第六章第一節(jié)

1、1第六章第六章 顆粒食品的物理特征與顆粒食品的物理特征與流動特征流動特征 2內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章主要介紹了固體食品的基本物理特征，包括單體本章主要介紹了固體食品的基本物理特征，包括單體尺寸、綜合尺寸、外觀形狀、面積、體積等，而這些物理尺寸、綜合尺寸、外觀形狀、面積、體積等，而這些物理特征在食品工程中應(yīng)用很廣泛。比如特征在食品工程中應(yīng)用很廣泛。比如: :v在固體篩分除雜和果蔬分類在固體篩分除雜和果蔬分類形狀和物理尺寸。形狀和物理尺寸。 v在運輸時水果能裝載的數(shù)量在運輸時水果能裝載的數(shù)量形狀和尺寸。形狀和尺寸。 v果蔬、糧食和種子質(zhì)量果蔬、糧食和種子質(zhì)量密度。密度。 v液體食物的離心分離、沉降分

2、離、流動特性以及用泵輸液體食物的離心分離、沉降分離、流動特性以及用泵輸送送密度。密度。 v氣流輸送糧食和其他顆粒固體或水力輸送果蔬氣流輸送糧食和其他顆粒固體或水力輸送果蔬物料密物料密度和形狀度和形狀。 36.1 6.1 形狀與尺寸形狀與尺寸 糧食、種子、果蔬的大小常用糧食、種子、果蔬的大小常用尺寸尺寸來描述，來描述，形狀形狀則則是各種尺寸的綜合體現(xiàn)。雖然規(guī)則形狀的食品如球形食是各種尺寸的綜合體現(xiàn)。雖然規(guī)則形狀的食品如球形食品、立方體食品等的尺寸可以用相應(yīng)的幾何尺寸來表示品、立方體食品等的尺寸可以用相應(yīng)的幾何尺寸來表示，但大部分食品和農(nóng)產(chǎn)品的形狀是不規(guī)則的，所以很難，但大部分食品和農(nóng)產(chǎn)品的形狀是

3、不規(guī)則的，所以很難用單獨的一個尺寸簡單的表示出它們的形狀。用單獨的一個尺寸簡單的表示出它們的形狀。 有時人們用食品與農(nóng)產(chǎn)品凸起部分的尺寸來表示其有時人們用食品與農(nóng)產(chǎn)品凸起部分的尺寸來表示其大小，所用三維尺寸分別為大直徑、中徑和小直徑。大小，所用三維尺寸分別為大直徑、中徑和小直徑。 大直徑大直徑是最大凸起區(qū)域的最長尺寸，是最大凸起區(qū)域的最長尺寸， 小直徑小直徑是最小凸起區(qū)域的最短直徑，是最小凸起區(qū)域的最短直徑， 中徑中徑是最大凸起區(qū)域的最小直徑，一般人們假設(shè)它是最大凸起區(qū)域的最小直徑，一般人們假設(shè)它 與最小凸起區(qū)域的最長直徑相等。與最小凸起區(qū)域的最長直徑相等。 可以用測微器或測徑器測量三維尺寸。

4、可以用測微器或測徑器測量三維尺寸。 45 類球體的圓度是表示其棱角銳利程度的一個參數(shù)類球體的圓度是表示其棱角銳利程度的一個參數(shù): :方法一方法一 6.1.1 6.1.1 圓度圓度 式中，式中，ApAp類球體食品在自然放置穩(wěn)定狀態(tài)下的最大投類球體食品在自然放置穩(wěn)定狀態(tài)下的最大投 影面積影面積; AcAcApAp面積的最小外接圓面積。面積的最小外接圓面積。 方法二方法二式中，式中，riri類球體食品最大投影面積圖形上棱角的曲率半徑類球體食品最大投影面積圖形上棱角的曲率半徑 R R類球體食品最大投影面積圖形的最大內(nèi)接圓半徑類球體食品最大投影面積圖形的最大內(nèi)接圓半徑 n n棱角總數(shù)。棱角總數(shù)。 6 方

5、法三方法三 式中，式中，rmin 最大投影面積圖上類球體食品的最小曲率半徑最大投影面積圖上類球體食品的最小曲率半徑 Rp最大投影面積圖上類球體食品的平均半徑。最大投影面積圖上類球體食品的平均半徑。 7 類球體食品的球度表示其球形程度，即等體積球體投影類球體食品的球度表示其球形程度，即等體積球體投影圓的周長，與食品最小外接球體投影圓的周長之比。圓的周長，與食品最小外接球體投影圓的周長之比。球度球度1 6.1.2 球度球度式中，式中，dede與類球體體積相同的球體的直徑與類球體體積相同的球體的直徑; ; dc dc類球體的最小外接球體直徑或者食品的最大直徑。類球體的最小外接球體直徑或者食品的最大直

6、徑。球度球度2 di類球體食品的最大投影面積圖形的最大內(nèi)接圓直徑類球體食品的最大投影面積圖形的最大內(nèi)接圓直徑;dc類球體食品的最大投影面積圖形的最小外接圓直徑。類球體食品的最大投影面積圖形的最小外接圓直徑。 8 球度還有一種計算方法是計算直徑與食品的大直徑、球度還有一種計算方法是計算直徑與食品的大直徑、中徑和小直徑相等的橢圓的體積。此時的球度是此食品體中徑和小直徑相等的橢圓的體積。此時的球度是此食品體積與理想球體積與理想球體( (球體直徑與產(chǎn)品大直徑相等球體直徑與產(chǎn)品大直徑相等) )體積之比：體積之比：球度球度3 3 式中，式中，a,b,c大直徑、中徑和小直徑的一半。大直徑、中徑和小直徑的一半

7、。 96.1.3 曲率半徑曲率半徑v表面一點上的彎曲度用其表面一點上的彎曲度用其曲率半徑曲率半徑表示。表示。v物質(zhì)表面軌跡為穿過物體中心和表面上某一點的平物質(zhì)表面軌跡為穿過物體中心和表面上某一點的平面上的曲線，選定點落于曲線上。面上的曲線，選定點落于曲線上。v曲線上此點的曲率半徑指部分圓弧與選定點曲線重曲線上此點的曲率半徑指部分圓弧與選定點曲線重合的圓的半徑。有無限多個平面穿過物體中心和表合的圓的半徑。有無限多個平面穿過物體中心和表面上的點。除非表面為球體，否則對不同平面來說，面上的點。除非表面為球體，否則對不同平面來說，曲率半徑不同。曲率半徑不同。v曲面上的每一個點都有曲面上的每一個點都有最

8、大最大和和最小曲率半徑最小曲率半徑。考慮。考慮整個表面上所有的點，可以說固體最終都有一個最整個表面上所有的點，可以說固體最終都有一個最大和最小曲率半徑。大和最小曲率半徑。10116.2 體積與表面積體積與表面積 v6.2.1 體積的測量體積的測量v6.2.2 表面積的測量表面積的測量 v6.2.3 投影法計算食品體積和表面積投影法計算食品體積和表面積121 體積的測量體積的測量 （1）密度瓶法）密度瓶法小顆粒固態(tài)食品小顆粒固態(tài)食品 用用密度瓶密度瓶或有刻度的或有刻度的量筒量筒測定，通過測量食品排出液測定，通過測量食品排出液體的質(zhì)量，利用下式進(jìn)行計算。體的質(zhì)量，利用下式進(jìn)行計算。 13（2）臺秤

9、稱量法）臺秤稱量法較大體積的固態(tài)食品較大體積的固態(tài)食品 一個大小足以容納食品的大燒杯部分裝入水，用臺秤稱量一個大小足以容納食品的大燒杯部分裝入水，用臺秤稱量水和燒杯的質(zhì)量。然后將食品全部放入水中，再用臺秤稱量水、水和燒杯的質(zhì)量。然后將食品全部放入水中，再用臺秤稱量水、燒杯和食品的總質(zhì)量。質(zhì)量差等于物體排開水的質(zhì)量，固態(tài)食燒杯和食品的總質(zhì)量。質(zhì)量差等于物體排開水的質(zhì)量，固態(tài)食品體積等于物體排開水的質(zhì)量與水密度之比。品體積等于物體排開水的質(zhì)量與水密度之比。 式中：式中：m mbws為食品、燒杯和水的質(zhì)量，為食品、燒杯和水的質(zhì)量，m mbw為燒杯和水的質(zhì)量。為燒杯和水的質(zhì)量。14（3）氣體排出法）氣

10、體排出法細(xì)小顆粒狀和不規(guī)則形狀固態(tài)食品細(xì)小顆粒狀和不規(guī)則形狀固態(tài)食品 首先將被測物質(zhì)放于第二個容器內(nèi)，關(guān)閉活塞首先將被測物質(zhì)放于第二個容器內(nèi)，關(guān)閉活塞2和活塞和活塞3，并打開活塞并打開活塞1。之后向容器。之后向容器1充入壓縮空氣，當(dāng)容器充入壓縮空氣，當(dāng)容器1內(nèi)的壓力內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時，關(guān)閉活塞達(dá)到一定值時，關(guān)閉活塞1,并記錄容器并記錄容器1的壓力的壓力P1。 關(guān)閉活塞關(guān)閉活塞3打開活塞打開活塞2，容器，容器1內(nèi)的氣體充入容器內(nèi)的氣體充入容器2中，待平衡后記錄容中，待平衡后記錄容器器2的壓力的壓力p2。 15v設(shè)氣體規(guī)律符合理想氣體定律，一般情況下，設(shè)氣體規(guī)律符合理想氣體定律，一般情況下，V1

11、=V2=V,則則Vs計算式為：計算式為： v VS=2V-V(P1/P2)162 表面積的測量表面積的測量 (1) 剝皮法或涂膜剝皮結(jié)合法剝皮法或涂膜剝皮結(jié)合法 果蔬的皮可以用刀削成窄條，然后將全部窄條放到紙上，果蔬的皮可以用刀削成窄條，然后將全部窄條放到紙上，畫出輪廓軌跡，按照軌跡圖形畫出輪廓軌跡，按照軌跡圖形 計算表面積。雞蛋和一些大體計算表面積。雞蛋和一些大體積產(chǎn)品不易剝皮，可以涂上硅膠等物質(zhì)。涂層干燥以后成條積產(chǎn)品不易剝皮，可以涂上硅膠等物質(zhì)。涂層干燥以后成條剝剝 下，測量膜的表面積，測量方法同剝皮法。下，測量膜的表面積，測量方法同剝皮法。 (2) 表面涂金屬粉法表面涂金屬粉法 準(zhǔn)確稱

12、取種子質(zhì)量，并與己知尺寸的塑料圓柱或球體混準(zhǔn)確稱取種子質(zhì)量，并與己知尺寸的塑料圓柱或球體混合，之后向表面涂上有粘性的膜，如亮漆等。用熱氣流干燥合，之后向表面涂上有粘性的膜，如亮漆等。用熱氣流干燥2min，然后將涂漆的種子與金屬粉混合。用，然后將涂漆的種子與金屬粉混合。用60目或目或80目的美目的美國標(biāo)準(zhǔn)篩子篩除多余的金屬粉，稱出涂膜后的種子質(zhì)量。通國標(biāo)準(zhǔn)篩子篩除多余的金屬粉，稱出涂膜后的種子質(zhì)量。通過塑料圓柱或球體單位表面積的增重量，計算出種子的表面過塑料圓柱或球體單位表面積的增重量，計算出種子的表面積。積。17(3) (3) 利用食品和農(nóng)產(chǎn)品形狀與幾何體相似性估利用食品和農(nóng)產(chǎn)品形狀與幾何體相

13、似性估計體積和表面積。計體積和表面積。 許多果蔬、谷物和種子都呈現(xiàn)長球形、扁球形許多果蔬、谷物和種子都呈現(xiàn)長球形、扁球形或三軸橢圓形。葡萄和小麥顆粒分別從扁或三軸橢圓形。葡萄和小麥顆粒分別從扁 球體和三球體和三軸橢圓形的角度檢測。其他形狀復(fù)雜的食品可以按軸橢圓形的角度檢測。其他形狀復(fù)雜的食品可以按幾種形狀組合的固體計算。黃瓜和土豆可以看作兩幾種形狀組合的固體計算。黃瓜和土豆可以看作兩個半球個半球(兩端兩端)加一個截角錐組成。加一個截角錐組成。 183 投影法計算食品體積和表面積投影法計算食品體積和表面積 v對于對于不規(guī)則形狀不規(guī)則形狀的較大體積的食品，其表面積可以的較大體積的食品，其表面積可以

14、用投影法計算出來。用投影法計算出來。v食品的形狀決定其各項尺寸之間的數(shù)字關(guān)系。食品的形狀決定其各項尺寸之間的數(shù)字關(guān)系。v通常，物體各項尺寸之間的無量綱組合，稱為通常，物體各項尺寸之間的無量綱組合，稱為形狀形狀因素因素，物體尺寸與其面積或體積之間的關(guān)系稱為，物體尺寸與其面積或體積之間的關(guān)系稱為形形狀系數(shù)狀系數(shù)。形狀系數(shù)是表示物體實際形狀與球形不一。形狀系數(shù)是表示物體實際形狀與球形不一致程度的尺寸。致程度的尺寸。v常用的是常用的是面積形狀系數(shù)面積形狀系數(shù)和和體積形狀系數(shù)體積形狀系數(shù)。食品的表。食品的表面積和體積分別與某個特性尺寸的兩次方和三次方面積和體積分別與某個特性尺寸的兩次方和三次方成正比，比

15、例系數(shù)取決于特性尺寸的選擇。成正比，比例系數(shù)取決于特性尺寸的選擇。 19食品的表面積和體積分別表示為食品的表面積和體積分別表示為: :式中，式中， S S、V V分別表示所檢驗食品的表面積和體積；分別表示所檢驗食品的表面積和體積； s s、v v分別為食品的面積形狀系數(shù)和體積形狀系數(shù)分別為食品的面積形狀系數(shù)和體積形狀系數(shù); ; 腳標(biāo)腳標(biāo)a a投影面積；投影面積； dada所測得的直徑是投影面積直徑；所測得的直徑是投影面積直徑； x x粒狀食品的尺寸，它是包括形狀系數(shù)在內(nèi)的人為的數(shù)值。粒狀食品的尺寸，它是包括形狀系數(shù)在內(nèi)的人為的數(shù)值。20v食品單位體積的表面積食品單位體積的表面積Sv，也叫作，也

16、叫作比表面積比表面積，表示為，表示為v結(jié)合以上兩式可得：結(jié)合以上兩式可得：aSV, a食品的體面積形狀系數(shù)，也稱比表面積形狀系數(shù)；食品的體面積形狀系數(shù)，也稱比表面積形狀系數(shù)； xSV食品的體面積尺寸。食品的體面積尺寸。由此可知：由此可知： 21 對于凸?fàn)钍称泛娃r(nóng)產(chǎn)品來說，由于其投影而積隨著投影方向?qū)τ谕範(fàn)钍称泛娃r(nóng)產(chǎn)品來說，由于其投影而積隨著投影方向的變化而變化，所以一般采用的變化而變化，所以一般采用平均投影面積平均投影面積。平均投影面積指食。平均投影面積指食品在三個互相垂直的投影面上投影面積的品在三個互相垂直的投影面上投影面積的平均值平均值，即，即 式中，式中， Ac平均投影面積平均投影面積;

17、 A1、A2, A3分別為在分別為在H(主視圖主視圖)、V(側(cè)視圖側(cè)視圖)、W(俯視俯視 圖圖)三個相互垂直投影圖上的投影面積。三個相互垂直投影圖上的投影面積。 凸?fàn)钗矬w體積凸?fàn)钗矬w體積V和表面積和表面積S之間存在下述關(guān)系之間存在下述關(guān)系: 注意注意:物體為球體時，上式取等號。物體為球體時，上式取等號。 226.3 密度密度 v6.3.1 真實密度真實密度v6.3.2 表觀密度表觀密度v6.3.3 堆積密度堆積密度v6.3.4 體積質(zhì)量體積質(zhì)量 23真實密度真實密度表觀密度表觀密度單位體積單位體積的質(zhì)量的質(zhì)量材料的絕對密實狀態(tài)材料的絕對密實狀態(tài)包括材料實體與內(nèi)部孔隙包括材料實體與內(nèi)部孔隙密度密

18、度24常見近似無孔隙材料鋼、玻璃鋼、玻璃常見有孔隙材料25真實密度真實密度Vm 材料的密度，材料的密度，g/cm3； m 材料的質(zhì)量（干燥至恒重），材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g；V 材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，cm3測定有孔隙材料的密度時，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，測定有孔隙材料的密度時，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后，再用干燥后，再用李氏瓶李氏瓶測定其絕對密實體積測定其絕對密實體積26定義：食品質(zhì)量與其實際體積的比值。定義：食品質(zhì)量與其實際體積的比值。(1)密度天平測量法密度天平測量法(浮力法浮力法) 將食品或農(nóng)產(chǎn)品放置在空氣中和液體中分別稱重，稱得將食品或農(nóng)產(chǎn)品放置在空氣中和

19、液體中分別稱重，稱得質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為ms和和ms，則食品在液體中受到的浮力，則食品在液體中受到的浮力Fa為為: 27(2)臺秤稱量法臺秤稱量法 可以用體積測量中的臺秤稱重法測出其體積，設(shè)待測食可以用體積測量中的臺秤稱重法測出其體積，設(shè)待測食品質(zhì)量為品質(zhì)量為ms，則食品的密度，則食品的密度P為為: (3)密度瓶法密度瓶法 設(shè)密度瓶的質(zhì)量為設(shè)密度瓶的質(zhì)量為m0，體積，體積V0內(nèi)部充滿密度為內(nèi)部充滿密度為1的液體，的液體，則總質(zhì)量為則總質(zhì)量為 密度瓶內(nèi)加入質(zhì)量密度瓶內(nèi)加入質(zhì)量ms、體積為、體積為Vs的食品或農(nóng)產(chǎn)品后，則的食品或農(nóng)產(chǎn)品后，則充滿液體時的總質(zhì)充滿液體時的總質(zhì)m2為為:則體積則體積Vs

20、為：為：食品密度：食品密度：28(4)由組分密度計算整體密度由組分密度計算整體密度 粒狀食品粒狀食品(除了脂肪，水和鹽除了脂肪，水和鹽)主要成分的密度在主要成分的密度在1.271.59g/cm之間。所以許多農(nóng)產(chǎn)品和食品的密度為之間。所以許多農(nóng)產(chǎn)品和食品的密度為1.41. 5 g/cm3。水和脂肪的密。水和脂肪的密度與其他成分密度不同，因此，所含脂肪量或水分量不同會影響食品密度與其他成分密度不同，因此，所含脂肪量或水分量不同會影響食品密度。比如度。比如:牛乳的密度在很大程度上依賴于脂肪含量牛乳的密度在很大程度上依賴于脂肪含量;大豆主要成分是蛋大豆主要成分是蛋白質(zhì)白質(zhì)(約約34%)和淀粉和淀粉(約

21、約34%)，同時還含有較大量的脂肪，同時還含有較大量的脂肪(17-19%)。干。干物質(zhì)密度介于蛋白質(zhì)淀粉密度物質(zhì)密度介于蛋白質(zhì)淀粉密度(約約1. 4g/cm3 )和油脂密度和油脂密度(約約 .29/cm3)之間。之間。 29 如果已知農(nóng)產(chǎn)品或食物組分，可以從如果已知農(nóng)產(chǎn)品或食物組分，可以從i和和mi計算出真實密計算出真實密度度s 式中，式中，i第第i個組分的密度；個組分的密度； mi第第i個組分的質(zhì)量；個組分的質(zhì)量； n組分?jǐn)?shù)目。組分?jǐn)?shù)目。 30表觀密度表觀密度00Vm0 材料的體積密度，材料的體積密度，g/cm3； m 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g；V0 材料包含開閉口孔隙條件下的體積，材料包

22、含開閉口孔隙條件下的體積，cm3對于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測得。對于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測得。31堆積密度堆積密度材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的 緊密程度及材料可能的堆放空間緊密程度及材料可能的堆放空間！散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量堆積體積堆積體積絕對體積絕對體積內(nèi)部開閉孔體積內(nèi)部開閉孔體積顆粒間空隙體積顆粒間空隙體積32測量食品密度、表觀密度、體積密度和堆積密度的測量食品密度、表觀密度、體積密度和堆積密度的目的目的計算材料用量、構(gòu)件自重、配料、材料堆放的體積或面積計算材料用量、構(gòu)件自重、配

23、料、材料堆放的體積或面積33 4 體積質(zhì)量體積質(zhì)量 v顆粒狀物質(zhì)可以用顆粒狀物質(zhì)可以用真實密度真實密度、粒密度粒密度和和體積質(zhì)量體積質(zhì)量進(jìn)行描述。進(jìn)行描述。v粒密度粒密度指單個顆粒、單個籽粒上單位體積的密度。顆粒內(nèi)部指單個顆粒、單個籽粒上單位體積的密度。顆粒內(nèi)部的空隙影響粒密度。當(dāng)把顆粒置于氣體或液體中按照排氣的空隙影響粒密度。當(dāng)把顆粒置于氣體或液體中按照排氣（或排水量（或排水量)測量顆粒密度時，必須保證氣體（或液體測量顆粒密度時，必須保證氣體（或液體)不會不會滲入內(nèi)部空隙中。滲入內(nèi)部空隙中。v與干物質(zhì)密度一樣，粒密度也和水分含量緊密相關(guān)，所以測與干物質(zhì)密度一樣，粒密度也和水分含量緊密相關(guān)，所

24、以測量粒密度時也需要了解相應(yīng)的含水量。在不小于量粒密度時也需要了解相應(yīng)的含水量。在不小于70時干燥時干燥谷物和食品，可以減小粒密度。谷物和食品，可以減小粒密度。v體積質(zhì)量體積質(zhì)量等于顆粒質(zhì)量比容器體積，單位為等于顆粒質(zhì)量比容器體積，單位為g/cm3或或kg/m3.34v粒狀食品或農(nóng)產(chǎn)品的容積質(zhì)量檢測方法是將樣品倒入己知尺粒狀食品或農(nóng)產(chǎn)品的容積質(zhì)量檢測方法是將樣品倒入己知尺寸的容器中，使其從一定高度落下受到?jīng)_擊振實。寸的容器中，使其從一定高度落下受到?jīng)_擊振實。v填充方法和容器尺寸都會影響檢測，所以需要控制固體下落填充方法和容器尺寸都會影響檢測，所以需要控制固體下落高度和顆粒流的直徑，測出此時表觀

25、容積高度和顆粒流的直徑，測出此時表觀容積VaVa和質(zhì)量和質(zhì)量m ms s后后, ,即即可求得表觀密度可求得表觀密度aa: : v表觀密度的倒數(shù)稱為表觀密度的倒數(shù)稱為表觀比容積表觀比容積。如果將裝填好的容器繼續(xù)。如果將裝填好的容器繼續(xù)敲打，直至獲得最緊密狀態(tài)，則此時的表觀密度稱為最終表敲打，直至獲得最緊密狀態(tài)，則此時的表觀密度稱為最終表觀密度或稱為充填密度觀密度或稱為充填密度tt: : 式中，式中，VtVt食品的最終填充體積。食品的最終填充體積。35 人工干燥、組分和其他影響體因素和粒密度的因素也會人工干燥、組分和其他影響體因素和粒密度的因素也會影響體積質(zhì)量。另外，體積質(zhì)量還受到粒度分布情況和顆

26、粒影響體積質(zhì)量。另外，體積質(zhì)量還受到粒度分布情況和顆粒形狀的影響。大批量存儲固體時，填料方法也會影響密度。形狀的影響。大批量存儲固體時，填料方法也會影響密度。比如，直接從噴嘴填入容器的谷物密度不如用離心式谷物分比如，直接從噴嘴填入容器的谷物密度不如用離心式谷物分布機裝入的體積質(zhì)量大。由于水分含量也是一個影響因素，布機裝入的體積質(zhì)量大。由于水分含量也是一個影響因素，表中的等式給出了一些糧食吸濕過程中體積質(zhì)量與水分關(guān)系。表中的等式給出了一些糧食吸濕過程中體積質(zhì)量與水分關(guān)系。366.4 孔隙率孔隙率v粒狀食品和農(nóng)產(chǎn)品置于容器中時，顆粒之間粒狀食品和農(nóng)產(chǎn)品置于容器中時，顆粒之間存在存在空隙空隙。v孔隙

27、率孔隙率指粒子之間的空隙占包含孔隙的食品指粒子之間的空隙占包含孔隙的食品的整個體積的百分比。的整個體積的百分比。v粒狀食品之間的空隙體積與食品實際體積之粒狀食品之間的空隙體積與食品實際體積之比為比為孔隙比孔隙比。v食品的實際體積與包含孔隙體積在內(nèi)的食品食品的實際體積與包含孔隙體積在內(nèi)的食品整個體積之比，為堆積體的體積實體系數(shù)。整個體積之比，為堆積體的體積實體系數(shù)。37孔隙率材料內(nèi)部孔隙的體積占材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率材料總體積的百分率 內(nèi)部孔隙內(nèi)部孔隙閉口孔隙閉口孔隙開口孔隙開口孔隙38閉口孔隙閉口孔隙開口孔隙開口孔隙實實 體體開口孔隙開口孔隙閉口孔隙閉口孔隙實體實體V實實V閉閉

28、V開開Vo孔隙體積孔隙體積 V孔孔= V開開 + V閉閉空空 隙隙V空空堆積體積堆積體積 Vo= Vo + V空空=V實實+V開開 + V閉閉+ V空空表觀體積表觀體積 Vo= V實實+ V孔孔= V實實+V開開 + V閉閉VoV孔孔V空空=V空空V0 =V0i39 材料的孔隙率材料的孔隙率 孔隙率的大小直接反映了材料的密實程度孔隙率的大小直接反映了材料的密實程度4040材料內(nèi)部除了孔隙的多少以外，孔隙的材料內(nèi)部除了孔隙的多少以外，孔隙的特征狀態(tài)也是影響其性質(zhì)的重要因素之一特征狀態(tài)也是影響其性質(zhì)的重要因素之一孔隙特征：開口或閉口、孔隙特征：開口或閉口、 粗孔或細(xì)孔粗孔或細(xì)孔與材料的強度、吸水性

29、、抗?jié)B性、與材料的強度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性和導(dǎo)熱性等都有密切關(guān)系抗凍性和導(dǎo)熱性等都有密切關(guān)系一般而言，孔隙率較小，且與外部連通孔較少，一般而言，孔隙率較小，且與外部連通孔較少，其吸水性較小，強度較高，抗?jié)B性和抗凍性較好。其吸水性較小，強度較高，抗?jié)B性和抗凍性較好。41v從粒狀固體食品的密度和體積質(zhì)量也可以計從粒狀固體食品的密度和體積質(zhì)量也可以計算孔隙率。如果在一個算孔隙率。如果在一個1m1m3 3的容器中填充粒狀的容器中填充粒狀食品，那么體積質(zhì)量（單位食品，那么體積質(zhì)量（單位:kg/m:kg/m3 3) )數(shù)值上等數(shù)值上等于容器內(nèi)顆粒的質(zhì)量于容器內(nèi)顆粒的質(zhì)量(kg)(kg)。容器內(nèi)粒狀固體

30、。容器內(nèi)粒狀固體食品的體積等于顆粒的質(zhì)量與顆粒密度之比。食品的體積等于顆粒的質(zhì)量與顆粒密度之比。此時的孔隙率等于此時的孔隙率等于1m1m3 3減去容器內(nèi)食品體積，減去容器內(nèi)食品體積，差除以總體積差除以總體積(1m(1m3 3) )。轉(zhuǎn)換成百分?jǐn)?shù)即最終值。轉(zhuǎn)換成百分?jǐn)?shù)即最終值。426.5基本物理特征的統(tǒng)計分析基本物理特征的統(tǒng)計分析 6.5.16.5.1物理特征間的回歸關(guān)系物理特征間的回歸關(guān)系6.5.2 6.5.2 物理特征的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)物理特征的統(tǒng)計分析基礎(chǔ) 6.5.36.5.3物理基本特征的應(yīng)用物理基本特征的應(yīng)用（谷物和種子篩分）谷物和種子篩分）436.5.16.5.1物理特征間的回歸關(guān)系物理

31、特征間的回歸關(guān)系 一般水果可以按照大小分類，但對于設(shè)計機械來說，按一般水果可以按照大小分類，但對于設(shè)計機械來說，按照質(zhì)量對水果分類更經(jīng)濟。所以需要知道水果質(zhì)量與大直徑、照質(zhì)量對水果分類更經(jīng)濟。所以需要知道水果質(zhì)量與大直徑、小直徑以及中徑之間的關(guān)系。另外，有時還需要通過檢測三小直徑以及中徑之間的關(guān)系。另外，有時還需要通過檢測三種直徑確定體積。直徑和質(zhì)量之間的有關(guān)系可以表示為：種直徑確定體積。直徑和質(zhì)量之間的有關(guān)系可以表示為： 44 有人提出運用回歸分析計算體積和表面積。他們用對數(shù)有人提出運用回歸分析計算體積和表面積。他們用對數(shù)轉(zhuǎn)換方法建立含水量轉(zhuǎn)換方法建立含水量15.7%(15.7%(干基干基)

32、 )小麥顆粒的計算公式。小麥顆粒的計算公式。體積與表面積之間的線性回歸關(guān)系：體積與表面積之間的線性回歸關(guān)系：456.5.2 物理特征的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)物理特征的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)v單個種子、谷物、果蔬的尺寸、質(zhì)量和體積可以看作符合某單個種子、谷物、果蔬的尺寸、質(zhì)量和體積可以看作符合某種統(tǒng)計分布的隨機變量。設(shè)計收割、加工和清洗設(shè)備時，需種統(tǒng)計分布的隨機變量。設(shè)計收割、加工和清洗設(shè)備時，需要應(yīng)用上述參數(shù)的均值。也需要了解物理性質(zhì)相關(guān)變量的情要應(yīng)用上述參數(shù)的均值。也需要了解物理性質(zhì)相關(guān)變量的情況。況。v從一定總量內(nèi)取樣，對某性質(zhì)（如質(zhì)量）檢驗從一定總量內(nèi)取樣，對某性質(zhì)（如質(zhì)量）檢驗n n次，估計均次，估計均值

33、和標(biāo)準(zhǔn)偏差值和標(biāo)準(zhǔn)偏差S S為：為： 表示均值，表示均值，表示標(biāo)準(zhǔn)差表示標(biāo)準(zhǔn)差 46v試樣變化程度越大，標(biāo)準(zhǔn)差越大。定義試樣變化程度越大，標(biāo)準(zhǔn)差越大。定義CvCv為標(biāo)準(zhǔn)差與均值比為標(biāo)準(zhǔn)差與均值比值的百分比值的百分比: :v概率密度函數(shù)概率密度函數(shù)f(xf(x) )表示分布情況。隨機變量表示分布情況。隨機變量X X落在區(qū)間落在區(qū)間a,ba,b 之間或小于等于數(shù)值之間或小于等于數(shù)值“a”a”的可能性分別表示為：的可能性分別表示為：v常用正態(tài)頒布的概率密度公式為：常用正態(tài)頒布的概率密度公式為： 式中，式中，隨機變量的均值；隨機變量的均值； 標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差。 476.5.3物理基本特征的應(yīng)用物理基本特征的應(yīng)用（谷物和種子篩分）谷物和種子篩分）篩分法分離篩分法分離 : :顆粒以一定速率供給篩子，大部分情況下篩顆粒以一定速率供給篩子，大部分情