食品感官評價(附件2)

1、 三、黏彈性三、黏彈性（一）黏彈性基本概念（一）黏彈性基本概念n許多食品屬于固體或半固體。當給它們施以許多食品屬于固體或半固體。當給它們施以作用力時，會發(fā)生相應(yīng)的變形，去掉作用力作用力時，會發(fā)生相應(yīng)的變形，去掉作用力后，又會發(fā)生彈性恢復(fù)。后，又會發(fā)生彈性恢復(fù)。如果彈性恢復(fù)可以如果彈性恢復(fù)可以完全回到原來的狀態(tài)，稱之為完全彈性；完全回到原來的狀態(tài)，稱之為完全彈性；如如果不產(chǎn)生彈性恢復(fù)，則是流動。果不產(chǎn)生彈性恢復(fù)，則是流動。第二章第二章 食品的力學基礎(chǔ)食品的力學基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 食品流變學食品流變學 n食品類物質(zhì)，往往即表現(xiàn)彈性的性質(zhì)，又變現(xiàn)黏性食品類物質(zhì)，往往即表現(xiàn)彈性的性質(zhì)，又變現(xiàn)黏性的性質(zhì)。

2、的性質(zhì)。它們的力學性質(zhì)不像完全彈性體那樣僅用它們的力學性質(zhì)不像完全彈性體那樣僅用力與變形的關(guān)系來表示，還與力的作用時間有關(guān)。力與變形的關(guān)系來表示，還與力的作用時間有關(guān)。面包、面團、面條、奶糖等，我們都可觀察到它們面包、面團、面條、奶糖等，我們都可觀察到它們的彈性性質(zhì)和黏性性質(zhì)。只是在不同的條件下，有的彈性性質(zhì)和黏性性質(zhì)。只是在不同的條件下，有的彈性表現(xiàn)得比較明顯，有的黏性表現(xiàn)得比較明顯。的彈性表現(xiàn)得比較明顯，有的黏性表現(xiàn)得比較明顯。 n總之，把既有彈性，又可以流動的現(xiàn)象稱為黏彈性。總之，把既有彈性，又可以流動的現(xiàn)象稱為黏彈性。具有黏彈性的物質(zhì)稱為黏彈性物質(zhì)或黏彈性體。通具有黏彈性的物質(zhì)稱為黏彈

3、性物質(zhì)或黏彈性體。通過測定食品的黏彈性即可把握食品的狀態(tài)。過測定食品的黏彈性即可把握食品的狀態(tài)。 1變形（變形（deformation）n一般固體施以作用力，則產(chǎn)生變形；去掉作用力，一般固體施以作用力，則產(chǎn)生變形；去掉作用力，又會產(chǎn)生彈性恢復(fù)。使物體彈性恢復(fù)的力稱之為內(nèi)又會產(chǎn)生彈性恢復(fù)。使物體彈性恢復(fù)的力稱之為內(nèi)應(yīng)力（應(yīng)力（internal stress）。）。如果去掉外力，內(nèi)應(yīng)力也如果去掉外力，內(nèi)應(yīng)力也隨之消失，這種性質(zhì)也稱為彈性（隨之消失，這種性質(zhì)也稱為彈性（elasticity）。）。研研究物體的變形以及黏彈性時，要進行應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)究物體的變形以及黏彈性時，要進行應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的分析，因

4、此需掌握以下概念。系的分析，因此需掌握以下概念。（1）宏觀應(yīng)變（）宏觀應(yīng)變（macro-strain）：）：平均應(yīng)變范圍為大平均應(yīng)變范圍為大于原子間距離的有限尺寸場合下的應(yīng)變。于原子間距離的有限尺寸場合下的應(yīng)變。（2）微觀應(yīng)變（）微觀應(yīng)變（micro-strain）：）：應(yīng)變尺寸范圍為原應(yīng)變尺寸范圍為原子距離數(shù)量級的應(yīng)變。子距離數(shù)量級的應(yīng)變。 （3）壓縮強度：）壓縮強度：物質(zhì)所能承受的最大壓縮應(yīng)力，即試物質(zhì)所能承受的最大壓縮應(yīng)力，即試驗時試樣能承受的最大荷重與最初斷面積之比。驗時試樣能承受的最大荷重與最初斷面積之比。 （4）彈性率：）彈性率：在彈性極限范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變之比。在彈性極限范圍內(nèi)，

5、應(yīng)力和應(yīng)變之比。當應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榉蔷€性關(guān)系時，定義了以下彈性率。當應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榉蔷€性關(guān)系時，定義了以下彈性率。a初始切線彈性率：應(yīng)力初始切線彈性率：應(yīng)力-應(yīng)變曲線在原點處的斜率。應(yīng)變曲線在原點處的斜率。b切線彈性率：在曲線上某一點，曲線的斜率，亦切線彈性率：在曲線上某一點，曲線的斜率，亦稱瞬時彈性率。稱瞬時彈性率。c正割彈性率：從曲線上任一點到正割彈性率：從曲線上任一點到原點的連接直線的斜率，亦稱表觀彈性率。原點的連接直線的斜率，亦稱表觀彈性率。d弦彈弦彈性率：應(yīng)力性率：應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任意兩點之間弦的斜率。應(yīng)變曲線上任意兩點之間弦的斜率。 n當給食品物質(zhì)持續(xù)加載時，不僅要變形，而且還會當給食品

6、物質(zhì)持續(xù)加載時，不僅要變形，而且還會發(fā)生斷裂現(xiàn)象。實際上人們對食品進行壓、拉、扭、發(fā)生斷裂現(xiàn)象。實際上人們對食品進行壓、拉、扭、咬、切時，食品的變形逐漸增大，但一般并非線性咬、切時，食品的變形逐漸增大，但一般并非線性變形，而是發(fā)生大的破壞性變形。對于具有這樣性變形，而是發(fā)生大的破壞性變形。對于具有這樣性質(zhì)的物體，人們往往用一定載荷進行斷裂強度和蠕質(zhì)的物體，人們往往用一定載荷進行斷裂強度和蠕變試驗。變試驗。n由于斷裂現(xiàn)象同試樣的組織結(jié)構(gòu)有敏感的關(guān)系，因由于斷裂現(xiàn)象同試樣的組織結(jié)構(gòu)有敏感的關(guān)系，因此，在測定斷裂強度時，對試樣要進行嚴格處理，此，在測定斷裂強度時，對試樣要進行嚴格處理，并且要取大量數(shù)

7、據(jù)進行平均，然后從概率角度去討并且要取大量數(shù)據(jù)進行平均，然后從概率角度去討論。在進行斷裂試驗時需要掌握以下概念。論。在進行斷裂試驗時需要掌握以下概念。 （1）屈服點（）屈服點（yield point）：）：當載荷增加，應(yīng)力達到最當載荷增加，應(yīng)力達到最大值后，應(yīng)力不再增加，而應(yīng)變依然增加時的應(yīng)力點。大值后，應(yīng)力不再增加，而應(yīng)變依然增加時的應(yīng)力點。并非所有物質(zhì)都有屈服點。并非所有物質(zhì)都有屈服點。（2）屈服強度（亦稱彈性極限）屈服強度（亦稱彈性極限）：）：應(yīng)變和應(yīng)力之間的應(yīng)變和應(yīng)力之間的線性關(guān)系，在有限范圍內(nèi)不再保持時的應(yīng)力點。當用線性關(guān)系，在有限范圍內(nèi)不再保持時的應(yīng)力點。當用偏離法求解時，一般認為

8、偏離直線的變形為變形量的偏離法求解時，一般認為偏離直線的變形為變形量的0.2%時，稱為屈服強度點。時，稱為屈服強度點。（3）生物屈服點：）生物屈服點：應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，應(yīng)力開始減少或應(yīng)變曲線中，應(yīng)力開始減少或應(yīng)變不再引起應(yīng)力增加的點。一般生鮮食品都具有生應(yīng)變不再引起應(yīng)力增加的點。一般生鮮食品都具有生物屈服點。在此點，物質(zhì)的細胞構(gòu)造，開始受到破壞。物屈服點。在此點，物質(zhì)的細胞構(gòu)造，開始受到破壞。生物屈服點一般都出現(xiàn)在曲線的直線部分以后。生物屈服點一般都出現(xiàn)在曲線的直線部分以后。 （4）破斷點：）破斷點：在應(yīng)力在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，作用力引起物質(zhì)應(yīng)變曲線上，作用力引起物質(zhì)破碎或斷裂的點。作為生物

9、物質(zhì)破斷，它包括殼和破碎或斷裂的點。作為生物物質(zhì)破斷，它包括殼和表皮的破裂、整體碎裂、表面產(chǎn)生斷裂裂縫等。表皮的破裂、整體碎裂、表面產(chǎn)生斷裂裂縫等。生生物屈服點通常屬于物質(zhì)的微觀應(yīng)變，而破斷點屬于物屈服點通常屬于物質(zhì)的微觀應(yīng)變，而破斷點屬于物質(zhì)的宏觀應(yīng)變。物質(zhì)的宏觀應(yīng)變。n對于脆性物質(zhì)，破斷點往往出現(xiàn)在曲線的初期部分，對于脆性物質(zhì)，破斷點往往出現(xiàn)在曲線的初期部分，而強韌（堅韌）性食品物質(zhì)，破斷點的出現(xiàn)往往很而強韌（堅韌）性食品物質(zhì)，破斷點的出現(xiàn)往往很晚，也就是在物質(zhì)出現(xiàn)塑性流動之后很久才出現(xiàn)。晚，也就是在物質(zhì)出現(xiàn)塑性流動之后很久才出現(xiàn)。據(jù)此，食品物質(zhì)的斷裂通?？煞譃閾?jù)此，食品物質(zhì)的斷裂通?？煞?/p>

10、為“脆性斷裂脆性斷裂”和和“延性斷裂延性斷裂”。 （5）脆性斷裂：）脆性斷裂：屈服點與斷裂點幾乎一致的斷屈服點與斷裂點幾乎一致的斷裂情況，稱為脆性斷裂。裂情況，稱為脆性斷裂。餅干、瓊脂、牛油、餅干、瓊脂、牛油、巧克力、花生米等屬于脆性斷裂巧克力、花生米等屬于脆性斷裂。（6）延性斷裂：）延性斷裂：指塑性變形之后的斷裂。指塑性變形之后的斷裂。食品食品中這種斷裂也很多，如面包、面條、米飯、中這種斷裂也很多，如面包、面條、米飯、水果、蔬菜等。水果、蔬菜等。 （7）斷裂能：）斷裂能：脆性斷裂時，應(yīng)力在斷裂前所作脆性斷裂時，應(yīng)力在斷裂前所作的功。的功。 （8）剛度：）剛度：當變形未超出彈性極限時，剛度為應(yīng)

11、力當變形未超出彈性極限時，剛度為應(yīng)力-應(yīng)變曲線的初期斜率，即彈性模量。當應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)變曲線的初期斜率，即彈性模量。當應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榉蔷€性關(guān)系時，剛度即為表觀彈性率，也就是初為非線性關(guān)系時，剛度即為表觀彈性率，也就是初期切線彈性率、割線彈性率或切線彈性率。期切線彈性率、割線彈性率或切線彈性率。（9）彈性：）彈性：物質(zhì)恢復(fù)原形的能力。物質(zhì)恢復(fù)原形的能力。（10）塑性：）塑性：物質(zhì)產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。物質(zhì)產(chǎn)生永久變形的性質(zhì)。（11）彈性度：）彈性度：物質(zhì)在去掉外力作用后，彈性變形和物質(zhì)在去掉外力作用后，彈性變形和總變形量之比?？傋冃瘟恐?。彈性度彈性度 = Se /（Sp + Se）（12）強度：強度

12、：物質(zhì)承受施加外力的能力。物質(zhì)承受施加外力的能力。 （13）生物屈服強度：）生物屈服強度：達到生物屈服點的應(yīng)力。達到生物屈服點的應(yīng)力。（14）堅韌性（強韌性）：）堅韌性（強韌性）：使物質(zhì)達到破斷時所需要使物質(zhì)達到破斷時所需要作的功，它是應(yīng)力和應(yīng)變曲線之間包圍的面積。用作的功，它是應(yīng)力和應(yīng)變曲線之間包圍的面積。用力力-變形曲線時一定要對試樣的大小、形狀和作用力變形曲線時一定要對試樣的大小、形狀和作用力面積進行考慮。相當于脆性斷裂時的斷裂能。面積進行考慮。相當于脆性斷裂時的斷裂能。 （15）彈性能：）彈性能：物質(zhì)以彈性變形的形式保存的能量。物質(zhì)以彈性變形的形式保存的能量。它等于曲線的直線部分與橫軸

13、所包圍的面積，或回它等于曲線的直線部分與橫軸所包圍的面積，或回彈曲線與橫軸所包圍的面積。彈曲線與橫軸所包圍的面積。 （16）力學滯后：）力學滯后：從載荷的加載到卸載過程中從載荷的加載到卸載過程中物質(zhì)吸收的能量，是當產(chǎn)生塑性變形時，應(yīng)物質(zhì)吸收的能量，是當產(chǎn)生塑性變形時，應(yīng)力力-應(yīng)變曲線回路中包圍部分的面積。力學滯應(yīng)變曲線回路中包圍部分的面積。力學滯后表示能量的損耗。是物質(zhì)在變形過程中轉(zhuǎn)后表示能量的損耗。是物質(zhì)在變形過程中轉(zhuǎn)化為熱能的損失?；癁闊崮艿膿p失。（17）應(yīng)力松弛：）應(yīng)力松弛：試樣在瞬時變形后并保持變試樣在瞬時變形后并保持變形時，應(yīng)力隨時間的經(jīng)過而消失的過程。形時，應(yīng)力隨時間的經(jīng)過而消失的

14、過程。 2彈性變形彈性變形n彈性本來是反映固體力學性質(zhì)的物理量。彈性本來是反映固體力學性質(zhì)的物理量?；⒒⒖硕桑涸趶椥詷O限范圍內(nèi)，物體的應(yīng)變與克定律：在彈性極限范圍內(nèi)，物體的應(yīng)變與應(yīng)力的大小成正比。應(yīng)力的大小成正比。其中的比例系數(shù)，對不其中的比例系數(shù)，對不同的物質(zhì)有不同的值，稱為同的物質(zhì)有不同的值，稱為彈性模量彈性模量（或稱（或稱彈性率彈性率）。彈性變形可歸納為）。彈性變形可歸納為 3 種類型：種類型： 受正應(yīng)力作用產(chǎn)生的軸向應(yīng)變；受正應(yīng)力作用產(chǎn)生的軸向應(yīng)變； 受表面壓力作用的體積應(yīng)變；受表面壓力作用的體積應(yīng)變； 受剪切應(yīng)力作用發(fā)生的剪切應(yīng)變。受剪切應(yīng)力作用發(fā)生的剪切應(yīng)變。 （1）彈性模量）彈

15、性模量：n物體受正應(yīng)力作用產(chǎn)生軸向的變形稱拉伸（或壓縮）變形。物體受正應(yīng)力作用產(chǎn)生軸向的變形稱拉伸（或壓縮）變形。表示拉伸變形的彈性模量也稱楊氏模量。設(shè)物體在拉伸變形表示拉伸變形的彈性模量也稱楊氏模量。設(shè)物體在拉伸變形時所受正應(yīng)力為時所受正應(yīng)力為（Pa），），所產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)樗a(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋瑩?jù)虎克定律：據(jù)虎克定律：=E 比例系數(shù)比例系數(shù)E稱為楊氏模量，因為研究中彈性模量常指楊氏模量，稱為楊氏模量，因為研究中彈性模量常指楊氏模量，所以楊氏模量也稱彈性模量。由于所以楊氏模量也稱彈性模量。由于量綱為量綱為1，所以，所以E的量綱與的量綱與相同為相同為Pa。n在室溫下，下列食品的楊氏模量分別為：小麥面團在

16、室溫下，下列食品的楊氏模量分別為：小麥面團105Pa，瓊膠、明膠的凝膠瓊膠、明膠的凝膠105106Pa，硬質(zhì)干酪硬質(zhì)干酪1091010Pa，意大利干掛面意大利干掛面1011Pa。 （2）剪切模量或剛性率）剪切模量或剛性率：n剪切變形時，剪切應(yīng)力剪切變形時，剪切應(yīng)力s（Pa）與剪切應(yīng)變與剪切應(yīng)變s（弧度）弧度）的關(guān)系式也符合虎克定律，如下式表示：的關(guān)系式也符合虎克定律，如下式表示：s = Gs （2-2-5） 式（式（2-2-5）中的比例系數(shù)）中的比例系數(shù)G稱為剪切模量，亦稱剛性稱為剪切模量，亦稱剛性率。其量綱與楊氏模量相同，為率。其量綱與楊氏模量相同，為Pa。剪切模量的倒剪切模量的倒數(shù)稱為柔量

17、。數(shù)稱為柔量。n牛頓流體的剪切模量為牛頓流體的剪切模量為 0，果凍、橡膠、水泥、銅、鋼的剪切，果凍、橡膠、水泥、銅、鋼的剪切模量分別為模量分別為2105、2.9105、0.71010、41010、81010Pa。一般說來固體的剪切模量是楊氏模量的一般說來固體的剪切模量是楊氏模量的1/21/3。 （3）體積模量（）體積模量（bulk modulus）：）：n體積模量表示物體受表面正應(yīng)力作用時，產(chǎn)生體積體積模量表示物體受表面正應(yīng)力作用時，產(chǎn)生體積變化的難易程度。表面正應(yīng)力一般認為是正壓力。變化的難易程度。表面正應(yīng)力一般認為是正壓力。在正壓力在正壓力v（Pa）作用時，體積應(yīng)變?nèi)绻麨樽饔脮r，體積應(yīng)變?nèi)?/p>

18、果為v，根據(jù)根據(jù)虎克定律，下式成立：虎克定律，下式成立： v = Kv （2-2-6） 式中比例系數(shù)式中比例系數(shù)K 稱為體積模量，其量綱為稱為體積模量，其量綱為Pa。 n各彈性模量和泊松比相互之間存在著一定關(guān)系各彈性模量和泊松比相互之間存在著一定關(guān)系（略）。（如：（略）。（如：E 與與G 的關(guān)系式中，代入泊松比的關(guān)系式中，代入泊松比0.5，可得可得E = 3G，稱為三陪率。）稱為三陪率。） 3能彈性和熵彈性能彈性和熵彈性 n對于由內(nèi)能決定的彈性，可以認為在外力作對于由內(nèi)能決定的彈性，可以認為在外力作用下彈性變形所作的功全部作為內(nèi)能貯存時，用下彈性變形所作的功全部作為內(nèi)能貯存時，稱這種彈性為能彈

19、性。稱這種彈性為能彈性。把與熵有關(guān)的彈性稱把與熵有關(guān)的彈性稱為熵彈性，這一現(xiàn)象在橡膠上表現(xiàn)比較明顯，為熵彈性，這一現(xiàn)象在橡膠上表現(xiàn)比較明顯，因此也稱之為橡膠彈性。因此也稱之為橡膠彈性。 4黏彈性體的特點黏彈性體的特點 n黏彈性體除了兼有彈性性質(zhì)和流動的黏性性黏彈性體除了兼有彈性性質(zhì)和流動的黏性性質(zhì)外，還有如下一些特殊的性質(zhì)。質(zhì)外，還有如下一些特殊的性質(zhì)。 （1）曳絲性）曳絲性 n有許多黏彈性食品，如蛋清、山藥糊、糊化淀粉糊有許多黏彈性食品，如蛋清、山藥糊、糊化淀粉糊等，當筷子插入其中，在提起時，會觀察到一部分等，當筷子插入其中，在提起時，會觀察到一部分液體被拉起形成絲狀，把這種現(xiàn)象稱為曳絲性。

20、液體被拉起形成絲狀，把這種現(xiàn)象稱為曳絲性。具具有曳絲性的液體，可認為其分子之間存在著一定的有曳絲性的液體，可認為其分子之間存在著一定的結(jié)合，形成了弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)合，形成了弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 n有些黏度高的液體，如食用油、糖液等，雖然用筷有些黏度高的液體，如食用油、糖液等，雖然用筷子也可提起子也可提起“液線液線”，但它不是曳出的絲，而是黏，但它不是曳出的絲，而是黏性降下的液流。性降下的液流。 n對曳絲性的判斷方法：對曳絲性的判斷方法：將直徑為將直徑為 1 mm 的玻璃棒浸入的玻璃棒浸入液體液體 1 cm，然后再以然后再以 5 cm/s 的速度提起，用液體絲的速度提起，用液體絲在斷掉前可拉出的長度表

21、示曳絲性的大小。在斷掉前可拉出的長度表示曳絲性的大小。例如：例如：日本納豆等發(fā)酵豆類食品都具有一定的曳絲性。日本納豆等發(fā)酵豆類食品都具有一定的曳絲性。 n曳絲性是黏性與彈性雙重性質(zhì)的表現(xiàn)。因此，在進曳絲性是黏性與彈性雙重性質(zhì)的表現(xiàn)。因此，在進行曳絲性測定時，絲的長度與棒提起的速度有很大行曳絲性測定時，絲的長度與棒提起的速度有很大的關(guān)系。的關(guān)系。提起速度過慢，拔出的絲因自身流下而斷提起速度過慢，拔出的絲因自身流下而斷落不會太長，落不會太長，速度過快絲則會像固體那樣被拉斷，速度過快絲則會像固體那樣被拉斷，也不長。也不長。在兩種曳絲方式之間，存在著一個曳絲長在兩種曳絲方式之間，存在著一個曳絲長度的最

22、大值，該值的曳絲速度與黏彈性的松弛時間度的最大值，該值的曳絲速度與黏彈性的松弛時間有關(guān)。有關(guān)。 （2）威森伯格效果（）威森伯格效果（Weissenberg effect） n將黏彈性液體放入圓桶形容器中，垂直于液面插入將黏彈性液體放入圓桶形容器中，垂直于液面插入一玻璃棒，當急速轉(zhuǎn)動玻璃棒或容器時，可觀察到一玻璃棒，當急速轉(zhuǎn)動玻璃棒或容器時，可觀察到液體會纏繞玻璃棒而上，在棒周圍形成隆起于液面液體會纏繞玻璃棒而上，在棒周圍形成隆起于液面的冢狀液柱，這種現(xiàn)象被稱為威森伯格效果。的冢狀液柱，這種現(xiàn)象被稱為威森伯格效果。 n威森伯格效果只有在具有彈性的液體中才會出現(xiàn)。威森伯格效果只有在具有彈性的液體中

23、才會出現(xiàn)。即使用黏度很大的牛頓流體試驗，在旋轉(zhuǎn)時不僅沒即使用黏度很大的牛頓流體試驗，在旋轉(zhuǎn)時不僅沒有威森伯格效果，而且棒周圍的液體還會在離心力有威森伯格效果，而且棒周圍的液體還會在離心力作用下凹下。作用下凹下。 n威森伯格效果出現(xiàn)的原因是由于液體具有的威森伯格效果出現(xiàn)的原因是由于液體具有的彈性。彈性。棒在旋轉(zhuǎn)時，纏繞在棒上的液體將周棒在旋轉(zhuǎn)時，纏繞在棒上的液體將周圍的液體不斷拉向中心，而內(nèi)部的液體則把圍的液體不斷拉向中心，而內(nèi)部的液體則把拉向中心的液體向上涌，形成了沿棒而上的拉向中心的液體向上涌，形成了沿棒而上的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 n利用威森伯格效果可以判斷食品液體的結(jié)構(gòu)利用威森伯格效果可以判斷食品

24、液體的結(jié)構(gòu)情況。情況。例如當煉乳放陳后，由于酪蛋白會逐例如當煉乳放陳后，由于酪蛋白會逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生彈性，于是會表現(xiàn)出漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生彈性，于是會表現(xiàn)出威森伯格效果。威森伯格效果。 （二）黏彈性的基本力學模型（二）黏彈性的基本力學模型 n研究復(fù)雜黏彈性體的流變性質(zhì)，通常需要建研究復(fù)雜黏彈性體的流變性質(zhì)，通常需要建立一些相應(yīng)的力學模型，使復(fù)雜的問題得到立一些相應(yīng)的力學模型，使復(fù)雜的問題得到簡化，并使之歸納為可以用數(shù)學公式表示的簡化，并使之歸納為可以用數(shù)學公式表示的規(guī)律，從中弄清楚控制或測定其流變性質(zhì)的規(guī)律，從中弄清楚控制或測定其流變性質(zhì)的方法。方法。 n力學模型既可以是單一的簡單模型，

25、也可以力學模型既可以是單一的簡單模型，也可以是由多個簡單模型（或稱模型元件）組合而是由多個簡單模型（或稱模型元件）組合而成。成。 1虎克模型虎克模型 n在研究黏彈性體時，其彈性部分通常用一個代表彈在研究黏彈性體時，其彈性部分通常用一個代表彈性體的模型表示。虎克模型是完全彈性體的力學表性體的模型表示。虎克模型是完全彈性體的力學表現(xiàn)，現(xiàn)，即加載荷的瞬間同時發(fā)生相應(yīng)的變形，變形大即加載荷的瞬間同時發(fā)生相應(yīng)的變形，變形大小與受力的大小成正比。小與受力的大小成正比。 2阻尼模型阻尼模型 n流變學中把物體黏性性質(zhì)用阻尼模型表示。流變學中把物體黏性性質(zhì)用阻尼模型表示。阻尼模型阻尼模型瞬時加載時，阻尼體即開始

26、運動；當去載時，阻尼體立刻停瞬時加載時，阻尼體即開始運動；當去載時，阻尼體立刻停止運動，并保持其變形，沒有彈性恢復(fù)止運動，并保持其變形，沒有彈性恢復(fù)。n阻尼模型即可表示牛頓流體性質(zhì)，也可表示非牛頓流體性質(zhì)，阻尼模型即可表示牛頓流體性質(zhì)，也可表示非牛頓流體性質(zhì)，在無特別說明時，一般表示牛頓流體的性質(zhì)。在無特別說明時，一般表示牛頓流體的性質(zhì)。 3滑塊模型滑塊模型 n滑塊模型不單獨用來表示某種流變性質(zhì)，常與其它滑塊模型不單獨用來表示某種流變性質(zhì)，常與其它流變元件組合，表示有屈服應(yīng)力存在的塑性流體性流變元件組合，表示有屈服應(yīng)力存在的塑性流體性質(zhì)。質(zhì)。 4麥克斯韋模型麥克斯韋模型 n黏彈性體的流變性質(zhì)通

27、常以應(yīng)力松弛的形式表現(xiàn)。所謂應(yīng)力黏彈性體的流變性質(zhì)通常以應(yīng)力松弛的形式表現(xiàn)。所謂應(yīng)力松弛，是給黏彈性體瞬時加載，使其發(fā)生相應(yīng)變形，在保持松弛，是給黏彈性體瞬時加載，使其發(fā)生相應(yīng)變形，在保持這一變形的情況下，黏彈性體內(nèi)部應(yīng)力變化的過程。這一變形的情況下，黏彈性體內(nèi)部應(yīng)力變化的過程。n研究發(fā)現(xiàn)，黏彈性體的應(yīng)力松弛現(xiàn)象可由虎克模型研究發(fā)現(xiàn)，黏彈性體的應(yīng)力松弛現(xiàn)象可由虎克模型與阻尼模型串聯(lián)而成的模型表示，這一模型是研究與阻尼模型串聯(lián)而成的模型表示，這一模型是研究黏彈性體的基本模型之一，稱為黏彈性體的基本模型之一，稱為麥克斯韋模型麥克斯韋模型。 5開爾芬開爾芬沃格特模型沃格特模型 n黏彈性體的流變特征之

28、一，是在一定力的作用下發(fā)生蠕變現(xiàn)黏彈性體的流變特征之一，是在一定力的作用下發(fā)生蠕變現(xiàn)象。研究蠕變特性最簡單的模型，是由虎克體和阻尼體并聯(lián)象。研究蠕變特性最簡單的模型，是由虎克體和阻尼體并聯(lián)組成的開爾芬組成的開爾芬沃格特模型，也稱開爾芬模型或蠕變模型。沃格特模型，也稱開爾芬模型或蠕變模型。 6多要素模型多要素模型 n虎克模型、阻尼模型和滑塊模型，都是組成更復(fù)雜流變模型虎克模型、阻尼模型和滑塊模型，都是組成更復(fù)雜流變模型的最基本元件，在流變學中也稱它們?yōu)橐?。的最基本元件，在流變學中也稱它們?yōu)橐?。麥克斯韋模型、麥克斯韋模型、開爾芬模型都是由虎克模型與阻尼模型以不同的連接方式組開爾芬模型都是由虎克

29、模型與阻尼模型以不同的連接方式組成，分別含有兩個模型元件，稱為兩要素模型。這兩個模型成，分別含有兩個模型元件，稱為兩要素模型。這兩個模型雖然可以代表黏彈性體的某些流變規(guī)律，但與實際的黏彈性雖然可以代表黏彈性體的某些流變規(guī)律，但與實際的黏彈性體還有一定差距。體還有一定差距。為了更準確地用模型表述實際黏彈性體的為了更準確地用模型表述實際黏彈性體的力學性質(zhì)，需要用更多的元件組成所謂的多要素模型。力學性質(zhì)，需要用更多的元件組成所謂的多要素模型。 （三）靜黏彈性（三）靜黏彈性 n用靜態(tài)測定法所揭示的物體的黏彈性質(zhì)稱為靜黏彈性。研究用靜態(tài)測定法所揭示的物體的黏彈性質(zhì)稱為靜黏彈性。研究靜黏彈性主要有以下一些

30、試驗。靜黏彈性主要有以下一些試驗。 1基本流變特性參數(shù)測定法基本流變特性參數(shù)測定法 n在黏彈性體的流變測定中，常利用流變儀進行靜態(tài)測定。在黏彈性體的流變測定中，常利用流變儀進行靜態(tài)測定。（1）雙重剪切測定：常用來進行蛋糕、人造奶油、冰淇淋、干）雙重剪切測定：常用來進行蛋糕、人造奶油、冰淇淋、干酪、魚糜糕等許多食品的黏彈性測定。酪、魚糜糕等許多食品的黏彈性測定。 （2）拉力試驗：常用來測定小麥粉面團的黏彈性質(zhì)。）拉力試驗：常用來測定小麥粉面團的黏彈性質(zhì)。 （3）套筒流動）套筒流動波開蒂諾黏度計的設(shè)計原理。波開蒂諾黏度計的設(shè)計原理。 （4）平行板塑性計）平行板塑性計可間接測定黏彈性體的黏度?？砷g接

31、測定黏彈性體的黏度。 2應(yīng)力松弛試驗應(yīng)力松弛試驗 n黏彈性體在受力變形時，存在著恢復(fù)變形的黏彈性體在受力變形時，存在著恢復(fù)變形的彈性應(yīng)力。由于內(nèi)部粒子具有流動的性質(zhì)，彈性應(yīng)力。由于內(nèi)部粒子具有流動的性質(zhì)，當在內(nèi)部應(yīng)力作用下，各部分粒子流動到平當在內(nèi)部應(yīng)力作用下，各部分粒子流動到平衡位置，產(chǎn)生永久變形時，內(nèi)部的應(yīng)力也隨衡位置，產(chǎn)生永久變形時，內(nèi)部的應(yīng)力也隨之消失。這一現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛（之消失。這一現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛（stress relaxation）。）。 n應(yīng)力松弛性質(zhì)常與食品的口感品質(zhì)有密切關(guān)系。應(yīng)力松弛性質(zhì)常與食品的口感品質(zhì)有密切關(guān)系。n例如人在吃米飯、面條等食品時，牙齒張合咀嚼食例如人在吃米飯、面條等食品時，牙齒張合咀嚼食品，在牙齒咬下到重新張開的短暫靜