桑葚汁流变特性的研究Word文件下载.docx
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二、实验
1.材料与方法
1.1材料与设备：
市售干桑葚；
LVDV-III+流变仪，美国博力飞公司；
MP-13H恒温循环槽，上海一恒科学仪器有限公司；
LD5-2A低速离心机，北京医用离心机厂；
WYT（0-80）手持糖量计，成都泰华光学有限公司；
EL204电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；
榨汁机、电炉、温度计、滤布、烧杯等。
1.2实验方法
1.2.1工艺流程
桑葚果→浸泡→榨汁→灭酶→冷却→过滤→离心→测量→数据处理
1.2.2操作要点
1.2.2.1灭酶
将榨出的桑葚汁汁放在85℃水浴中加热5min，使酶钝化。
1.2.2.2冷却过滤
灭酶后用400目滤布过滤桑葚汁。
1.2.2.3测量百利糖度
离心后，取澄清液，在不同温度和浓度下，用折光仪测量浓度（百利糖度）。
1.2.2.4稀释
将百利糖度为15brix的桑葚汁分别用去离子水稀释成百利糖度为10brix，5brix。
1.2.2.5离心
分别将将同一百利糖度的桑葚汁在3000、4000、5000r/min转速下各自离心5min、10min、15min。
1.2.2.6测定
取澄清液，在不同温度和浓度下，利用LVDV-III+流变仪测定各样品的表观粘度。
1.2.3数据处理
实验数据利用Origin7.5软件处理得到。
三、结果与讨论
3.1百利糖度对桑葚汁流变特性的影响
通过对在离心转速为5000r/min、离心时间为5min、温度25℃、浓度（百利糖度）分别为5brix、10brix、15brix的澄清桑葚汁（低百利糖度澄清桑葚汁由高百利糖度澄清桑葚汁经去离子水稀释而成），考察了浓度（百利糖度）对澄清桑葚汁表观粘度的影响，结果经Herschel-Bulkley模型拟合。
图1不同离心转速下的η~D关系
图2不同离心转速下的τ~D关系
浓度/（WT%百利糖度）
τ/mPa
K/（Pa·
sn）
n
R2
5
0.43513
0.00011
1.95878
0.99781
10
1.1647
0.00004
2.1244
0.99407
15
0.10607
0.01843
1.07592
0.99978
图1为离心转速为5000r/min、离心时间心时间为5min，温度为25℃、不同百利糖度下的澄清桑葚汁的表观粘度与剪切速率的实验结果，相对应的剪切应力与剪切速率的实验结果见图2，经Herschel-Bulkley模型拟合后，各模型参数拟合值参见表1。
从表1可以看出，百利糖度越大，其初始剪切应力较大，随着剪切速率的增大，各个百利糖下的剪切应力也随之增大，从表1的R2可以看出，在Herschel-Bulkley方程对桑葚汁流变曲线的R2在0.999以上，说明其拟合程度都已达到较高水平。
从表1在不同百利糖下的n值都大于1，这说明桑葚汁为非牛顿流体。
从图中我们可以看到随着浓度的增加，稠度系数K先减小后增大。
屈服应力τ0随着浓度的增加先增大后减小。
3.2离心时间对桑葚汁流变特性的影响
通过对同一浓度（百利糖度）的澄清桑葚汁流变特性进行研究，考察离心时间对澄清桑葚汁表观粘度的影响，结果经Herschel-Bulkley模型拟合。
图3不同离心时间下的η~D关系
图4不同离心时间下的τ~D关系
图3浓度为10Brix、温度25℃、离心转速为4000r/min在离心时间分别为5min、10min、15min条件下桑葚汁的表观粘度与剪切速率的实验结果，相对应的剪切应力与剪切速率的实验结果见图4，经Herschel-Bulkley模型拟合后，各模型参数拟合值参见表2
离心时
间/min
τ0/mPa
K/（Pa·
sn）
n
R2
0.17099
0.00936
1.15805
0.99984
0.4318
0.00394
1.31043
0.99977
0.40771
0.00371
1.3184
0.99986
由图3可知，在同一剪切速率下，离心时间越短，其表观粘度也越大，随着剪切速率的逐渐增大，离心时间为5min，10min桑葚汁流体表观粘度呈现出上升的趋势，而离心时间为15min的桑葚汁其表观粘度呈先缓慢上升后急速上升的趋势。
由图4可知，在同一剪切速率下，离心时间越短对应的剪切应力越大，随着剪切速率的逐渐增大，各个离心时间所对应的剪切应力也逐渐增大，曲线整体呈上升趋势。
从表2的R2可以看出，在Herschel-Bulkley方程对桑葚汁流变曲线的R2都大于0.99，说明其拟合程度较高。
由表2可知，随着离心时间的的增加，τ0值（屈服应力）呈现出先增大后减小的的趋势；
K值（稠度系数）整体呈现出随着离心时间的增大而减小的趋势；
n值（流动指数）呈现出逐渐增大的趋势且都大于1。
3.3离心转速对桑葚汁流变特性的影响
通过对同一浓度（百利糖度）的澄清桑葚汁流变特性进行研究，考察离心转速对澄清桑葚汁表观粘度的影响，结果经Herschel-Bulkley模型拟合。
图5不同离心转速下的η~D关系
图6不同离心转速下的τ~D关系
图5为浓度为5Brix、离心时间为10min、温度为25℃在离心转速分别为3000rpm、4000rpm、5000rpm的条件下桑葚汁的表观粘度与剪切速率的实验结果，相对应的剪切应力与剪切速率的实验结果见图6，经Herschel-Bulkley模型拟合后，各模型参数拟合值参见表3
离心转速
/（r/min）
3000
0.43358
0.00105
1.49602
0.99786
4000
0.68806
0.00004
2.12481
0.99632
5000
0.86743
1.6101E-7
3.21632
0.99161
由图5可知，在同一剪切速率下离心速度越小所对应的表观粘度越大，随着剪切速率的增大每条曲线基本都表现整体呈上升趋势，总体呈现出非牛顿流体的特征。
由图6可知，在同一剪切速率下离心速度越小剪切应力越大，随着剪切速率的逐渐增大曲线整体呈上升趋势，在同一个剪切速率下离心速率越大对应的剪切应力越小，呈现出非牛顿型流体的特性。
由表3中R2可知，用Herschel-Bulkley方程对桑葚汁流变曲线的拟合，R2在0.99以上，说明其拟合程度达到较高水平。
从整体来看，τ0值（屈服应力）随着离心速度的增大呈现增大的趋势，K值（稠度系数）是随着离心速度的增大呈现减小的趋势；
n值（流动指数）随着离心速度的增大呈逐渐增大的趋势且都大于1。
3.4温度对桑葚汁粘度的影响
图7不同温度下的η~D关系
图8不同温度下的τ~D关系
图7为浓度为10º
Brix、、离心转速为3000r/min、离心时间为5min，不同温度下的澄清海棠汁的表观粘度与剪切速率的实验结果，相对应的剪切应力与剪切速率的实验结果见图8，经Herschel-Bulkley模型拟合后，各模型参数拟合值参见表4。
温度/℃
30
40
50
60
70
80
90
2.76972
2.24802
2.16627
2.29795
2.1448
1.57218
1.90361
4.1967E-10
2.1857E-8
1.9871E-8
1.0453E-10
1.6434E-10
9.1293E-9
2.6709E-9
4.12819
3.41329
3.40233
4.31975
4.21957
3.47299
3.70924
0.99022
0.99044
0.99372
0.99762
0.99338
0.99415
0.99993
从图8可以看出在同一剪切速率下温度越低对应的剪切应力越大，随着剪切速率的逐渐增大，各个温度所对应的剪切应力也逐渐增大，曲线整体呈上升趋势，但温度越低曲线的上升趋势越为明显。
从图7可以看出在相同的剪切速率下温度低的表观粘度较大，随着剪切速率的逐渐增大，温度在60~90℃时变化不是很明显，在30~50℃是随着剪切速率的增大曲线呈上升趋势，分析温度对表观粘度的影响不是很大，重要原因是海棠汁的初始浓度较低造成的。
表观粘度的变化没有在该温度范围内表现出来。
从表1的R2可以看出，在Herschel-Bulkley方程对海棠汁流变曲线的R2在0.99以上，说明其拟合程度都已达到较高水平。
从整体来看n值都是大于1的。
稠度系数K随着温度的逐渐增大其变化趋势不是很明显，屈服应力τ0整体呈现出随着温度的增大而减小的。
四、结论
4.1通过在不同浓度（百利糖度）、温度、剪切速率、温度的情况下，研究桑葚汁的流变特性。
研究发现：
百利糖度对桑葚汁流变影响，在不同百利糖下的拟合数据n值都大于1，这说明桑葚汁为非牛顿流体..
4.2离心时间对桑葚汁流变的影响，随着剪切速率的逐渐增大，各个离心时间所对应的剪切应力也逐渐增大，曲线整体呈上升趋势，基本呈现出非牛顿流体的基本特征。
4.3离心速度对桑葚汁流变的影响，随着剪切速率的逐渐增大,曲线整体呈上升趋势，在同一个剪切速率下离心速率越大对应的剪切应力越小，但其整体曲线都
呈上升趋势，从整体来看拟合数据n值都大于1，总体呈现出非牛顿流体的特征。
4.4温度对桑葚汁流变的影响，同一剪切速率下温度越低对应的剪切应力越大，随着剪切速率的逐渐增大，各个温度所对应的剪切应力也逐渐增大，曲线整体呈上升趋势，但温度越低曲线的上升趋势越明显。
在相同的剪切速率下温度低的表观粘度较大且曲线呈上升趋势。
从整体来看n值都是大于1的。
4.5从拟合数据流态特性指数n值来看，所有n值都大于1，且从不同的百利糖度、不同的离心速度和离心时间、不同的温度对桑葚汁流变特性曲线图中可以看出，随着剪切速率的逐渐增大，桑葚汁的剪切应力和表观粘度也随着增大，可以得出桑葚汁的流变特性为非牛顿流体。
五、体会与收获：
为期好几个星期的小学期实验，到今天已经落下帷幕了，我们的实验很简单，不像其他同学一样，没有太多的实验仪器，不需要简单的蒸馏等操作，一台电脑、一个LVDV-III+流变仪就是我们的主要仪器，然而就是这么一个简单的实验让我收获颇丰。
我们的实验任务很简单，只要通过使用LVDV-III+流变仪，将桑葚汁的流变性质都表现出来就行，由于第一次接触这些新的仪器，所以当使用这些仪器的时候，我们显得特别生疏，所以在实验前期阶段，我们做的许多数据均以失败而告终。
最终，在老师的指导下，我们才大致的掌握了该实验仪器的使用。
实验操作很简单，难的是如何对数据进行分析，我们花了将近一周的时间把这些实验给做完并整理得到这些数据，之后我们就要对这些数据进行分析了，老师又跟我们讲解如何用Origin软件对已有的实验数据进行分析。
然而，本次实验绝不仅仅是让我认识更多的实验仪器以及开拓自己的视野，更多的是培养了我们独立思考的能力，小学期实验却和平常的实验课不一样，我们不知道任何的操作步骤，不知道实验过程中会发生哪些实验现象，更不会对这些实验现象进行解释，这就需要我们在实验过程中自己去探索，而且需要我们学会独立自主去分析产生问题的缘由，并通过分析提出解决方法。
化学111汤小辉
小学期实验心得体会——在实践中锻炼
对于我们学化学的同学来说，每天接触的实验都是一些化学药品和化学实验，很少真正接触与生活有关的化学实验，本次的小学期实验——桑葚汁流变特性研究是我大学第一次尝试的有关于生活方面的实验。
这次实验从开始就是陌生的，无论是仪器使用还是研究原理。
对于实验用到的大型仪器如LVDV-III+型流变仪，我在明白它的原理和如何使用就花了很长的时间。
在之后的实验中，我虽然掌握了他的操作原理但是却一点都不熟练。
新的实验带给我的总是满心的欢喜与惊喜，在不断的探索中，内心充满了新奇与收获的高兴。
这次实验我们主要是运用流变仪对桑葚的性质进行研究，通过改变温度、百利糖度、离心时间、离心转速等变量来研究剪切速率、剪切应力、表观粘度等的改变，从而由内部性质推广到桑葚的外部宏观性质。
开始实验时，由于对陌生的仪器不是很熟悉，总是以失败而告终，在后来的不断探索与老师的指导下，我们才逐渐明白与熟练的掌握仪器的使用，实验数据才开始有效。
我们的实验不像其他组的实验，他们的实验都是研究或者是合成某一种化学物质，在实验种得到产物就可以，而我们必须做大量的实验，在实验中通过不断的分析与研究得到某一种规律或者是性质。
我们研究的每一个变量就要对应至少27组实验数据，我们研究很多的变量，而每一组数据都得用很长时间，因此在实验的方面我们就花了很长的时间和精力。
不过我们在实验中锻炼了自己，收获颇丰。
实验做完了，问题又来了，因为我们的实验数据处理要用到我们从来没有学过的Origin软件，这是个大问题，因为后期的数据处理和拟合必须用到这个软件，我们就开始找资料书和寻求老师的帮助，最终学会了这个软件并有效的处理了实验数据、找到了桑葚的特性规律。
这虽然是个小学期实验，但是对我来说学到了很多，以前我学的只是理论上的知识，而这次却是真正把理论运用到实践和生活中的实验，我学到的不仅仅是知识的提高和技能的进步，更是对生活的感悟以及如何将理论联系实际的觉悟。
化学111范玲霞
六、参考文献
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[2]刘志东,郭本恒.食品流变学的研究进展[J].食品研究与开发,2006,27（11）:
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20-23
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