全 文 ：第 18卷 第 4期
2002年 7月
农 业 工 程 学 报
T ransac tions of th e CSAE
Vol. 18　 No. 4
July　 2002
莲藕粉糊的流变特性实验研究
王清章 , 邱承光 , 彭光华 , 严守雷
(华中农业大学 )
摘　要: 为了研究莲藕粉糊的流变特性参数 ,以开发莲藕方便食品 ,采用一套同心圆筒旋转粘度仪测绘了不同浓
度、粒度、 p H值条件下莲藕粉糊的流变特性曲线 ,并对浓度、粒度、 p H值和温度对莲藕粉糊流变学行为的影响进行
了分析研究。结果表明 ,浓度从 2%增至 10%时 ,稠度系数从 0. 434增至 20. 302。建立了表观粘度随浓度的变化规
律的回归方程 ,其相关系数高达 0. 9931。
关键词: 莲藕 ; 莲藕粉糊 ; 流变特性 ; 表观粘度
中图分类号: S645. 1; S377　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1002-6819( 2002) 04-0116-04
收稿日期: 2002-05-21
基金项目:武汉市重大农业项目 ( 2000211114)
作者简介:王清章 ( 1953- ) ,副教授 ,从事农产品贮藏与加工科
学研究与教学。 武汉市　华中农业大学食品科技系 , 430070
　　莲藕 ( Nelunbo nuci f ern )为睡莲科莲属多年生
大型水生草本植物的根茎。原产于中国和印度 ,是世
界上稀有的水生蔬菜 ,在我国有大面积的种植 ,长江
中下游及南方诸省为盛产区。以往 ,莲藕一直以鲜销
蔬菜为主 ,近十多年来 ,随着退耕还湖的实施 ,莲藕
产量迅速增加 ,莲藕的加工成为重要的研究课题。物
料的流变特性是影响加工过程和质量控制的重要因
素 ,最终产品的感观和质构也与其流变特性相
关 [1, 2 ]。近年来 ,国内外有关各种水果、蔬菜的流变学
研究开展得十分活跃 [ 3～ 10] ,但对莲藕粉的流变特性
研究鲜见报道。 本文用 HAAKE RV I2粘度仪对莲
藕粉糊的流变特性进行了系统的测试和研究 ,以期
为提高莲藕粉的加工质量、莲藕新型工程食品的开
发 ,加工工艺的设计及质量控制提供理论依据。
1　实验材料和方法
1. 1　实验材料
莲藕: 大毛 节品种 ( N elumbo nuci f era cv.
` Damao jie’ ) ,武汉市蔡甸莲花湖集团提供。
莲藕粉: 自制 ,将莲藕洗净、去皮、切片 ,置 0. 1%
NaHSO3溶液中浸渍 10 min进行护色处理 ,捞出晾
干后于热风干燥箱中干燥至恒重。经粉碎后再用标
准振动筛进行筛分 ,取 140目至 220目之间的 5个
筛下物分别记为 5种粒度。
仪器: HAAKE RV I2同心圆筒旋转粘度仪 (德
国 )。
1. 2　实验方法
1. 2. 1　莲藕粉糊的制备
由于莲藕粉难溶于冷水 ,故按照试验设计 ,将调
配好的不同浓度 ,不同 pH值及不同粒度的莲藕粉
加热 ,使其淀粉糊化 ,在设定温度下测量各样品的流
变学特性。
1. 2. 2　粘度仪传感系统的选取及数学模型的确定
莲藕粉主要由莲藕淀粉、糖及纤维素等所构成。
淀粉加热糊化后 ,纤维素经搅拌均匀地分散在糊中 ,
为了防止测量时的滑壁现象 [11 ]。选用带有内外齿的
M IⅡ PS传感系统并在中低应变率范围内测取应
力、应变参数 ,以便消除滑壁所带来的误差。
水果蔬菜一类食品悬浮分散体系大多为非牛顿
流体 [2 ] ,经考查一个样品的应力—— 应变曲线 ,可用
幂律 ( pow er law )流体和数学模型表达莲藕粉糊的
流变学行为 ,即
f= K du
dz
n
( 1)
式中　 K—— 稠度系数 ; n—— 流变指数 ; dudz——
剪切速率。
1. 2. 3　浓度、 pH值、粒度和温度对流变特性的影
响测定
固定 pH= 7,粒度 dg = 200目 ,温度 T = 25℃ ,
分别测取 5个不同浓度莲藕粉糊 ( 2% , 4% , 6% ,
8% , 10% )的流变曲线 ,即切应力f与剪切速率 D(D
=
du
dz
)的关系曲线。
同理 ,固定浓度 C = 6% , dg = 200目 , T =
25℃ ,分别测取 pH值为 3, 4, 5, 6, 7下的莲藕粉糊f
～ D曲线。
固定 C= 6% , dg = 200目 , pH= 7,分别测取 T
= 25, 35, 45, 55, 65℃下的莲藕粉糊f～ D曲线。
固定 C = 6% , pH= 7, T = 25℃ ,分别测取 dg
为 140, 160, 180, 200, 220目下的莲藕粉糊f～ D曲
线。
116
对上述所有试样求出剪切速率 D = 28. 16 s- 1
下的表观粘度 Za。
2　实验结果与讨论
2. 1　莲藕粉糊的流体类型
由图 1、 3、 4、 6所描绘的f～ D曲线均为下凹的
曲线 ,且当剪切速率 D = 0时 ,所有曲线均趋向原
点 , 表明莲藕粉糊为无屈服应力的假塑性流体
( pseudoplastic f luid)。对各曲线按幂律模型在计算
机上进行非线性回归分析 ,所得流变指数 n = 0. 29
～ 0. 47,也表明莲藕粉糊的典型假塑性特征。
2. 2　流变特性与浓度的关系
固定其它条件 , 5种不同浓度的f～ D曲线如图
1所示 ,其中剪切速率的范围从 D = 0. 88 s- 1至 D
= 112. 64 s- 1 (下同 )。结果表明 ,在同一剪切速率
下 ,浓度愈高 ,对应的切应力值愈大。在浓度取最小
值 C = 2% 时 ,其流变指数 n = 0. 47,是诸样本中最
大者 ,可视作低浓度的莲藕粉糊有趋近牛顿流体的
趋势。按幂律模型作回归分析所得的稠度系数随浓
度的变化最为显著 ,浓度愈高 ,稠度系数 K显著增
加。不同浓度莲藕粉糊的 K和 n值列入表 1中。
图 1　不同浓度莲藕粉糊 f～ D曲线
Fig. 1　 f～ D curv es o f lotus ro o t powder paste
with differ ent concent rations
表 1　不同浓度下莲藕粉糊的 K和 n值
( T = 25℃ , pH = 7, dg = 200)
Table 1　 K and n values of lo tus r oo t pow de r pa ste with
different concentra tions ( T = 25℃ , p H= 7,dg = 200)
浓度 /% K n R2
2 0. 434 2 0. 469 8 0. 927 9
4 2. 506 8 0. 320 8 0. 991 1
6 6. 258 6 0. 427 4 0. 997 5
8 11. 888 0. 342 0 0. 986 9
10 20. 302 0. 392 8 0. 991 6
在剪切速率 D= 28. 16次 s- 1下 ,不同浓度对
应的表观粘度Za与浓度 C的关系见图 2,将其进行
回归 ,得曲线方程
Za = 0. 2287C2. 5183 , R2 = 0. 9931 ( 2)
2. 3　流变特性与 pH值的关系
由图 3描绘的 5个 pH值下的f～ D曲线可知 ,
图 2　表观粘度与浓度的关系
Fig. 2　 Relationship be tween appa rent visco sity
and concentr ation
图 3　不同 p H莲藕粉糊f～ D曲线
Fig . 3　 f～ D curv es o f lo tus ro ot pow der paste
with differ ent p H values
不同 pH条件下莲藕粉糊的流变特性也有较明显的
改变 ,总的趋势是 pH值愈低 ,相应切应力愈小。 但
图中 pH= 5和 pH= 6时这种影响都很接近。 不同
pH值条件下求得的 K和 n值无明显的差异和规律 ,
其 K ,n值见表 2。
表 2　不同 p H下莲藕粉糊的 K和 n值
( T = 25℃ , C = 6% ,dg = 200)
Table 2　 K and n values o f lotus ro o t powder paste
under differ ent pH va lues ( T = 25℃ ,C = 6% , dg = 200)
pH K n R2
3 5. 624 9 0. 312 0 0. 985 2
4 5. 092 3 0. 351 3 0. 980 0
5 6. 056 6 0. 360 8 0. 995 7
6 7. 260 3 0. 289 8 0. 976 8
7 6. 258 6 0. 427 4 0. 997 5
其 Za ～ pH值回归方程的相关系数 R2仅为
0. 691 4,说明表观粘度受 pH值的影响不显著。
2. 4　流变特性与温度的关系
不同温度条件下 ,莲藕粉糊的f～ D曲线如图 4
所示。温度愈低 ,同一剪切速率下的切应力值愈高 ,
这符合流体流变特性的一般规律。计算所得的 K和
n值见表 3,温度改变对流变指数的影响很小。然而
对稠度系数的影响却很明显。由此可见 ,温度降低可
提高表观粘度且主要是以 K值的增大来实现的。
117　第 4期 王清章等 :莲藕粉糊的流变特性实验研究
图 4　不同温度莲藕粉糊 f～ D曲线
Fig . 4　 f～ D curv es of lo tus roo t pow de r
paste at differ ent tempe ratur es
表 3　不同温度下莲藕粉糊的 K和 n值
( p H= 7, T = 25℃ , C = 6% )
Table 3　 K and n va lues of lo tus r oo t pow de r pa ste a t
differ ent tempera tures ( p H= 7, T = 25℃ ,C = 6% )
温度 /℃ K n R2
25 7. 040 5 0. 413 8 0. 999 4
35 4. 715 1 0. 432 0 0. 999 1
45 3. 034 7 0. 421 2 0. 996 7
55 2. 124 1 0. 419 4 0. 992 0
65 1. 818 0 0. 402 8 0. 992 8
表观粘度 Za与温度 T的关系曲线如图 5所示。
其曲线的回归方程为
　Za = 4245. 4T - 1. 5478 , R2 = 0. 9971 ( 3)
图 5　表观粘度与温度的关系
Fig. 5　 Rela tionship betw een appa rent
visco sity and temperature
2. 5　流变特性与粒度的关系
由图 6所描绘f～ D曲线显示 ,粒度的改变对
莲藕粉糊流变曲线影响较小。一般粒度较大时 ,切应
力增加。计算所得的稠度系数 K值各自比较接近。
不同粒度莲藕粉糊的 K和 n值列入表 4中。
表 4　不同粒度下莲藕粉糊的 K和 n值
( T = 25℃ , p H= 7,C = 6% )
Table 4　 K and n values of lo tus r oo t pow de r pa ste with
differ ent pa rticle sizes ( T = 25℃ , pH= 7, C = 6% )
粒度 /目 K n R2
140 5. 358 2 0. 373 4 0. 998 1
160 6. 343 7 0. 322 5 0. 996 3
180 5. 545 7 0. 308 1 0. 991 3
200 5. 561 2 0. 325 0 0. 982 2
220 5. 038 7 0. 339 0 0. 991 1
图 6　不同粒度莲藕粉糊f～ D曲线
Fig. 6　 f～ D curv es o f lo tus roo t pow der paste
with different par ticle sizes
表观粘度Za与粒度的关系曲线如图 7所示 ,其
回归方程为
Za = 281. 82 dg - 0. 5509 , R2 = 0. 8402 ( 4)
图 7　表观粘度与粒度的关系
Fig . 7　 Relationship betw een appar ent
viscosi ty and par ticle sizes
3　结　论
1) 在所测浓度范围内 ,莲藕粉糊均显示出假塑
性流体的特征 ,其流变指数值在 0. 29～ 0. 47,且当
浓度为测量范围内的最低值时 (C = 2% ) ,流变指
数达最大值 ,有向牛顿流体接近的趋势。
2) 在浓度 C、 pH值和粒度各因素中 ,对莲藕粉
糊流变特性影响最大的是浓度。 特别是浓度从 2%
增至 10%时 ,其对应的稠度系数 K值从 0. 434增至
20. 302(增加约 47倍 )。 K值的增加会显著降低物
料的流动性。定温下 , p H值和粒度对流变学特性的
影响不显著。 表观粘度 Za受浓度 C的影响非常显
著 ,其回归方程 Za = 0. 2287C2. 5183的相关系数高达
R
2
= 0. 9931。
3)实验研究所获得的莲藕粉糊的流变特性参
数可以为莲藕方便食品的加工、开发、质构改造和质
量控制以及莲藕汁的生产提供理论数据 ,对莲藕的
深加工具有一定的参考价值。
118 农业工程学报 2002年　
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Experimental Studies on Rheological Properties of Lotus Root Powder Paste
Wang Qingzhang , Qiu Chengguang , Peng Guanghua , Yan Shoulei
(Department of Food Science and Technology , Huaz hong Agricultural University , Wuhan 430070, China )
Abstract: Reo logical behaviors o f lo tus root powder paste wi th di fferent concentration, pHvalues, pa rticle
sizes and temperatures w ere measured by a concentric cylinder viscometer. The ef fects of concentration,
particle sizes, pH values and temperatures on the reological behavio rs w ere studied. The results indicated
that the consistency index increased sharply f rom 0. 434 to 20. 302 when the concentration increased from
2% to 10% . The relationship betw een appa rent v iscosi ty (Za ) and concentra tion could be demonst ra ted by
a reg ression equa tion (Za = 0. 2287C2. 5138 , R = 0. 9931) .
Key words: lotus ro ot; lotus ro ot pow der paste; rheolog ical property; apparent visco sity
119　第 4期 王清章等 :莲藕粉糊的流变特性实验研究