食品的力学、声学和.ppt

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1、第四章食品的力学检测新技术在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E，也叫杨氏模量。在比例极限内，材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比，用公斤/厘米2[帕]表示阻尼(damping),又称内耗(internalfriction),是指材料在振动中由于内部原因引起机械振动能消耗的现象。阻尼性能通常又称为减振性能,是材料的一种功能特性固有频率的定义就是无阻尼时振动系统的特征值精确地说：实际系统的固有频率是理论值，也是无

2、法直接精确测量的，因为系统有阻尼。泊松比poisson’sratio:在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。食品与农产品的力学、声学和电学特性，是其物理性质中十分重要的内容，不仅是设计相关加工机械、加工工艺的理论依据，而且是对食品与农产品进行品质评价的主要指标。食品与农产品的力学、声学和电学特性与食品与农产品的生化变化、变质情况有着密切关系，通过力学、声学和电学性质的测定，可以把握食品与农产品的品质变化。力学检测研究的是物料的力学特性检测，它包括质量、应力、硬度

3、、振动以及冲击作用下的各种响应等，每个项目包括的内容都很丰富。一、食品与农产品品质检测中常用的力学特性利用食品与农产品的力学特性进行品质的检测是无损检测最为常用的方法之一，在生产过程中许多力学特性需要及时的检测，以便及时控制其生产过程。面包泊松比可以衡量面包等膨松食品的膨松程度；在面包生产中，面团的流变特性直接影响到面包的质量。泊松比poisson’sratio:在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。乳制品乳制品的表观黏度具有重要意义，如在浓缩过程中，可以用表观

4、黏度的变化确定其浓缩点，在炼乳生产中，更需要精确地控制其黏度，因为表观黏度过大会导致变稠，过低则可能出现脂肪分离与糖沉淀。因此，在生产过程中及时快速地检测各种力学特性变化，对提高产品的质量和生产水平起到至关重要的作用。农产品的力学特性是其成熟状态和品质的一个重要指标。果蔬生长和存储过程中，细胞间的结合力变小。除此之外物料的质量、表面和内部颜色、形状、硬度、黏度等物理指标均会产生一系列的变化。农产品(1)坚实度检测坚实度是反映细胞间结合力变化的物理指标。目前坚实度检查的常用方法是M—T戳穿试验方法(M—T)。该

5、方法是用一定直径的钢制压头，按一定的压缩速度对果蔬进行压缩试验，同时测量压缩力，压缩力的最大值称为其坚实度。M—T戳穿试验简单易行，但M—T戳穿试验是损伤性的，不可能逐个检验，大样本的试验无法实现。另外，果蔬不同位置的M—T试验的结果有较大的差异。(2)硬度的检测硬度是表示物体软硬程度的量。它主要取决于物体本身的弹性模量、屈服强度、塑性、脆性以至内部分子结构、结晶状态及原于间的键结合力等因素。硬度的检测方法可以分成静负荷和动负荷两种。振动是物体在某一个位置作往复运动的物理现象。物体的振动可用振幅、振动加速度、

6、振动频率等振动参数来表征。振动检测往往把振动的机械能转换成电量来检测。农产品种类繁多，组成复杂，对于不同状态的农产品进行品质检测时常用的力学特性主要有下面的内容：(1)固体物料的力学特性主要包含质量(重量)、密度、应力屈服强度、硬度、松弛等；(2)散粒体的力学特性包含摩擦、黏附、变形、流动等；(3)液体物料的力学特性主要包含流体力学特性、流变特性、黏性、黏弹性等。果蔬坚实度、硬度与成熟度的关系极大，下面着重介绍它们的无损检测方法。随着果蔬的生长期和贮藏时间的不同，果蔬的坚实度也在不断地变化，坚实度的变化可以客

7、观地反映出果蔬内部品质的变化。坚实度的检测主要应用在以下三方面：二、力学特性的检测技术(1)对生长中果蔬的成热度进行监测和分析，决定合适的收获期；(2)对收获的果蔬按其成熟度分级，以便存储；(3)果蔬内部品质的检测，保鲜、存储期的确定。在果蔬坚实度无损检测中．果蔬组织的弹性模量是一个重要的基本参数。由于果蔬组织材料的复杂性，模量测量结果受其形状、大小、密度等因素影响。另外测量传感器和施加力的位置和方向也会影响其测量结果。在较早的研究中，一般将果蔬视为各向同性的线性材料，在20世纪70年代，就有人注意到果蔬切割

8、的方法、位置及方向会影响对其物理参数的估计，并对苹果的材料性能做了详细的研究，证实了果蔬组织的时变特性和各向异性。利用果蔬振动的固有频率检测其坚实度为众多学者所关注。虽然他们的测量方法和技术不完全相同，但其原理是一致的。Cooke等建立了简化为线弹性球体的果蔬动力学模型，并通过理论分析得到了各向同性线弹性球状果蔬的固有频率与其材料弹性模量E的关系为：(一)利用振动频率检测果蔬坚实度的方法经测量得到固