食品物性学复习.pdf

食品物性学课后习题汇总Physical properties of foods 考试占总分的40%；题型：名词解释（每题3分，24 分）；判断（每题1 分，15 分）；填空（每题0.5 分，14 分）；简答与分析题（9 题，47 分）1.1 食品物性学的概念及其影响作用？食品物性学是讲述食品和食品原料的物理性质和工程特性，如力学特性、流变学特性、质构、光学特性、介电特性和热特性等影响作用：上述特性与食品组成、微观结构、次价力、表面状态等因素相关，进而影响食品的流动性、凝聚性、附着性、质构和口感；影响食品某些组分的扩散性、松弛性和质量稳定性，与食品生物化学反应速率相关联；影响食品对光、电、热的反应，食品分析检测相关联1.2 食品物性学的主要研究内容？食品的形态、食品的质构及其描述、食品的流变特性、光电热特性、食品物性和微观结构等方面1.3 食品物性学的主要特点？食品物性学的研究材料相当复杂，有些是生命的活体，有些是特殊组织结构的物质，高分子和小分子物质的混杂还与力学、电学、光学、热学等许多课程有联系2.1 食品结构、形态和基本物理特性的相关概念？（1）食品微观结构（三种），分子结构：分子内原子之间的几何排列聚集态结构：分子之间的几何排列高分子结构：由许多小分子单元键合而成的长链状分子。

2）食品微观形态（五种）气态：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序液态：分子间的几何排列只有近程有序，而远程无序结晶态：分子（或原子、离子）间的几何排列具有三维远程有序液晶态：分子间的几何排列相当有序，在某方向上接近于晶态分子排列，具有一定的流动性玻璃态（无定形）：分子间的几何排列只有近程有序，而远程无序，即与液态分子的排列相似是一种过渡的、热力学不稳定态3）食品的基本物理特性包括：单体尺寸、综合尺寸、外观形状、面积、体积、密度、孔隙率等2.2 分子作用力的方向性和饱和性对食品物性有何影响？分子内原子之间有相互作用力，分子之间也有相互作用力这种相互作用力包括吸引力和推拒力键合原子之间的吸引力有键合力，非键合原子间、基团间和分子间的吸引力有范德华力、氢键力和其他作用力当原子间或分子间的距离很小时，由于内层电子的相互作用，呈现推拒力分子内原子之间、分子与分子之间的吸引力和推拒力随他们的距离而改变，当吸引力和推拒力达到平衡时，就形成平衡态结构2.3 从分子水平上如何解释食品的柔性？食品柔性主要从食品中的高分子链解释，在高分子链中含有成千上万个键，这是之所以具有柔性的根本原因，如果高分子主链上没有单键，则分子中所有原子在空间的排布是确定的，即只存在一种构象，这种分子就是刚性分子。

如果主链分子上的每个单键内旋转都是完全自由的，则这种高分子链称为自由联结链它可采取的构象将是无穷多，且瞬息万变，这是柔性高分子链的理想状态名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -在实际高分子链中，由于分子上的非键合原子之间的相互作用，内旋转一般是受阻的，因此每个键只能处于圆锥面上若干个有限的位置上，不过即使是每个单键在空间上可取的位置数很少，一个含有许多个单键的高分子链所能实现的构象数仍然十分可观2.4 举例说明食品基本物性的检测方法及原理（1）体积的测量方法：密度瓶法，台秤称量法，气体排出法；（2）表面积的测量：对于果蔬和鸡蛋等大体积的产品来说，用剥皮法或者涂膜剥皮法测量；对于小体积的物质，如谷物和种子，可以采用表面涂金属法测量；利用几何相似性估算体积和表面积3）密度的测量方法：质量容易测，体积同上；也可用气体密度计4）孔隙率的测量方法：直接测量法，图像分析法以及孔隙率计2.5 食品各种密度之间的关系？（1）真实密度：是指纯物质的质量和其体积的比值2）固体密度：物质的质量与除去材料内部空隙的体积后材料的体积之比3）物质密度：与固体密度相似，只是测量方法不同。

物质密度是通过将物质粉碎至充分细小，达到组织结构内没有孔隙存在的程度，由此获得的质量与体积的比值4）颗粒密度：是指颗粒组织结构完整的情况下，颗粒质量与体积的之比，可用密度瓶测量5）表观密度：是指材料质量与包含多有孔隙的材料体积之比6）堆积密度：也称容积密度，是指散粒体在自然堆放情况下的质量和体积的比3.1 掌握散粒体的相关概念（散粒体、摩擦角、粘附性、粘聚性、离析、结构形变、流变函数、流动因素等）（1）散粒体：是指几何尺寸基本属于同一量级的颗粒的集合体，如各种谷粒、颗粒饲料、面粉等都是散粒体根据颗粒粒径的大小，可分为粗粒体和粉粒体，稻谷、麦粒、玉米粒等属于粗粒体，面粉、奶粉属于粉粒体.（2）摩擦角：摩擦角反应散粒物料的摩擦性质，可用以表示散粒物料静止或运动时的力学特征例如物料的流动性、沿固体壁面的流动摩擦特性及滑落特性等散粒物料的摩擦特性一般有四种即休止角、内摩擦角、壁面摩擦角和滑动角休止角和内摩擦角表示物料本身内在的摩擦性质，而壁面摩擦角和滑动角表示物料与接触固体表面间的摩擦性质3）粘附性：颗粒附着在固体表面上或颗粒相互附着的现象称为粘附后者亦称自粘附着强度，即克服附着现象所需要的力(垂直作用在粒子重心上)的力称为粘附力。

在气体介质中产生的粘附力主要有范德华力、静电引力和毛细管力等在食品中表示食品表面和其他物体附着时，剥离他们所需要的力4）粘聚性：散粒物料不出现分层和离析现象、其组成成分之间保持结合的性能称之为粘聚性，与离析是反义词5）离析：粒径差值大和重度不同的散粒混合物料，在给料、排料或振动时，粗料和细粒，密度大和密度小的会产生分离，这种现象称为离析，又称偏析根据机理又可以分为附着离析、填充离析和滚落离析三种形态名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -附着离析：在沉降时粗细颗粒分离此时，微细的粒子在壁面上附着一层很厚的一层，由于振动和其他外力作用，这个层可能引起剥落，从而产生粒度不均匀的粉体特别是沉降速度和布朗运动速度相等，粒径又在几个微米以下的微粒以及带静电的微粒，这种离析的倾向更强填充离析：是在倾斜状堆积层移动时产生的这时充填状态下的粗粒子会有筛分作用，小粒子从间隙中漏出而被分离出来若粒子的填充状态比较致密，微粒直径是大粒子直径的（起筛子作用的粒子）1/10 以下时，微粒才可以漏出，但填充疏松时，大粒子也会漏下而被分出滚落离析：粒子的形状不同和滚落摩擦状态不同，装料时，颗粒的运动只发生在物料锥体的表面上，如为粉体，只有厚度为2到 3 个颗粒直径的一层物料处于运动之中。

物料的运动是滚动运动，小颗粒会落到大颗粒的孔隙中一般来说，大颗粒比微细颗粒的滚动摩擦因数要小，大部分滚落到料斗壁面附近，而微细粒子则留在中心位置6）结构形变：（7）流变函数：设在一个筒壁无摩擦的理想刚性圆筒内装入散粒体，以预压实载荷Q1压实，散粒体的预压实应力为1，然后轻轻去取圆筒，不加任何侧向支承，及3=0，这时散粒体可能图中所示的两种情况，一为保持圆柱圆形，一为崩溃后以休止角成山型对于保持圆形的圆柱体，须施加一定的载荷Qc以克服散粒体在一定预压实状态下的表面强度c，散粒体才会崩溃c称为散粒体的无围限屈服强度在图中情况下，c=0散粒体的无围限屈服强度 c与预压实应力1之间的关系称为流动函数FF名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -以 FF=d1/d c表示要得到散粒体的流动函数，须用几种预压实载荷进行剪切试验，以得到 1和 c值绘成曲线图8）流动因素：料斗本身的流动条件或流动性质由流动因素ff 表示：ff=1/a式中 a为散粒体结成稳定拱的最小拱内应力，ff 的值越小，料斗的流动条件越好，对于一定形状的料斗，存在一条流动因素临界线，如果散粒体的流动函数曲线在这条临界线以下，则散粒体的强度不足以支持形成拱，不会产生流动中断。

这条临界线称为料斗的临界流动因素3.2 各种摩擦角的内涵？离析的机理？流动函数（流动因素）的应用？（1）各种摩擦角：休止角：散粒体的休止角又称静止摩擦角或堆积角，是指散粒物料通过小孔连续地散落到平面上时，堆积成锥体母线与水平面底部直径的夹角，它与散粒粒子的尺寸、形状、湿度、排列方向等都有关休止角越大的物料,内摩擦力越大，散落能力越强休止角与粒径大小有关粒径越小，休止角越大，这是因为微细粒子相互间的粘附性较大粒子越接近球形，休止角越小内摩擦角：是散粒体内部沿着某一断面切断时，反映抗剪切强度的一个重要参数，其值可利用剪切仪进行测定将散粒物料装进剪切环内，盖上盖板，在盖板上施加垂直压力N，加载杆上作用剪切力T如果剪切环内的散粒物料被剪断时达到的最大剪切力为Ts，设散粒体的剪切面积为A，则得到散粒体的抗剪切应力 s（或称散粒体的屈服应力）等于内摩擦力与内聚力之和，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -即：s=fi+C式中：fi 为散粒体的内摩擦因数，fi=tani；是正应力；C 为单位内聚力，即发生在单位剪切面积上的粒子间的引力壁面摩擦角：表示物料层与固体壁的摩擦特性。

滑动摩擦角：表示每个粒子与壁面的摩擦特性一般来说缺乏粘附性的散粒物料，休止角等于内摩擦角，大于壁面摩擦角，但对与含水率大的谷物种子，休止角比壁面摩擦角大得多2）离析的机理：见上（3）流动函数（流动因素）应用：流动性与流动函数之间的关系FF 值流动性FFFF2 粘结物料10FF4 容易流动物料FF10 自由流动的物料3.3 预防离析、落料拱现象发生的主要措施？（1）降低离析程度的方法：尽量使颗粒均匀，采用整体流动，尽可能避免形成料堆，采用多点下料和阻尼下料的方法2）防止成拱的方法：加大排料口，例如可将淀粉等物料的料斗做成直筒型结构；尽量使料斗的内壁光滑；加大壁面倾角，原则上倾角必须大于休止角；将料斗做成非对称形，由于料斗底部左右非对称，可有效地破坏物料的受力平衡；在料斗中加入纵向隔板以形成左右非对称性；在料斗中悬吊链条；在排料口上方插入锥体；将壁面做成抛物线形的曲面，以使物名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -料顺利滑落；采用条形卸料器；安装振动器；吹入压缩空气，使物料流态化4.1 质构的概念；感官检验的概念、分类、方法食品的质构是指与食品的组织结构及状态有关的物理性质，通过感觉而得到的感知。

食品的质构是由食品的成分和组织结构决定的物理性质；属于机械的和流变学的物理性质；不是单一性质，是多因素决定的复合性质；主要是由食品与口腔、手等部位的接触而感觉；与气味，风味等无关；客观测定结果用力、变形和时间的函数表示感官检验的概念和方法：（1）所谓食品感官检验，就是以心理学、生理学、统计学为基础，依靠人的感觉(视、听、触、味、嗅觉)对食品进行评价、测定或检验的方法2）感官检验的方法差别试验（difference test）：差别试验是对样品进行选择性的比较，一般领先于其他试验，在许多方面有广泛的用途如 2 点、3 点检验；5 中取 2 法等阈值试验（threshold test）：阈值试验主要用于味觉的测定，主要有极限法和定常法刺激阈RL：指能分辨出感觉的最小刺激量分辨阈DL：感觉上能分辨出刺激量的最小变化值主观等价值DSE：等价刺激；主观上感觉到与标准刺激有相同感觉的刺激强度排列试验（ranking test）：排列试验是对食品的某一质量指标按顺序进行排列无法判断样品之间差别的大小和程度分级试验（scaring test）：分级试验是以某个级数值来描述食品的属性描述试验（descriptive test）：描述试验要求试验人员对食品的质量指标用合理、清楚的文字作准确的描述。

目前常用的方法主要是定量描述特性试验法（QDA）此法是用特性和特性强度制作QDA 图，并利用该图的形态变化定量描述试样的品质变化消费者试验（consumer test）：消费者试验的目的是确定广大消费者对某食品的态度消费者试验。