剪切稀化

黏度随着剪切速率或剪切应力的增大而减少的流动

黏度随着剪切速率或剪切应力的增大而减少的流动叫做剪切稀化流动(shear thinning flow)，也叫假塑性流动，即由于流速的增加引起黏度减小。剪切稀化流体符合假塑性流动规律，大部分液态食品都是剪切稀化液体。

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。

黏性

黏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，同时也说明水的黏性比油小。黏性的大小以黏度（或黏性系数、黏性率）表示。黏度分为以下三种，各种黏度间的变形方式是不同的：

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

2、延伸黏度（coefficient of tensile viscosity）只表示黏弹性体延伸时（区别于流动）的黏度，而普通的液体无法测定其延伸黏度。

3、体积黏度（coefficient of volume viscosity）体积黏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黏性定律。体积黏度即为把这种情况下表示黏性的指标。

黏性流动的分类

牛顿流动

不同黏度的流体，应力与应变速率存在一定的函数关系。牛顿流体(Newtonianflow)是指黏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指为黏度(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黏度。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

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(non-Newtonian flow)，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

式中，

n为流态特性指数，k为稠度系数。若为牛顿流体公式，则n=1，此时k为黏度。上式中，设ηa=k（γ）n-1，则与牛顿流体相似的非牛顿流体的状态方程可写为：

τ=ηaγ（2）

此式可以得到：η与ηa表示同样物理特性，有相同的量纲，即ηa为表观黏度(apparent viscosity)。表观黏度ηa是流体内部阻力的总和。然而与η不同的是，ηa是γ的函数，与k和n有关。换句话说ηa是指非牛顿流体在某一流速的黏度。

对于很多非牛顿流体，Τ只有在大于一定值Τ0时（也就是说，流体在获得能量克服一个屈服应力值以后），流动才能发生。Bulkey与Hershel提出的表示公式如下：

Τ=Τ0+k(γ)n（3）

Τ0表示屈服应力(yield stress)。由于公式中的Τ0和n范围不同，将非牛顿流动分为以下五类：

剪切稀化流体概述

黏度随着剪切速率或剪切应力的增大而减少的流动叫做剪切稀化流动(shear thinning flow)，也叫假塑性流动，对应于公式（1）中的0

大部分非牛顿流体均为剪切稀化。剪切稀化的食品，大多数具有由巨大的链状分子构成的高分子胶体粒子，在低流速或者静止时，由于他们互相缠结，黏度较大，故而显得黏稠。然而流速变大时，这些比较散乱的链状粒子因为会受到流层之间的剪应力作用，减少了它们的互相钩挂，会发生滚动旋转进而收缩成团，于是表现为剪切稀化的现象。

对于大部分流体来说，虽然会滞后一点时间，但是剪切稀化现象可逆。流体初始的高黏度状态在剪切速率减小甚至停止剪切时会恢复。从微观上讲，布朗运动使聚集体重新形成，即链状胶体分子又恢复到其无取向的自然位置，产生了变形的液滴恢复为球形。加工行为受高分子流体的假塑性的直接影响。如菜汤、酱油、浓糖水、番茄汁、苹果酱、淀粉糊等高分子溶液、乳状液和悬浮液都属于剪切稀化流体。

剪切稀化流体应用

低剪切稀化聚乙烯基缩醛，其特征为，在剪切速率1至100s-1的范围内，其在甲基乙基酮中浓度为30重量%溶液的溶液粘度的变化超过10%。制备低剪切稀化聚乙烯基缩醛的方法，通过部分水解或完全水解的、含有≥50摩尔%乙烯醇单元的乙烯基酯聚合物与一种或多种醛的缩醛化作用得以实现，任选醛以其水合物或半缩醛或全缩醛的形式存在，该方法的特征为，在缩醛化作用的第一个1至10分钟内，以醛的总重量计0至60重量%的醛被首先加入，并在1至30分钟内进行预反应，然后在至少20分钟内将其余部分连续定量加入。

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