炸面酱中的流变学原理

[摘要]

本文利用流变学原理分析了炸面酱的变形和运动特性。

[研究目的]

俗话说：“民以食为天。”食物的生产和制备在人类社会中占有重要的地位。炸
酱面是广大中国人（尤其是北方人）所喜闻乐见的食物之一，其主要原料炸面酱的制
备方法一直是食品工程界的热门课题。在炸面酱的制备过程中经常遇到的问题是面酱
过稠或者是面酱发生离析现象。利用流变学原理分析面酱过稠和面酱离析的机理，能
够为面酱的二次制备提供理论依据，对提高人民生活水平具有重要作用。

[实验材料]

北京王致和食品有限公司生产的王致和牌炸面酱一包 （500 克）
落杉矶阳春食品有限公司生产的阳春牌宽面一包 （500 克）
五花肉250克，切成小丁，加水淀粉少许充分搅拌
生姜少许，洗净切碎
蒜头两瓣，去皮切碎
大葱少许，洗净切成葱花
植物油少许
食用水少许

[实验仪器]

Brookfield DV-II数字粘度仪，采用LV-6探针，宽缝同轴圆柱装置。样品烧杯的
直径为75 mm，远大于探针直径的10 倍，满足宽缝同轴圆柱流变仪的要求。该粘度仪
事先利用已知粘度的标准流体校正，其精确度为 1 cps.

另备炒锅一个，炒铲一个，勺子一只，筷子一双，盘子两只，碗两只。

[实验与结果分析]

1 将面酱倒入碗中，静置一分钟，面酱并不向碗底流动，也无明显变形。此现象说明
该面酱具有较高的屈服应力(yield strength)。

2 利用筷子充分搅拌面酱，开始的时候感觉搅拌比较困难，搅拌相当时间后感觉有所
改善。停止搅拌一段时间后重新开始搅拌，同样是开始的时候比较困难，经过一段
时间以后有所改善。此现象说明该面酱是剪切变稀(shear thinning)流体。在剪切
力的作用下，其表观粘度(apparent viscosity)变小，剪切力撤去以后，其表观粘
度又恢复到原来的水平。

3 利用Brookfield DV-II数字粘度仪分别测定在探针转动速率为1.5，3, 6, 12, 30
和60 RPM (转/分钟)时探针所承受的力矩。根据粘度仪厂家推荐的公式求得探针表
面处的剪切率和剪切力。在直角坐标系上做出剪切力/ 剪切率图形并做一次直线拟
合， 该直线的斜率为面酱的塑性粘度(plastic viscosity)，该直线与剪切力轴的
交点为面酱的屈服应力。本实验重复三次，取三次的平均值作为实验结果，得出面
酱的屈服应力为15 Pa，塑性粘度为 1.2 Pa.s。

4 利用以上实验结果，反算出面酱在不同剪切率下的表观粘度，在直角坐标系上做出
表观粘度/ 剪切率图形。从图形上可以看出该面酱是剪切变稀流体。但是在剪切率
不大的情况下，剪切变稀的幅度不大，可以近似地认为是宾汉姆(Bingham)流体。

5 往面酱中加少量水，利用筷子充分搅拌。可以发现剪切变稀现象依然存在。利用粘
度仪进行测定可以发现面酱的屈服应力和塑性粘度均有大幅度下降。观察搅拌后的
面酱，可以发现面酱和水充分混合没有发生离析现象，因此可以认为该面酱是亲水
(hydrophilic)的。由于水是牛顿流体，其屈服应力为0，塑性粘度为0.001 pa.s，
均远小于面酱的相对应参数，因此混合流体的屈服应力和塑性粘度均小于面酱的相
应参数。

6 取部分面酱进一步加水搅拌，然后利用粘度仪测定其流变特性。可以发现，随着掺
水量的增大，面酱的屈服应力不断降低，塑性粘度同时有小幅度的降低。当面酱被
充分稀释以后，其流变特性近似于牛顿流体，即屈服应力为0 ，表观粘度为恒定。

7 根据第6 步的经验，加适量水于剩余的面酱中并充分搅拌。此时的面酱应具有充分
的流动性但又没有离析现象出现。

8 点火，坐锅。等锅热以后加入使用油，中火烧滚，然后加入生姜和蒜头。等有姜的
香味散发出来以后改为大火，将五花肉倒入锅中，利用炒铲充分搅拌。当肉完全变
色以后马上加入葱花，用炒铲搅拌三次，然后倒入面酱。改为中火，当面酱开始冒
泡时熄火，将面酱盛入盘中。

9 用大火烧开水一锅，水滚以后改为中火，将面条倒入滚水中煮三分钟，然后盛在盘
中备用。

10 在碗中取面条适量，加面酱适量，充分搅拌以后食用。 成功的面酱应该具有良好
的流动性，能够充分润湿面条但又不发生离析。

[结论]

1 实验中所用的面酱原酱表观粘度很大，具有很高的屈服应力和塑性粘度，具有剪切
变稀流体的特性，但是可以被近似为宾汉姆流体。

2 该面酱为亲水性流体。

3 该面酱充分稀释以后表现为牛顿流体。

[参考文献]

1 XXX编，XXX菜谱，XXX出版社，XXX年
2 水母情话第X次灌水大会论文集，XXX年X月
3 水母情话第Y次灌水大会论文集，YYY年Y月
4 水母情话第Z次灌水大会论文集，ZZZ年Z月