個常數，稱為泊松比，記作u。應力松弛：指試樣瞬時變形后，在變形（應變）不變的情況下，試樣內部的應力隨時間的延長而減少的過程；蠕變：與應力松弛相反，指把一定大小的力（應力）施加于黏彈性體時，物體的變形（應變）隨時間的變化而逐漸增加的現象。食品質構：ISO規(guī)定食品質構指用“力學的、觸覺的、可能的話還包括視覺的、聽覺的方法能夠感知的食品流變學特性的綜合感覺。顆粒密度：指顆粒組織結構完整情況下，顆粒質量與體積之比，顆粒體積包括顆粒內部的空隙體積；表現密度：指材料質量與包含所有空隙（既有內部封閉的空隙，也有與外界相通的空隙）的材料體積之比；堆積密度：也稱容積密度，指散粒體在自然堆放情況下的質量與體積之比。堆積體的體積實體系數：指食品的實際體積與包含孔隙體積在內的食品整個體積的比值；粒度分布：是以粒子群的重量或粒子數百分率計算的粒徑頻率分布曲線或累積分布曲線表示的，是食品和農產品物料分級的原始資料。離析：粒徑差值大且重度不同的散?；旌衔锪希诮o料、排料或振動時，粗粒和細粒以及密度大和密度小會產生分離；這種現象稱為離析，又稱偏析。食品的電特性：是食品所具有的重要性質，在食品成分的檢測分析及加工過程中應用非常廣泛，是指食品材料在特定的條件下，處于電場中時自身所表現出的性質。熒光現象：是當一種波長的光能照射物體時，可以激發(fā)被照射物發(fā)出不同于照射波波長的其他波長的光能；延遲發(fā)光現象：是當用一種光波照射物體，在照射停止后，所激發(fā)的光仍能繼續(xù)放射一段時間的現象。選擇、填空、判斷食品物性學包括：力學特性、流變學特性、質構、光學特性、介電特性和熱特性；食品物性學不僅包括對食品本身理化性質的分析研究，而且包括食品物性學對人的感官產生的所謂感覺性質的研究；食品物性學的研究內容：食品的力學性質、食品的熱學性質、食品的電學性質、食品的光學性質。食品形態(tài)主要包括液態(tài)和固態(tài)，有的食品含有大量氣體；按照微觀結構有序性，分為結晶態(tài)、液晶態(tài)和玻璃態(tài)；按照力學特性，分為黏性體、彈性體、黏彈性體。食品物性學特點：①是一門牽涉多學科領域的科學，②是一門實踐性比較強的科學，③是一門新的體系尚未形成的科學。物質的結構是指物質的組成單元——原子或分子之間相互吸引和相互排斥的作用達到平衡時在空間的幾何排列；分子內原子之間的幾何排列成為分子結構；分子之間的幾何排列成為聚集態(tài)結構；高分子是由許多小分子單元鍵合而成的長鏈分子；高分子鏈的近程結構又稱一級結構，遠程結構又稱二級結構，高分子的聚集態(tài)結構又稱三級結構或更高級結構。鍵合力為主價力，非鍵合力為次級力；鍵合力包括共價鍵、離子鍵和金屬鍵，在食品中主要是共價鍵和離子鍵；非鍵合力包括范德華力、氫鍵力、疏水鍵、空間力和排空力；范德華力包括靜電力、誘導力和色散力；對于高聚物來說，分子鏈之間的次級力具有加和性，所以分子鏈間的次級力隨分子量的增加而增大。線形高分子鏈中含有成千上萬個σ鍵，如果主鏈上每個單鍵的內旋轉都是完全自由的，則這種高分子鏈成為自由聯結鏈，它可采取的構象數將無窮多，且瞬息萬變，這是柔性高分子鏈的理想狀態(tài)；高分子鏈之所以具有柔性的根本原因在于它含有許多可以內旋轉的σ單鍵；高分子可能通過各種鍵能形成支化、交聯和三維結構的高分子，其柔軟性和溶解性都受到影響，甚至失去。物質內部的質點（分子、原子、離子）在空間的排列情況可分為：近程有序、遠程有序；聚集態(tài)分類：氣態(tài)、液態(tài)、結晶態(tài)、液晶態(tài)、玻璃態(tài)。在熱力學上，結晶態(tài)是穩(wěn)定的形態(tài)；結晶態(tài)食品：如脂肪；晶核生成是結晶過程的起點，分為均相成核和導相成核兩種；液晶態(tài)分為熱致型和溶致型兩種；液晶態(tài)食品包括：淀粉、纖維素、殼聚糖等；玻璃態(tài)與液態(tài)主要區(qū)別在于黏度，玻璃態(tài)黏度非常高，以至于阻礙了分子間的相對流動，在宏觀上近似于固態(tài)，因此玻璃態(tài)也被稱為非結晶態(tài)或過飽和液態(tài)，是沒有發(fā)生相變的固液轉換；玻璃態(tài)從動力學上是穩(wěn)定的，但從熱力學上是不穩(wěn)定的。玻璃化轉變溫度測定方法：差示掃描量熱法、動態(tài)機械熱分析法、Gordon-Taylor經驗公式法；食品中主要包括粒子凝膠和聚合物凝膠兩種類型；在食品材料中，多糖分子和某些線形蛋白質分子可能形成聚合物凝膠；球狀蛋白、脂肪晶體和乳化液滴等都可能形成粒子凝膠；多糖凝膠：淀粉、瓊脂、海藻膠、卡拉膠、瓜兒豆膠、阿拉伯膠、還原膠、果膠等。體相水包括：滯化水、毛細管水和自由流動水三種；食品力學的中心是食品流變學；食品流變學的基礎是流體力學和黏彈性理論，主要研究作用于物體上的應力和由此產生的應變規(guī)律，是力、變形和時間的函數。黏性主要分為：剪切黏度、延伸黏度、體積黏度；應力的三種形式：（基本的受力—變形方式）簡單拉伸、簡單剪切、簡單壓縮；液體又可分為兩大類：牛頓流體和非牛頓流體，具有彈性的黏性流體歸屬于塑性流體；牛頓流體的特征：剪切應力與剪切速率成正比，黏度不隨剪切速率的變化而變化。典型的非牛頓流體按其黏度與時間的關系被分為兩類：①非時變性流體：包括假塑性流體、脹塑性流體、塑性流體；②時變性流體：包括觸變性流體、流凝性流體。黏性食品的流變特性：(0<n<∞)；①n=1，=K，表現為牛頓流體；②n<1，隨ε的增大而減小，表現為剪切變??；③n>1，隨ε的增大而減大，表現為剪切變稠。假塑性流體最主要的特征：表現黏度隨著剪切應力或剪切速率的增大而減小，較大的剪切速率范圍內，顯示剪切變稀的性質；脹塑性流體最主要的特征：隨著剪切應力或剪切速率的增大，黏度逐漸增加，顯示剪切變稠的性質。剪切應力的極限值定義為屈服應力，使物體發(fā)生流動的最小應力；觸變性流體的機理：隨著剪切應力的增加，粒子之間形成的結構受到破壞，導致黏性減少，當作用力停止時粒子間結合構造的恢復需要一段時間；流凝性流體與脹塑性流體的區(qū)別在于：流凝性流體在撤去外力后緩慢恢復而脹塑性流體是瞬時恢復的。按照分散程度的高低，分散體系可分為如下三種：分子分散體系、膠體分散體系、粗分散體系；黏彈性食品的流變特性分類：線性黏彈性和非線性黏彈性；食品物質的斷裂形式可分為塑性斷裂和脆性斷裂；虎克定律：在彈性的極限范圍內，物體的應變與應力的大小成正比，F=kd。彈性變形可歸納為以下3種：①受正應力作用產生的軸向應變，②受表面壓力作用產生的體積應變，③受剪切壓力作用產生的剪切應變；靜態(tài)流變參數的實驗方法：壓縮實驗、穿孔實驗、擠出實驗、彎曲與斷裂實驗、剪切實驗；靜態(tài)黏彈性測定的局限性：靜態(tài)測定時，由于力的大小和方向不變，所以對易流動的物質，流動會持續(xù)下去，很難測定它的彈性；動態(tài)黏彈性：給黏彈性體施加于振動、或施以周期變動的應力或應變時黏彈性體所表現出的黏彈性質；動態(tài)黏彈性測定方法：正弦波應力應變試驗（諧振動測定方法、共振實驗、脈沖振動試驗等。食品質構的評價術語：①hardness：硬度，表示使物體變形所需要的力；②cobesivenness：凝聚性，表示形成食品形態(tài)所需內部結合力的大??；③brittleness：酥脆性，表示破碎產品所需要的力；④chewiness：咀嚼性，表示把固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量，和硬度、凝聚性、彈性有關；⑤gumminess：膠粘性，表示把半固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量，和硬度、凝膠性有關；⑥viscosity：黏性，表示液態(tài)食品受外力作用流動時分子之間的阻力；⑦springiness：彈性，表示物體在外力作用下發(fā)生形變，當撤去外力后恢復原來狀態(tài)的能力；⑧adhesiveness：黏附性，表示食品表面和其他物體（舌、牙、口腔）附著時，剝離它們所需要的力；⑨granularity：粒狀性，表示食品中粒子的大小和形狀；⑩conformation：組織性，表示食品中粒子的形狀和方向；?moisture：濕潤性，表示食品吸收或放出的水分；?fatness：油脂性，表示食品中脂肪的量及質。食品質構的研究方法：主要包括感官檢驗和儀器測定兩種，儀器測定方法分為：基礎力學測定法、半經驗測定法和模擬測定法。規(guī)則食品的長是指食品平面投影圖中的最大尺寸，寬是指垂直于長度方向的最大尺寸，厚則為垂直于長和寬方向的直線尺寸；邊長為1的正立方體，其體積等于直徑為1,24的圓球體積，所以就是推導出來的等體積球直徑；類球體通常用圓度、球度、曲率半徑來定量描述；體積的測量方法：包括密度瓶法、臺秤稱量法、氣體排除法。食品內空隙包括三種類型：（封閉的內部空隙）封閉孔，（一端封閉，另一端與外界相通）盲孔，（完全貫通食品的空隙）貫通孔；散粒物料一般具有以下特性：①摩擦性，②流動性，③在一定范圍內其形狀隨容器形狀而變，④對擋護壁面產生壓力，⑤抗剪的能力取決于作用的垂直壓力，⑥不能或不大能抵抗拉力，⑦顆粒間存在間隙，可充填空氣、水或膠質；⑧粉塵爆炸性。散粒物體的摩擦角一般有四種：休止角、內摩擦角、壁面摩擦角和滑動摩擦角；散粒體的變形包括結構變形和彈塑性變形兩種基本形態(tài)；根據離析的機理，分為附著離析、填充離析和滾落離析三種形態(tài)。一般來說熱擴散系數是根據比熱容、熱導率和密度計算而得，也可用實驗測量；差示掃描量熱技術：（原理）在樣品和參照物同時程序升溫或降溫并且保持兩者溫度相等的條件下，測量流入或流出樣品和參照物的熱量差與溫度的關系；（組成）溫度程序控制系統、測量系統、數據記錄、處理和顯示系統；透射電鏡：接受透射電子成像，掃描電鏡：接受二次電子成像。簡答食品物性學研究目的：①了解食品與加工、烹飪有關的物理特性，②對食品的感官評定和客觀評價建立相關方法，③通過對食品物性的試驗研究，可以了解食品的組織結構和生理生化變化的微觀和宏觀反映；④為快速無損檢測食品品質提供理論依據，⑤為改善食品的風味、質地，發(fā)揮食品的嗜好功能提供科學依據；⑥為研究食品分子提供實驗依據。食品物性學的研究和發(fā)展：①食品物性學最早起源于對食品黏彈性理論的研究，②本世紀隨著面包制作工業(yè)化的發(fā)展，在歐美等國開始的，在二戰(zhàn)后食品物性學迅速建立并發(fā)展起來；③在食品物性學中，發(fā)展最早的是食品力學方面的研究；④食品力學的中心食品流變學。玻璃化轉變機理：（自由體積理論）①材料體積由兩部分組成，一部分是被分子占據的體積，稱為已占體積，另一部分是未被占據的體積，有分子間的孔穴組成，稱為自由體積；②自由體積給分子或分子鏈段的移動提供空間，③當材料溫度高于某一溫度時，分子或分子鏈段有足夠的能量和自由體積空間用于構象調整甚至移動，宏觀上表現為很高的彈性，稱為橡膠態(tài)；④當材料溫度低于某一溫度時，自由體積顯著減少，分子或分子鏈段沒有足夠的空間，其運動受到極大的限制甚至被凍結，宏觀上表現為很高的硬脆性，稱為玻璃態(tài)；⑤由玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度稱為玻璃化轉變溫度。水具有低粘度和較好流動性的根本原因：①水分子團是一種多孔隙的動態(tài)結構，每個水分子在結構中穩(wěn)定的時間僅在S左右；②在極短的時間內，于其平衡位置振動和排列，并不斷有水分子脫離和加入分子團。水與非極性物質的相互作用：⑴由熱力學可知，水與非極性物質混合時，將增大水的界面自由能，使體系不穩(wěn)定，為此，體系向著降低自由能的方向發(fā)展，減少水與非極性物質的接觸面積，最終形成籠狀結構；⑵由于蛋白質的非極性基團暴露于水中，在疏水性作用下，使蛋白質折疊，并將大部分疏水性殘基隱藏在折疊結構內部；⑶疏水性作用被認為是維持球狀蛋白質的立體結構、生體膜穩(wěn)定性的重要因素。食品流變學的研究目的：⑴、食品流變學可用于對食品的半成品及成品的質量控制，也可用于控制生產過程；⑵、食品加工中有許多操作都直接與流變學性質有關，如混合、攪拌、篩分、壓榨、過濾、成型、噴霧等，研究和掌握加工對象的流變特性，就成了食品工程特性和單元操作的基礎；⑶、流變學理論已經廣泛應用于與加工有關的工藝設備設計開發(fā)；⑷、與感官評定相結合，定量地評定食品的品質，鑒定和預測顧客對某種食品是否滿意；⑸在食品制作過程中利用調節(jié)中間產品的流變特性方法可達到調節(jié)食品組織結構的目的，可用于食品產品貨架期的預測，為研究食品分子論提供實驗依據。分散體系的一般特點：①分散體系中的分散介質和分散相都以各自獨立的狀態(tài)存在，所以分散體系是一個非平衡狀態(tài)；②每個分散介質和分散相之間都存在著接觸面，整個分散體系的兩相接觸面面積很大，體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)。食品的變形：（記圖）L稱彈性極限點：在彈性極限范圍內，力與變形成正比，比例系數稱彈性模量；當去掉載荷后，試樣馬上恢復到原樣；Y為屈服點：屈服點是當載荷增加，應力達到最大值后，應力不再增加，而應變依然增加時的應力點，達到屈服點后，食品材料的一部分結構單元被破壞，開始屈服并產生流動，發(fā)生屈服時所對應的應力稱為屈服應力；超過屈服點后增加應變時應力并不明顯增加，這個階段稱為塑性變形。繼續(xù)增加應變，應力也隨之增加，達到R點時，試樣發(fā)生大規(guī)模破壞，R點稱為斷裂點，它所對應的應力稱為斷裂極限。黏彈性的力學模型：（單要素模型）⑴、虎克模型：（代表彈性）虎克模型代表完全體的力學表現，即加上載荷的瞬間同時發(fā)生相應的變形，變形大小與受力大小成正比；⑵、阻尼（黏壺）模型：（代表黏性）阻尼模型瞬時加載時，阻尼體即