食品物性学-固态与半固态食品的物性

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,固态与半固态食品的物性,凝胶状食品的物性,组织状食品的物性,多孔状食品的物性,粉体食品的物性,第一节 凝胶状食品的物性,1.,凝胶的概述,第一节 凝胶状食品的物性,1.,凝胶的概述,凝胶食品的特点：,凝胶态是食品的最常见形态之一。,形成凝胶的多糖、蛋白等对改善食品的口味质地发挥着重要作用。,凝胶食品的粘弹性、质地不仅是食品流变学研究的中心内容，也是食品科学技术十分重要的领域。,热可逆凝胶：加热时会变成液态，冷却后又变为固态。,热不可逆凝胶：温度的变化不会使凝胶发生变化。,第一节 凝胶状食品的物性,2.,溶胶与凝胶的转化,蛋白质的溶胶,-,凝胶转变,蛋白质溶胶加热时，会变成乳白色或者透明的凝胶。,发生乳白色变化有两种情况：当蛋白质为低分子、低浓度时，一般形成凝聚物，如牛奶豆浆；高分子、高浓度时，转变为较硬的热不可逆凝胶，如蛋清蛋白（蒸水蛋）。,第一节 凝胶状食品的物性,2.,溶胶与凝胶的转化,蛋白质的溶胶,-,凝胶转变,加热后呈透明状态的溶胶再冷却时，若为低分子、低浓度，则仍保持溶胶状态；若为高分子、高浓度，有可能变为热可逆凝胶，如明胶。,蛋白质热转变的性质与其疏水性氨基酸的疏水度（摩尔浓度）有关，以,31.5%,为界，高于此值，为凝固型蛋白；低于此值，为凝胶型蛋白（热可逆）。,第一节 凝胶状食品的物性,2.,溶胶与凝胶的转化,多糖类溶胶,-,凝胶转变,凝胶形成机理,：一般的多糖，以散乱的链状分子分散于水中形成溶胶。当改变温度、浓度或添加某种物质后，链状分子就会互相产生结合点，形成网络结构，分散介质（水）则被收纳于这些网络空间中，形成凝胶。,第一节 凝胶状食品的物性,2.,溶胶与凝胶的转化,多糖类溶胶,-,凝胶转变,A,、卡拉胶（角叉菜胶）：在,K,+,离子存在时，螺旋处形成结合链，形成凝胶。,B,、琼脂凝胶：琼脂分子间以氢键结合产生双螺旋微胶束，再进一步凝聚成凝胶。,C,、海藻酸凝胶：,Ca,2+,会使两个分子间形成配位结合。,D,、果胶凝胶：高甲氧基果胶（,HM,），以氢键形成结合部位；低甲氧基果胶（,LM,），以,Ca,2+,配位结合。,第一节 凝胶状食品的物性,3.,凝胶状食品物性的测定方法,凝胶食品物性的测定方法有感观分析和仪器测定。,仪器测定有：基础测定法、经验测定法和模拟测定法。,基础测定法是对凝胶的基础流变性（动,/,静粘弹性、应力松弛）进行测定和解析。方法有应力松弛实验和蠕变实验。,经验测定法是根据经验，对可以表现食品物性的某些特征值进行测定，如硬度计、质构仪等。,模拟测定法是模拟人的感官对凝胶进行压缩、拉伸、剪切、搅拌、咀嚼等测定的方法，如质构仪等。,第一节 凝胶状食品的物性,4.,凝胶状食品的物性与感官评价,面条的伸长率、凝聚性、剪断强度、松弛时间与口感品质有着较高的相关关系。,第二节 组织状食品的物性,1.,细胞状食品的物性,细胞状食品的特征,细胞状食品是指蔬菜、水果、大米、小麦粉这样，其细胞组织的性状与食品品质有密切关系的食品。,水果特有的脆嫩口感与果胶的存在关系很大：,年幼植物组织的果胶质以不溶性的原果胶存在；,随着成熟的进程，原果胶水解成与纤维素分离的水溶性果胶，溶入细胞液内，使果实组织变软而有弹性；,最后果胶发生去甲酯化，生成果胶酸，不会形成凝胶，果实变软。,第二节 组织状食品的物性,1.,细胞状食品的物性,细胞状食品的特征,蔬菜软化难易性质与其所含果胶的质量有很大关系：,甲酯化程度高，,HM,含量高时，加热时容易为反式位脱离作用而分解，因此细胞间粘着力降低，发生软化。,甲酯化程度低，,LM,含量高时，加热时不易软化，能够保持一定的脆硬性。,第二节 组织状食品的物性,1.,细胞状食品的物性,细胞状食品物性的测定,果蔬物性的测量是判断其成熟程度、新鲜程度和品质的重要手段。,测量指标和方法要根据其组织结构的特点选定：,对球形细胞组织的试样，可采用压缩穿透的方法；,对细胞呈方向排列，或纤维组织、表皮组织，则可采用剪切、穿孔、弯曲等方法。,第二节 组织状食品的物性,1.,细胞状食品的物性,细胞状食品物性的测定,第二节 组织状食品的物性,2.,纤维状食品的物性,纤维状食品是指由纤维状组织成分构成的食品，主要有畜肉、鱼肉、纤维细胞发达的蔬菜、以及经特殊加工、组织为纤维状的加工食品等。,这类食品的纤维状物质，存在一定的方向性，因此其物理性质也存在方向性。,物性测试中，沿纤维方向和垂直纤维方向的差别是最重要的性质之一。,第二节 组织状食品的物性,2.,纤维状食品的物性,拉伸应力与“咬劲”的感觉一致。,松弛时间小，更接近弹性体。,s/p0,越大，则弹力的减少程度越小。,第三节 多孔状食品的物性,多孔状食品：以固体或流动性较小的半固体为连续相，气体为分散相的固体泡食品。例如馒头，面包，海绵蛋糕；饼干，膨化小吃等。,第三节 多孔状食品的物性,1.,多孔状食品物性的测定,密度,A,、全容积测定,(whole volume),：体积置换法。,B,、膨胀度,O,R,(over run),：,C,、单个气泡体积,(bubble volume),：,D,、气孔率（比体积）：试样体积,试样质量,E,、膨化率,(expansion ratio),：膨化后体积,膨化前体积,第三节 多孔状食品的物性,1.,多孔状食品物性的测定,变形度,A,、微小变形：,B,、较大变形：不具可加性,第四节 粉体食品的物性,粉体：微小固体颗粒的群体。,粉体特点：可以因粒子间摩擦力而堆积，也可以像液体那样充填在各种形状的容器中；但与液体不同，由于摩擦力的存在，其对容器底的压力不与充填的高度成正比。,粉体的基本性质和概念有粒子的尺寸、分布、吸湿性、粒子间隙，以及因互相摩擦而引起的力学特性等。,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粒子形状,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粉粒的尺寸,定向径：同一方向上平行线间的粒子尺寸，测定大量粒子的定向径，以消除粒子随机位置带来的误差。,定向面积等分径：用一定方向直线将粒子投影分为两部分，移动直线使两部分面积相等时，投影内直线的长度。,筛分径：通过和不通过两相邻标准筛孔的算术平均值或几何平均值。,有效粒子径：由粒子的力学性质决定的尺寸。,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,平均尺寸,算术平均径：,几何平均径：,比表面积径：,其中：,S,w,为比表面积，,为粒子的真密度,(solid density),；,k,为形状系数比。,中径：,d,50,粒径分布的累计值为,50%,时的粒径,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粒子径分布,累积分布：粒度小于,d,的所有颗粒的粒数占全部颗粒的粒数的百分数，称累积分布。,频率分布：把大小在一定尺寸范围的粒子径，按一定间隔分级，求出各间隔尺寸中粒子的量。,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粒子径分布,横坐标表示粒子径大小；纵坐标表示各粒子径范围粒子的数量或质量比，或他们的积累值。,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粒度分布函数,把粒度分布曲线进行处理回归可得到粒度分布函数，目前代表性的分布函数有：对数分布，正态分布，,R-R,分布。,R,为粒子径大于,D,的粒子质量比,(%),；,D,为任意粒子径；,a,为粒度特征常数；,n,为分布常数。,第四节 粉体食品的物性,1.,粉体粒子的状态,粒度测定法,光学显微镜法,电子显微镜法,筛分法,透过法：利用充填层中粉体的气体透过性测定比表面积。,吸附法：由等温吸附线求出对水分子的单分子层吸附量，得到吸附的分子数，根据比表面积计算平均粒子面积。,沉降法：将粉体放入液体中，在重力下自由沉淀，求出有效粒子径分布。,第四节 粉体食品的物性,2.,粉体的堆积状态,粉体的堆积不仅与单个粒子的性状有关，而且与其集合体，即堆积状态的性质有密切关系。,堆积表示方法,A,、比体积或表观比体积：单位质量粉体充填时所占的容积。,B,、表观密度：比体积的倒数。,C,、空隙率,(porosity),：充填粉体所占整个容积中，空隙所占体积的比例。,D,、空隙比：空隙体积与粒子本身所占体积之比。,E,、充填率：粉体粒子本身所占体积与充填表观体积之比。,第四节 粉体食品的物性,2.,粉体的堆积状态,粉体密度测定法,A,、粒子密度：密度瓶,其中,m,0,为密度瓶的质量；,m,1,为将样品投入密度瓶后的质量；,m,2,为放入样品后再注满分散介质时的质量；,m,s,为密度瓶中只装满分散介质时的质量；,s,为分散介质密度。,分散介质多用四氯化碳。,对于可溶性粒子，还可以通过其溶液的密度和固形成分率的测定计算出。,第四节 粉体食品的物性,2.,粉体的堆积状态,粉体密度测定法,B,、表观密度：,表观密度受充填状态的影响很大，测定时分为低密度和高密度两种。,第四节 粉体食品的物性,3.,粉体的力学性质,粉体的摩擦角,粉体颗粒之间存在着流动时的摩擦力、静摩擦力、粘附力和粘聚力。,为了表现和测量粉体的这些流动或静止的力学特性，要使用摩擦角，或称为角特性指标。,摩擦角表示静止粉体层与沿静止粉体和流动粒子群平衡界面的夹角。,有四种表示方法：休止角、滑落角、侧面休止角、内动角。,休止角、滑落角和侧面休止角表现粉体的静摩擦特性，内动角表示流动粉体的摩擦性质。,第四节 粉体食品的物性,3.,粉体的力学性质,粉体的摩擦角,A,、,休止角,(angle of repose),：也称静止摩擦角或堆积角，在水平面上，粉体堆积呈锥体时，母线与水平面的夹角。,B,、,侧面休止角,(side plate angle of repose),：也称为破坏角或壁面摩擦角。粉体样品放置于方盒中，去掉方盒的一个侧壁，粉体粒子滑下形成一个滑坡斜面，此免于水平面形成的角。,第四节 粉体食品的物性,3.,粉体的力学性质,粉体的摩擦角,C,、滑落角,(angle of slide),：在固体平面上，铺上厚度均匀的粉体层，然后使固体平面倾斜，当粉体层大部分开始滑落时，平面的倾斜角即为滑落角。,D,、内动角：当粉体处于一个轴线水平放置的滚筒中，充填一半左右容积，滚筒缓慢恒速转动时，粉体上表面会形成一个动态的倾斜面。滑落面与水平面的夹角。,第四节 粉体食品的物性,3.,粉体的力学性质,粒子群的粘聚,粉体粒子之间会互相结合形成二次粒子，甚至形成结块，称为黏聚,(agglomeration),。,黏聚对于集尘、沉降浓缩、过滤等操作会带来好处。,黏聚的原因：液体黏结及毛细管吸引压；物质本身的黏结；黏结剂黏结；范德华力、静电荷引起的粒子间吸引力、外形引起的机械钩挂镶嵌。此外对于亲水性胶体喷雾而成的粉末，吸湿也会引起黏聚的发生。,黏聚现象对粒子的堆积和充填状态有很大影响，可以用休止角的改变来判断黏聚程度。,