[科普中国]-胶变性流动

食品流变学

流变学（Rheology）是研究物体受外力作用而变形或者流动的学科，是力学的一个分支。食品流变学的研究对象是食品材料的力学性质。食品材料通常指介于固液之间的物质，比如淀粉、油脂、蛋白、鱼糜等具有复杂的化学组成的物质。然而，食品流变学除涉及力学，还包括高分子学物性论、胶体化学等，甚至也包括研究生物化学反应下变形理论的所谓“化学流变学”，研究血液、细胞液和生物学关系的“生物流变学”，研究人的力学感觉和变形规律即心理学同变形及力学刺激的“心理流变学”等。

食品流变学在于解决食品加工中存在的问题。这些食品的流变性质与加工过程中操作的有关。除此之外，有些食品具有的嗜好性质与流变性质关系也很密切。由于食品的复杂性，在进行食品流变学研究时，首先需要把食品分类，对于不同的类型，建立各自的流变学模型，对这些模型进行分解、组合，解析，总结出可靠的测定方法，获得有效的控制品质的思路。

粘性粘性是指阻碍流体流动的性质，该指标表现了流体的流动性。食用植物油和水均属于易流动液体。如果我们分别把油和水倒在玻璃平板上时，可以发现油的流动速度比水慢，换句话说，水比油易流动，同时也说明水的粘性比油大。粘性的大小以粘度（或粘性系数、粘性率）表示。粘度分为以下三种，各种粘度间的变形方式是不同的1：

1、剪切粘度（coefficient of shear viscosity）是一般实用上所指的粘度，用普通的粘度计所测定得到的流体粘度往往是指剪切粘度。

2、延伸粘度（coefficient of tensile viscosity）只表示粘弹性体延伸时（区别于流动）的粘度，而普通的液体无法测定其延伸粘度。

3、体积粘度（coefficient of volume viscosity）体积粘度不发生在当对液体施加静水压，其体积会产生瞬时的变化而到达平衡值的时候。然而，如在超声波范围进行更精密的测定，体积变化速率与液体所受到的压力之间的关系会符合粘性定律。体积粘度即为把这种情况下表示粘性的指标。

牛顿流动(Newtonian flow)不同粘度的流体，应力与应变速率存在一定的函数关系。牛顿流体是指粘度不会随剪切速率的变化而变化，剪切速率(shear rate)与剪切应力(shear srtess)成正比的流体。牛顿流体的流动状态方程式如下：

τ=ηγ

其中，η指为粘度(viscosity)，体现了流动的阻力，表示剪切应力与剪切速率之间的比例系数，γ表示剪切速率，τ表示剪切应力。对于牛顿流体而言，剪切速率的变化不会影响其粘度。理想的牛顿流体各向同性，且不能压缩，不具有弹性。一定范围内基本符合牛顿定律的流体在流变学中被当做牛顿流体进行处理。如食品中的水、普通蜂蜜、油、酒、液糖、玉米糖浆、过滤后的果汁等，由于完全的牛顿流体在自然界中不存在，通常都按牛顿流体分析计算。

非牛顿流动(non-Newtonian flow)在自然界中的食品，不符合牛顿流体定律的流体占大多数。大量的食品，包括浓果汁、果酱、全鸡蛋、菜泥、浓牛奶以及巧克力浆等固液悬浮体都是非牛顿流体，下面的经验公式往往用来表示这些流体的剪切应力与剪切速率之间的关系：

τ=k(γ)n(1