全 文 ： 2006, Vol. 27, No. 09 食品科学 ※基础研究100
绿豆粉丝生产中淀粉粉团的流变特性研究
谭洪卓1,2，谷文英1,*，高 虹1，陆建安1
(1.江南大学食品学院，江苏 无锡 214036；
2.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128)
摘 要：通过考察绿豆淀粉粉团在不同温度(20、30、40和50℃)、不同含水量(44%、47%、50%和53%)、不
同淀粉糊含量(0%、12%、24%、36%和50%)、不同剪切速率(0.1、 、10、100和500s-1)和分别恒定剪切速率
10s-1和100s-1从20℃到60℃连续升温扫描的条件下的流变特性，得出含水量47%，含淀粉糊量24%的粉团在温度
为40℃，剪切速率在10～100s-1范围内最适合在绿豆粉丝生产中淀粉粉团的搅拌、输送和漏粉垂丝；同时用幂律
方程、Cross方程和Herschel-Bulkley方程来描述粉团的流变特性，发现Cross方程比幂律方程拟合精度更高，而
Herschel-Bulkley方程则适于描述纯淀粉浆团的流变状态和作为淀粉粉团在某些条件下流变状态描述的补充；并对其
流变机理用颗粒在流场中的取向理论、胀容现象和触变流动现象进行了探讨。
关键词：绿豆淀粉粉团；流变特性；Cross方程；Herschel-Bulkley方程；机理探讨
Rheology Study on Starch Dough in Processing Mung Bean Starch Noodle
TAN Hong-zhuo1,2，GU Wen-ying1,*，GAO Hong1，LU Jian-an1
(1.School of Food Science and Technology, Southern Yangtze University, Wuxi 214036, China；
2.School of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract ：The rheological properties of mung bean starch dough at different temperature(20, 30, 40 and 50℃), differen moisture
content(44%,47%,50% and 53%), different starch paste content(0%, 12%, 24%, 36% and 50%), different shear rate(0.1, 1,10,
100 and 500s-1) and temperature rise from 20℃ to 60℃ at a constant shear rate were studied. The results showed that the mung
bean starch dough with moisture content 47%, starch paste content 24% with shear rate from 10s-1 to 100s-1 were regarded as he
optimal dough to mix round, feed, hang in making starch noodles. The rheological properties of mung bean starch dough were
explained by Power Law equation, Cross equation and Hreschel-Bulkley equation. Among these equations, Cross equation was
more suitable to rheological properties of mung bean starch dough than Power Law equation, while Hreschel-Bulkley equation
was suitable to pure mung bean starch slurry and supplement explaining rheological properties of mung bean starch dough at
other conditions. We had also discussed the rheological mechanism of mung bean starch dough by the tropism theory of granule
in flow field, the dilantancy phenomenon and the thixotropy flow phenomenon.
Key words：mung bean starch dough；thixotropy；Cross equation；Hreschel-Bulkley equation；discussion of the
rheological mechanism
中图分类号：TS201.21 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2006)09-0100-07
收稿日期：2005-09-06 * 通讯作者
作者简介：谭洪卓(1976-)，女，讲师，博士研究生，研究方向为天然药食科学之淀粉科学。
绿豆粉丝是我国传统的淀粉食品，在我国已有上千
年的生产历史，它以晶莹透明，耐煮耐嚼而美誉国内
外。绿豆粉丝生产工艺流程是：淀粉打糊→和面→抽真
空→漏粉→煮熟→冷却→成恍→理水→冷冻→干燥→成
品。其中和面是整个工艺中最重要的工序之一，它是
用一定比例的绿豆淀粉加适量水搅拌均匀，再在沸水浴
中糊化。将该淀粉糊倒入和面机，将剩余的绿豆淀粉
和适量温水倒入和面机，搅拌均匀。搅拌好的粉团能
从漏粉机的小孔中自然流成细条丝。粉团能否顺利的流
成粉丝，关键在于粉团的质量，如果搅拌好的粉团达
不到一定的质量标准，在漏粉时会产生粗细不均、断
条甚至无法流出等问题。在传统的粉丝加工过程中，粉
101※基础研究 食品科学 2006, Vol. 27, No. 09
团的质量和性能，主要靠熟练工人的经验来决定。它
要求调制好的粉团应该是柔软发光、不粘手、能拉丝
[1]。这种控制粉团性能指标的感官性标准，模糊难定，
不易掌握，不适应工业化生产的要求。
从流变学理论来看，和面实际上是利用粉团的触变
特性通过剪切作用以降低其粘度而增大其流动性的过
程。随着搅拌时间的延长，粉团流动性逐渐增大，搅
拌一段时间后，粉团可从漏粉机的小孔中自然流成粉
丝。粉团的触变性显著与否，直接影响到搅拌速度的
高低和搅拌时间的长短以及粉丝的漏制质量。粉丝生产
中的淀粉粉团是淀粉糊和生淀粉浆的混合物，是一种粘
弹性体和非牛顿流体，具有独特的流变特性。其粘滞
性随剪切速率变化而呈动态改变，故不同的剪切速率下
测定的表观粘度值之间无可比性，难以标准化。随着
食品工业的发展，食品流变学的研究愈来愈广泛，国
内外对小麦、大米、玉米、西米、香蕉等各种淀粉
流变特性的研究比较多，且大多是研究淀粉糊的粘度随
温度和浓度的变化[2～6]，有关淀粉粉团流变特性的研究
报道很少，尤其是绿豆淀粉粉团。
因此需要对绿豆粉团的流变特性进行分析，寻求粉
团在粉丝加工过程中各流变参数的变化规律，以量化各
参数来取代经验性的感官标准。本文针对绿豆淀粉粉团
在剪切过程中的粘度变化情况，对粉团的流变性进行了
研究，并考察了绿豆淀粉粉团的剪切温度、含水量、
含淀粉糊量、剪切速率和剪切时间对流变特性的影响，
并用相应的流变本构方程来拟合其流变特性，为粉丝粉
团搅拌机的研制及科学的粉丝加工工艺的建立提供了初
步的理论依据。
1 材料与方法
1.1材料和仪器
绿豆淀粉 市售绿豆，实验室自制。
恒温水浴锅；光学显微镜 日本奥林巴斯公司；
Mastersizer 2000激光粒径分析仪 英国马尔文公司；
AR1000流变仪 英国TA公司。
1.2方法
1.2.1恒定不同温度下粉团的流变规律
取1g绿豆淀粉加10g水在沸水浴中糊化，再加入
25g绿豆淀粉和适量水调制成总含水量47%的粉团。 将
粉团放入AR1000流变仪测定平台，选择直径为40mm的
平板模具和稳态测试程序，启动流变仪使平板进入设置
间隙，刮去平板外多余粉团，加上盖板，并加入硅油
防止水分蒸发。设置间隙为1mm，应变为2%，角频
率为5r/s，分别在20、30、40和50℃下，剪切速率
(γ)从0～500s-1递增，再从500～0s-1递减，测定粉团
上升和下降时的剪切应力(τ)或粘度(η)。
1.2.2不同含水量粉团的流变规律
取1g绿豆淀粉加10g水在沸水浴中糊化，再加入
25g绿豆淀粉和适量水分别调制成含水量44%、47%、
50%和53%的粉团。将粉团放入AR1000流变仪测定平
台，测定程序同上，恒定温度40℃，剪切速率(γ)从
0～500s-1递增，再从500～0s-1递减，分别测定粉团上
升和下降时的粘度(η)。
1.2.3不同含淀粉糊量粉团的流变规律
分别称取不同量的绿豆淀粉在沸水浴中糊化调成淀
粉糊，再加入25g绿豆淀粉调制成含淀粉糊量分别为
0%、12%、24%、36%和50%，且总含水量为47%
的粉团。测定程序同上，分别考察粉团上升和下降时
的粘度(η)。
1.2.4不同剪切速率下粉团的流变规律
取1g绿豆淀粉加10g水在沸水浴中糊化，再加入
25g绿豆淀粉和适量水调制成总含水量47%的粉团。将
粉团放入AR1000流变仪测定平台，在剪切速率为0.1、
1、10、100和500s-1下分别剪切10min，其他测定程序
同上，测定粉团粘度(η)，考察在不同剪切速率(γ)下
粉团的流变特性随时间的变化规律。
1.2.5绿豆淀粉的颗粒形貌和粒径分布测定
用普通光学显微镜观察淀粉颗粒形态，通过激光粒
径分析仪测定淀粉颗粒粒径分布，以对绿豆淀粉粉团的
流变特性机理进行探讨。
2 结果与分析
2.1不同条件下粉团的流变情况
图1为恒定不同温度下粉团随剪切速率的上升和下
降的η-γ关系曲线图。绿豆淀粉粉团在不同条件下的滞
后面积见表1。上行线(uplink)指剪切速率从0～500s-1递
增的流变曲线，下行线(downlink)指剪切速率从500～0s-1
递减的流变曲线。上行线与下行线未重叠而围合成一滞
后环，环内覆盖的面积叫做滞后面积。从图1和表1可
以看出，不同温度下的粉团同样都呈现不同面积大小的
具有屈服应力的开口型滞后曲线。随着温度的升高，在
0～500s-1剪切速率范围内，屈服粘度下降，滞后曲线
面积逐渐减小，以40℃时滞后曲线面积最小。在50℃
2006, Vol. 27, No. 09 食品科学 ※基础研究102
下考察其流变特性时，发现屈服粘度最高，滞后曲线
面积最大，说明温度高于40℃后，粉团黏度太高，流
动性下降。因此可以确定，在不改变粉团基本组成的
前提下，在40℃的环境温度下搅拌、漏粉，其流动性
和粘性处于最佳状态。本研究只选择了20、30、40和
50℃四个温度梯度下考察其流变特性， 因为粉团在低温
时(＜10℃)为准固体，根本无法测量其流动曲线。而在
温度达到60℃时，由于粉团中淀粉处于接近糊化温度，
但又因水分含量不足以让淀粉充分糊化，致使粉团变得
非常粘稠和坚硬，在其低剪切速率时的流动曲线就无规
律性可言，流变仪自动停机，也无法测定其流动曲线。
不同水分含量和不同淀粉糊含量的粉团流变特性测量都
选择在最佳温度40℃下进行。
7
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4
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2
1
0
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-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3
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o
g

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粘
度

(
P
a
·
s
)
]
log[剪切速率(1/s)]
图2 不同水分含量绿豆粉团的粘度变化对数图
Fig.2 Variation of viscosity with shear rate in log of mung bean
starch dough from different moisture contents
44% step150% step1
44% step250% step2
47% step153% step1
47% step253% step2
图2为不同含水量粉团随剪切速率的上升和下降的
η-γ关系曲线图。水分含量低于40%因粉团干硬而无
法测定其流动性，生产中不能漏粉；水分含量高于55%
则类似淀粉溶液，接近于牛顿流体流动，流动性太大，
6
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-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
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g

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粘
度

(
P
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·
s
)
]
log[剪切速率(1/s)]
图3 不同淀粉糊含量绿豆粉团的粘度变化对数图
Fig.3 Variation of viscosity with shear rate in log of mung bean
starch dough from different starch paste content
12% step136% step1
12% step236% step2
24% step150% step1
24% step250% step2
在生产中漏粉无法成条，所以选择44%～53%的水分含
量的粉团来考察。从图2和表1可以看出，不同的水分
含量的粉团也都呈现不同面积大小的具有屈服应力的开
口型滞后曲线。随着水分含量的增加，即淀粉浓度降
低，屈服应力降低，滞后环面积减小。而在水分含量
较低(44%)时，在0～500s-1递增范围粘度呈急剧下降趋
势，而且下降7～8个数量级。零剪切速率时的粘度达
到1.72E6Pa·s，这使得在生产中初始搅拌粉团时所需
剪切力太高，很难搅动；且在漏粉时打锤的速度和力度
也要求大，耗能高。只有在水分含量达到47%以后，
随着剪切速率的递增，粘度下降趋势降到4个数量级之
内，才适应于生产时的搅拌和漏粉。
图3为不同含淀粉糊量粉团随剪切速率的上升和下
降的η-γ关系曲线图。从图3和表1可以看出，不同
的淀粉糊含量的粉团同样也都呈现不同面积大小的具有屈
服应力的开口型滞后曲线。在淀粉糊含量较高(50%)时，
在0～500s-1递增范围粘度呈急剧下降趋势，而且下降5～
6个数量级，零剪切速率时的粘度达到7897Pa·s。淀
粉糊含量降到24%以后，随着剪切速率的递增，粘度
下降趋势降到4个数量级之内。淀粉糊含量降到12%
时，整个剪切过程中，粘度都很低，滞后环面积最小，
流动性最大。由于淀粉糊在粉团中起粘稠剂的作用，其
含量越高，粉团越粘稠，屈服应力增加，滞后环面积
增大。其含量太低或没有，则粉团内部结构呈松散状，
虽然流动性很好，但黏性差或无黏性，漏粉时容易断
条。因此在考虑粉团含淀粉糊量时，既要考虑粉团有
一定的粘性，又要考虑有较好的流动性。
图4是恒定剪切速率下绿豆粉团的粘度变化对数图,
它可以更好地验证绿豆淀粉粉团的触变性。触变性粉团
在受到剪切时，内部结构被破坏，表观粘度减少，并
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20℃ step140℃ step1
20℃ step240℃ step2
30℃ step150℃ step1
30℃ step250℃ step2
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log[剪切速率(1/s)]
图1 恒定温度下绿豆粉团的粘度变化对数图
Fig.1 Variation of viscosity with shear rate in log of mung bean
starch dough at constant temperature
103※基础研究 食品科学 2006, Vol. 27, No. 09
图4 恒定剪切速率下绿豆粉团的粘度变化对数图
Fig.4 Variation of viscosity with time of mung bean starch
dough at constant shear rate
mbs(0.1 1/s)mb (100 1/s)
mbs(1.0 1/s)mb (500 1/s)
mbs(10 1/s)3
2
1
0
-1
0 100200300400500600
t (s)
l
o
g

[
粘
度

(
P
a
·
s
)
]
逐渐趋近于一个定值，这定值随剪切速率的大小而变。
当流体内部结构的破坏速率和重建速率相等时，在流动
行为上达到一个恒定状态。这个定值称触变水平。实
验选择恒定5种剪切速率(0.1、 、10、100和500s-1)，
对一个各成分最佳配比的粉团分别剪切10min来考察粉团
在各剪切速率下的触变水平和粉团触变体的依时性。结
果发现在剪切速率为500s-1比较快下降到恒定值，说明
粉团在高速剪切下触变水平不高；在剪切速率为100s-1
和10s-1时则需要2～5min的时间才能下降到平衡值，说
明粉团触变性较显著，这种剪切速率适合实际生产。而
在剪切速率为1s-1和0.1s-1时则在10min时间内都未下降
到平衡值，说明粉团触变水平太高，耗时长，在生产
中不适合慢速搅拌。在恒剪切速率下，过高的剪切速
率能使粉团的粘度在很短时间就达到了一个恒定值，而
过低的剪切速率则需要很长的时间。因此，在生产中
必须考虑到降低粉团粘度的时间效应。
2.2不同条件下粉团的流变模型拟合情况
2.2.1幂律方程
幂律方程是工程上应用最广泛的流变模型，其表达
式如下：
τ = kγn (1)
式中：k为稠度系数，单位为Pa·sn，n为流态
特征指数，无因次。当n=1时为牛顿流体，稠度系数
与粘度系数相等，对于假塑性流体，n＜l；对于胀塑
性流体，n＞l。利用幂律方程对本实验数据进行拟合，
结果见表1。本文中的模型拟合都用标准误差表示拟合
精度，其值越小，表示拟合精度越高。
图1、2和3的流动曲线图上，可以发现在所测的
剪切速率范围内(10-5～103s-1)，粘度不是一个常数，而
是一条随剪切速率增加而递减的曲线，而且曲线的形状
与幂律模型区的曲线走势基本相似，可判定淀粉粉团属
于假塑性流体，其表观粘度随剪切速率增大而下降。因
此，可以用简单的两参数幂律方程对图1～3的流变曲线
进行拟合。但是幂律模型也有不足的地方，从表1中能
看出，有些曲线用幂律方程拟合的精度并不高，尤其
在边缘条件下的流变曲线中。从式1也可以看出，剪切
速率既不可以无限大，又不可以无限小(如趋于0)，很
明显，当剪切速率0.1s-1以下或100s-1以上时，流变曲
线的变化并不是十分规则，而且有些曲线变化很陡，所
以由幂律模型得出的粉团流动本构方程只适于某段剪切
幂律方程 Cross方程
条件 粉团 k(Pa·sn) n流态 η0(Pa.s)η∞(Pa·s) K(s) m
滞后面积
稠度系数 特征指数 标准误差 零剪切粘度 无穷剪切粘度 常数 常数 标准误差
(s-1·Pa·s)
44%上/下 513.2/2.496. 1E-3/0.19288.3/68.791.72E6/5.80E57.17E-7/0.011228.7/1.99E71.40/0.7340.33/23.684.2E5不同
47%上/下 36.2/0.0540.51/1.5847.92/4.202 14E7/183.00.96/0.832.95E7/41.380.7 /1.0810.49/69.561311
水分
50%上/下 3.16/0.0570.76/1.4715.13/7.1432100/105.80 79/0.535.82E5/51.670.61/0.908.75/59.74316
含量
53%上/下 0.72/0.170.82/0.988.06/7.81124.5/22.590.17/0.15366.0/32.370 75/0.9817.34/5.5928
不同 12%上/下 44.39/0.0290.31/1.35185.8/9.235750/5.70E54.0E-4/0.165 9E6/500500.57/1.2944.90/25.88719
淀粉 24%上/下 36.2/0.0540.51/1.5847.92/4.202 14E7/183.00.96/0.832.95E7/41.380.7 /1.0810.49/69.56463
糊含 36%上/下 366.4/38.540.14/0.47115.1/47.551.55E5/21978.03E-7/1.280277/39.990.85/0.8814.36/8.381305
量 50%上/下 324.9/43.150 0 6/0.23226.8/67.261.93E5/78972.2 E-7/0.19641.1/345.80.97/0.8720.60/7.7819586
20℃上/下 905.3/9.150.072/0.14314.6/51.762.3E5/635.11.98E-7/1.11E-895.5/127.01.07/0.8759.51/9.5533276
恒定
30℃上/下 396.9/0.0390.036/0.76334.4/78.771.84E5/48.263.19E-8/7.62E-360.49/90.411 8/1.0462.65/4.4443625不同
40℃上/下 36.2/0.0540.51/1.5847.92/4.202 14E7/183.00.96/0.832.95E7/41.380.7 /1.0810.49/69.565111
温度
50℃上/下 427.3/14.839.24E-3/5.88E-9382.5/287.0.84E5/3.40E75.60E-9/0.02718 57/1.09E51.85/1.3056.93/31.091311
注：上：上行线；下：下行线。
表1 绿豆淀粉粉团的滞后面积、幂律方程和Cross方程参数及其拟合情况
Table 1 Lag areas and parameters of mung bean starch dough on different conditions estimated by Power Law equation
and Cross equation
x
S
x
S
2006, Vol. 27, No. 09 食品科学 ※基础研究104
速率范围，而不能用来预计低剪切速率和高剪切速率下
的粘度，而零剪切速率粘度及无穷剪切速率粘度又是所
有假塑性流体的物理特征，这些极限粘度的表征对于粉
团的搅拌、输送、漏粉和粉丝成型的设计和机制调控
具有相当大的指导作用，所以要得到较宽剪切速率范围
内的普适方程，则需要选择比较复杂的、多参数的
Cross流变本构模型。
2.2.2Cross方程
为了克服幂律模型的局限性，能更好地反映粉团实
际的流变行为，并且能表征触变性流体的流变特性在整
个剪切速率范围内表观粘度的变化规律，在理论估算与
实验验证的基础上，我们引用能适应更广泛剪切速率范
围的Cross流变模型，如下所示[7]：
(η－η∞)/(η0－η∞)=1/[1+(kγ)m] (2)
式中η0和η∞分别为极低和极高剪切速率时粘度的
渐进值，k为具有时间量纲的常数，m为无量纲常数，
反映流体非牛顿性的强弱。Cross四参数流变模型在一
定条件下可还原为幂律模型和宾汉模型，又能得到零剪
切速率和极大剪切速率下流体粘度，有利于了解流体的
微观结构的变化[7]。用Cross 方程对图1～3的粉团流变
曲线进行拟合，得出如表1所示的粉团在不同加工条件
下的流变本构方程及其参数。零剪切速率粘度能预示粉
团屈服应力的强与弱，也就能够说明粉团搅拌启动过程
中克服启动阻力所需功的大小，这将为粉团搅拌系统的
设计提供有力的参考。无穷剪切速率时的粘度表征粉团
稀化过程可能达到的最低限度，无穷剪切速率时的粘度
越小，则粉团的稀化程度越显著，这将为粉团通过剪
切梯度场降低粘度提供理论依据，有助于实现粉团降粘
增流的目的。但Cross模型不足之处是，如用拟合所得
的Cross本构方程估算输送粉团和漏粉的压力损失，不
仅使计算复杂，而且由于拟合区间大，相对来说，其
精确性则不如幂律模型方程，所以要想对流体的剪切-
稀化现象进行精确的描述可能要结合几种理论，并且要
依据具体情况而定。
2.2.3Herschel-Bulkley方程
对于复杂的绿豆淀粉粉团，从上表发现，用Cross
模型拟合所有的粉团流变比用幂律模型精度高，但对于
有些条件下的粉团滞后下行曲线，用Herschel-Bulkley模
型(见式1-3)更为适合。
τ =τy+kγn (3)
式中，τy为屈服应力(Pa)，k为稠度系数(Pa·sn)，
条件 粉团 τy(Pa)k(Pa·sn) n 标准误差
不同 47%下 4.32 0.047 1.60 1.40
水分 50%下 3.58 0.046 1.50 3.38
含量 53%下 0.66 0.63 0.78 5.14
0%上(0.01～65s-1) 0.37 0.21 1.98 2.87不同
上 (65～ 00s-1) 85.192.5E21－10.2240.85
淀粉
下(0～500s-1) 0.22 0.087 1.17 3.62
糊含
12%下 1.13 0.023 1.39 4.94 量
24%下 4.32 0.047 1.60 1.40
温度 40℃下 4.32 0.047 1.60 1.40
表2 绿豆淀粉粉团部分流变曲线的Herschel-Bulkley模型参数及其
拟合情况
Table 2 Parameters of a part of rheological curves of mung
bean starch dough at various condition estimated by a Herschel-
Bulkley equation
注：上：上行线；下：下行线。
n为流态特征指数，无因次。也就是说这些条件下粉团
一旦超过屈服应力后发生的流动与幂律流体更相似。
2
1
0
-1
-2 -1 0 1 2 3
mbs 2.2.1, Steady state flow step 1
mbs 2.2.1, Steady state flow step 2
l
o
g

[
粘
度

(
P
a
·
s
)
]
log[剪切速率(1/s)]
图5 绿豆淀粉粉浆的粘度变化对数图
Fig.5 Variation of viscosity with shear rate in log of mung bean
starch slurry
表2是绿豆淀粉粉团部分下行触变曲线的Herschel-
Bulkley模型参数及其拟合情况。可以看出，下行线适
合Herschel-Bulkley模型的这些粉团都有一个共同点：(1)
都是在最佳温度(40℃)下测定；(2)含水量不低于一个较好
粉团的充足含水量(47%)；(3)含淀粉糊的量不高于一个较
好粉团的充足含淀粉糊量(24%)；(4)都只有很小的屈服应
力。说明淀粉糊含量越低、水分含量较高的粉团的流
变特性是在经过递增剪切后，屈服应力降低，更容易
使原来破坏的的内部结构得以恢复，因而滞后环接近闭
合。而淀粉糊含量越高、水分含量较低的粉团则在经
过递增剪切后，由于淀粉糊的粘稠性和较少的水分润滑
流动，原来破坏的的内部结构恢复较慢，因而滞后曲
线呈明显的开口型。所以生产中应避免使用淀粉糊含量
太高、水分含量较低的粉团。
用Herschel-Bulkley模型来考察生淀粉浆的流变特性
105※基础研究 食品科学 2006, Vol. 27, No. 09
图7 绿豆淀粉颗粒形貌图(×640倍)
Fig.7 Micrograph of mung bean starch granules
(× 640 multiple)
12
10
8
6
4
2
0
0.010.1 1 101001000
分
布
(
%
)
颗粒粒径(μm)
图8 绿豆淀粉颗粒粒径分布图
Fig.8 Particle size distribution of mung bean starch granules
使颗粒作无规则的取向，这两个相反作用的结果使颗
粒与流线成一定的取向。流场的速度梯度越大，颗粒
定向的机会越大。而定向的结果往往使淀粉颗粒沿流
动方向排列，与粉团流动方向趋于一致，这当然会降
低颗粒对粉团流动的干扰。剪切速率越大，定向排列
越整齐，流动阻力就越小。同时，在高剪切速率下，
原来颗粒与颗粒间，颗粒与淀粉糊之间形成的某种松
散结构被削弱，乃至被破坏，颗粒聚集体也被不断细
分，颗粒持久重排，随着剪切速率的增加，被淀粉
糊包裹的淀粉颗粒被分割开，于是粘度降到极小值。
在极大剪切速率下表观粘度趋于一常数。因此，当粉
团受到剪切梯度场作用时，其表观粘度将随剪切速率
的增加而减少，这种粘度下降的趋势延续到剪切速率
(γ)改变好多个数量级，而且高剪切速率下的粘度可比
低剪切速率下的粘度小好几个数量级。粉团的这种非牛
顿性在粉丝生产中对漏粉成型具有很重要的意义，因为
淀粉粉团的粘度降低可以使漏粉变得更容易，打锤敲动
时的能耗减少。
2.3.2纯淀粉粉浆团的流变机理
更具有典型性。图5是淀粉糊含量为0%的纯生淀粉浆
团(含水量50%)的流变曲线图。从图中可以看出，纯淀
粉浆团的流变规律与淀粉粉团不同，虽然它也是触变性
流体，但显示的是具有屈服应力的闭环，上行线和下
行线用Cross模型拟合精度不高，而用Herschel- Bulkley
模型(见式3)更为适合。拟合情况见表2。很显然，纯
生淀粉浆团同样属塑性流体，在静止状态下，它的行
为类似固体，只有当施加的应力大于淀粉浆团的屈服应
力时，淀粉浆团才会流动，一旦流动，则典型的胀塑
性流体的流动特征体。刚开始剪切时，有屈服应力(τ
y=0.3685Pa)；当剪切速率在1s-1以下时，其粘度下降；
当剪切速率在1～65s-1范围时，其粘度又上升，是典型
的胀塑性流体(n=1.982)；当剪切速率在65s-1以上时，其
粘度迅速下降。当剪切速率在500～0s-1范围时，其粘
度缓缓上升，属典型的Herschel-Bulkley流体。
2.3机理分析与讨论
2.3.1含淀粉糊的淀粉粉团流变机理
从图 7可知，绿豆淀粉颗粒呈单粒，整齐度较
高，呈椭圆形或圆球形。由这些不对称的且大小不同
的质点颗粒构成的流体必然偏离牛顿流体规律。图6
是椭球体在速度梯度场中的受力情况[ 7 ]，很容易看
出，颗粒的长轴与流线不平行时会受到一个转矩的作
用，促使其长轴与流线平行定向，但分子布朗运动又
从图 8可知，绿豆淀粉颗粒的上限粒径D(0.9)为
43.39μm，下限粒径D(0.1)为11.06μm，平均粒径D(0.5)为
21.62μm。正是由于生淀粉浆团内存在各种粒径大小颗
粒，在大颗粒之间的间隙有小颗粒的填充，较光滑的
颗粒相互间表面没有附着力，它们的接触是相对光滑且
处于致密整齐充填状态，致使浆团结构紧密，需克服
屈服阻力才能流动。水作为分散介质，则以增塑剂的
形式充满于生淀粉颗粒间隙。又因为生淀粉浆团内存在
各种形状的近似圆形的淀粉颗粒，当浆团受到外部剪切
应力时，这些近似圆形的淀粉颗粒在水分的润滑下得以
流动，致使淀粉浆团呈现流动性。当施加应力较小时，
由于水的滑动和流动，纯生淀粉浆团表现出的粘性阻力
2006, Vol. 27, No. 09 食品科学 ※基础研究106
较小；随着剪切速率增加，剪切应力加大，处于致密
排列的淀粉颗粒就会被搅乱，成为混乱排列结构。这
时原来间隙的水分也随着颗粒的混乱移动而被挤走，颗
粒间没有了水层的润滑作用，因而粘性阻力增加，变
得难以搅动，即“剪切增稠”。因为颗粒在强烈的剪
切作用下成为混乱排列结构，引起外观体积增加，也称
为“胀容现象[8]”。当剪切速率继续快速加大，整个粉
浆体系的密集结构全部被破坏，成为松散结构，粘度迅
速下降，变得没有规律，所以在剪切速率65～500s-1范
围时，没有任何流变模型能很好的拟合纯生淀粉浆团的
流变特性，即使是Herschel-Bulkley模型，其拟合精度
也不高。当剪切速率逐渐下降时，体系内的淀粉颗粒
开始重新排列，水分开始重新渗入颗粒间隙充当润滑
剂，使淀粉浆团又能流动，其粘度有所下降。当剪切
速率继续下降时，由于剪切应力逐渐小到不足以使恢复
了致密排列的粉浆团流动，所以粘性阻力又继续上升，
直至恢复到初始状态。
粉团和纯淀粉浆滞后现象是由于生淀粉颗粒在淀
粉糊或纯水中整齐排列而形成网格结构，当剪切速
率由小变大时，在一定的剪切速率下对体系内部整
齐的网格结构有一定的拆散度，拆散与恢复存在一
定的平衡。随着剪切速率的增大，拆散程度加大，
这一网格结构逐渐被破坏拆散，出现剪切变稀现
象；当剪切速率逐渐降低时，结构的恢复速率在短
时间内不能完全跟上拆散速率，粘性变化曲线不能
回复到原来曲线，形成滞后环，出现触变性。淀粉
糊含量越大，水分含量越少，由于淀粉糊的粘稠性
和较少水的润滑，使得体系内部结构难以恢复到原
来的排列状态或恢复较慢，呈现面积较大滞后环或
开口形滞后回路。
3 结 论
3.1从各种不同的粉团流变实验的流变曲线图，得出
含水量47%，含淀粉糊量24%的粉团在温度为40℃，剪
切速率在10～100s-1范围内最适合绿豆粉丝生产中淀粉粉
团的搅拌、输送和漏粉垂丝。
3.2绿豆淀粉粉团是由淀粉糊和生淀粉浆组成的复合流
体，它有更为复杂的触变粘流性，用简单的幂律方程
已不能满足任何条件下粉团流变曲线的变化规律，而引
用Cross模型和Herschel-Bulkley模型共同来描述粉团的
流变特性，并以此作为绿豆淀粉粉团的流变状态方程。
3.3对绿豆淀粉粉团和纯生淀粉浆团的流变机理用颗粒
在流场中的取向理论、胀容现象和触变流动现象进行了
探讨。
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信 息
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德国科学家新观点——蜂蜜疗伤优于抗生素
德国波恩大学的医学专家在实验中发现，蜂蜜治疗某些创伤的疗效优于许多现代抗生素。专家解释说，
蜜蜂会产生一种叫做葡萄糖氧化酶的酶，这种酶能确保蜂蜜中含有少量的杀菌剂过氧化氢。
目前，德国已有24所医院使用蜂蜜医治创伤，通常伤口在一周内就能愈合。实验还发现，一些受多
种抗药性细菌感染、数年难以愈合的伤口，用“医用蜂蜜”医治，数周内就愈合了。