流變學(xué)之伯格斯模型教學(xué)教材

1、食品粘彈性的力學(xué)食品粘彈性的力學(xué)(l xu)模型模型 Burgers 模型模型(mxng)第一頁，共13頁。食品食品(shpn)的粘彈性的粘彈性 許多食品往往既表現(xiàn)彈性性質(zhì)許多食品往往既表現(xiàn)彈性性質(zhì)(xngzh)(xngzh)，又表現(xiàn)，又表現(xiàn)粘性性質(zhì)粘性性質(zhì)(xngzh)(xngzh)。我們把這種既有彈性又可以流動(dòng)。我們把這種既有彈性又可以流動(dòng)的現(xiàn)象稱為粘彈的現(xiàn)象稱為粘彈(visceolasticity) (visceolasticity) ?；靖拍睿夯靖拍睿簯?yīng)力松弛應(yīng)力松弛:指試樣瞬時(shí)變形后，在變形指試樣瞬時(shí)變形后，在變形(應(yīng)變應(yīng)變)不變不變情況下，試樣內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間的延長而減少的情況

2、下，試樣內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間的延長而減少的過程。過程。應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)（應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)（Stress relaxation tests ） Large-scale deformation的物理意義：表征松弛過程進(jìn)行的快慢。的物理意義：表征松弛過程進(jìn)行的快慢。越大，表示材料越大，表示材料(cilio)的松弛過程進(jìn)行的越慢，的松弛過程進(jìn)行的越慢，材料材料(cilio)越接越接 近理想彈性體近理想彈性體 -剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力 -剪切應(yīng)變速率剪切應(yīng)變速率 第二頁，共13頁。蠕變：對粘彈性體施加一定的力（應(yīng)力蠕變：對粘彈性體施加一定的力（應(yīng)力(yngl)）時(shí)，其變）時(shí)，其變形（應(yīng)變）隨時(shí)間的變化過程。形（應(yīng)變）隨時(shí)

3、間的變化過程。蠕變恢復(fù)實(shí)驗(yàn)（蠕變恢復(fù)實(shí)驗(yàn)（creep recovery test） Small-scale deformation貯存模量貯存模量(storage modulus) 彈性模量彈性模量 G損失模量損失模量(loss modulus) 粘性模量粘性模量 G相角相角(phase angle) tan=G/G第三頁，共13頁。模型模型(mxng) 力學(xué)模型有兩個(gè)基本元件，即理想彈簧和理力學(xué)模型有兩個(gè)基本元件，即理想彈簧和理想黏壺。前者的力學(xué)性質(zhì)符合虎克定律，用以想黏壺。前者的力學(xué)性質(zhì)符合虎克定律，用以模擬模擬(mn)(mn)普彈形變，后者服從牛頓流體定律，普彈形變，后者服從牛頓流體定律

4、，用以模擬用以模擬(mn)(mn)黏性形變。彈簧和黏壺可以串黏性形變。彈簧和黏壺可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，或組成更復(fù)雜的多元件模型。聯(lián)也可以并聯(lián)，或組成更復(fù)雜的多元件模型。作為機(jī)作為機(jī)- -電類比，彈簧和黏壺分別很像電路中的電類比，彈簧和黏壺分別很像電路中的電容和電阻，前者在貯存電量，后者消耗電能電容和電阻，前者在貯存電量，后者消耗電能第四頁，共13頁。串聯(lián)串聯(lián) 并聯(lián)并聯(lián)聯(lián)合聯(lián)合 串聯(lián)方式裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒凶鳆溈怂鬼f爾（Max-well）模型（由蘇格蘭物理學(xué)家C.Max Well首先提出）。并聯(lián)方式裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒凶龈８裉兀╒iogt）模型。把這兩種模型再以串聯(lián)方式聯(lián)合裝置起來，就成為伯格斯（Burg

5、ers）模型。第五頁，共13頁。模型模型(mxng)(mxng)名稱名稱 示意圖示意圖 模擬模擬 對象對象 四元件四元件模型模型Burger模型模型 蠕蠕變變（線線形形聚聚合合物）物）蠕變方程蠕變方程 力學(xué)力學(xué)(l (l xu) xu) 行為行為 方程方程(fngchng)第六頁，共13頁。伯格斯模型伯格斯模型(mxng)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例乳清蛋白凝膠乳清蛋白凝膠1.Ladan Rabiey(Canada) Effect of whey protein enzymatic hydrolysis on the rheologicalproperties of acid-induced gels(2

6、009).lSmall deformation tests- a controlled stress rheometer lCreep recovery test - applying a constant shear stress of 15 and 3 Pa for 300 s,recovery was subsequently recorded for a period of 300 s .第七頁，共13頁。Simplified Burger Model乳清蛋白凝膠乳清蛋白凝膠第八頁，共13頁。2.Janana Teles de Faria(Brazil).Evaluating the effect of protein composition on gelation and viscoelastic characteristics of acid-induced whey protein gels(2013). by applying an instantaneous shear stress of 15 Pa on the sample for 30 min (creep time); and sample recovery was subsequently monitored for an additional 20 min (recovery