物性学2.5.ppt

2.5 粘弹性测定 一. 静粘弹性 用静粘弹性法所揭示的物体的粘弹性质称为静粘弹性。 1.基本流变特性参数的测定 双重剪切测定 拉力实验： 对长为L、断面积为A的棒状或片状试样，两端固定，测定在一定的拉力F下，试样的弹性伸长d。 可以求出：延伸弹性率 E = L F/ A d 延伸黏度 η = L F/ A d′ 应力 σ = F/ A 剪切黏度 η = L F/ 3A d′ 常用来测定小麦粉面团的粘弹性质 套筒流动 平行板塑性计 2. 应力松弛实验 应力松弛性质与食品的口感品质关系很大。 人在吃米粉、面条等食品，牙齿在咬下到重新张开的短暂静止之间，食品有一个短的应力松弛过程，而应力松弛时间的快慢齿龈传给神经，进而给人以某种口感。 例如：柔软的米饭，应力松弛时间6~8s。较硬的米粉为10~14s。 3. 蠕变实验 对试样施以恒定的应力，测定应变随时间变化的情况。与食品品质的关系也很密切。 例如：米饭蠕变曲线所示的总变形、永久变形和流动性越大，弹性越小，米饭越好吃。 4. 滞变曲线  是测定试样在定速压缩和定速拉伸过程中，应力随时间的变化曲线。 静粘弹性的缺点 在静粘弹性测定时，由于力的大小方向不变，对于易流动性物质，流动会继续下去，很难测得它的弹性。 对于弹性突出，流动性不明显的物质，应力松弛时间和滞后时间又很长，不仅测定花费时间，而且在测定过程中，一些食品还会发生生化和化学变化。 静态测定所要求的阶跃应变，或瞬时加载，实际上都不好操作，当变形较大的时候，会超出线性变化范围，引起误差较大。 二. 动粘弹性及其测定 动粘弹性就是给粘弹性体施以振动，或周期变化的应变或应力时，该粘弹性体所表现出的弹性性质。 主要方法：正弦波应力应变试验 * 共振试验 脉冲振动试验等 正弦波振动时应力应变的关系 * * F A A h 应力（Pa）：σ = F/2 A 速率（S-1）： ? =?/h 黏度（ Pa· S）η = h F/2 A ? F：拉力 A：试样接 触的面积 h ：试样的厚度 ? ：移动速度 剪切模量G G = h F/2 A d 当保持压力不变的时候，还可以求出蠕变曲线等。 常用来进行蛋糕、人造奶油、冰淇淋等的测定。 L d F A R i R F 在同心的双圆间隙中添满试样，给内筒沿中心轴方向加以定载荷F，内筒开始滑动，最终与粘性阻力平衡达到匀速 υ 运动状态。对于试样任一半径 r 处的剪应力 σ = - ηd υ/ d r σ = F/2πR i h（总应力） 黏度： η = F/2π h υ· ln（ R0/ R i） 此原理被用于设计黏度计 原理：在半径为R 的平行圆板之间放入试样，然后夹注试样，并施以夹紧力F ，让试样的厚度随之减少，我们可以得出 σ = 2/3 · （ π1/2 h 5/2 F）/V 3/2 蠕变柔量等 R h 注意：在进行应力松弛实验时，首先要找到应力和应变的线性范围，在这一范围内，使试样达到并保持某一变形，测定其应力与时间的关系。 R R′ Q O P U T S 等速 压缩部分曲线为OPQR， OP反映了米饭团的弹性， PQ是米饭产生流动发生较大塑性变形部分 QR为米粒破裂部分。 RSTUO为停止压缩，开始向上拉伸时的曲线恢复部分， 弹性恢复为R′S， STU为米饭粘着力所表现出的拉伸曲线。SO为永久变形。 其中塑性变形功：OPQRSO包围的面积。 粘着功： SYUS包围的面积 非常硬，没有弹性，很不好吃 硬而松散，粘性小，不好吃 稍硬，味道一般或不好吃 柔软，有弹性，很好吃 口感 很小 下 中 大 粘着功 大 大 中 小 流变功 大 小 中 大 破断应变 大 大 中 小 屈服应力 很大 大 中 很小 弹性率 图形 物性口感 时间 弹性体（应力应变同相） 粘性体（应力应变位相900 粘弹性体