CN101929933B - 一种干米线的力学质地特性的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种干米线的力学质地特性的测定方法，属于食品物料物性力学检测领域。采用如下步骤：将一定规格的干米线试样分别置于静压头和动压头之间，起动加载测量装置，动压头在加载测量装置动臂的带动下对干米线试样进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头加载过程的试样的轴向位移量和施加的载荷由加载测量装置自动记录并存储，一个试样测试结束后加载测量装置给出轴向位移量Δl与载荷P的关系试验曲线；从试验曲线中提取规定的干米线端部轴向位移量Δl及其对应的载荷P，通过计算和评价得出于米线弹性模量和弯曲折断率。本发明基于压杆后屈曲的大挠度理论，建立了干米线弹性模量和弯曲折断率测定方法。

Description

一种干米线的力学质地特性的测定方法

技术领域

本发明属于食品物料物性力学检测领域，涉及一种干米线的力学质地特性的测定方法，尤其涉及干米线的弯曲折断率和弹性模量的测定方法。 

背景技术

干米线又称米粉干或干米粉丝，是以大米为主要原料加工而成的一种截面为矩形或圆形的细条状米制品，也是我国南方人民群众喜爱的传统米制品，具有粉条韧，不易断、柔软细腻、口感爽滑等特点。弯曲折断率、弹性模量是干米线品质评价最基本的力学特性指标，是表征干米线的组分和加工工艺及质量的综合评定的指标，是判断干米线内在质量的评价指标，然而目前还没有干米线的国家标准、行业标准，只有湖南、广西、江西等地的地方标准。现行的干米线地方标准中，江西省地方标准(米粉干，DB36/T322-1998)评价体系相对比较全面，但力学特性指标仅仅列出弯曲折断率，而未将弹性模量纳入评价指标体系。此外，该标准在弯曲折断率检测方法方面，仍参考面条已淘汰的行业标准(LS74-82)中弯曲折断率检测方法，即用干米线弯曲弧高与长度的比值，而且仅仅规定了直径1.4mm以下干米线弯曲弧高比长小于1.8比10折断，即为弯曲折断条；缺失直径1.4mm以上干米线弯曲弧高比长的规定值和干米线试样的长度规定，干米线试样长度对其弯曲能力影响很大。因此，本发明的干米线力学质地测定方法具有现实意义；为干米线力学质地评价建立科学的仪器测定方法，提高检测的技术含量；为其生产加工及品质评价奠定了基础。目前，国内外未见相关文献报道。 

发明内容

本发明的目的是为了解决目前干米线弯曲折断率检测方法不科学，弹性模量测定方法缺失等不足，提供了一种简单易操作的基于压杆后屈曲的干米线弯曲折断率和弹性模量测定方法。 

本发明测定方法采用的技术方案是采用如下步骤：取一定根数的干米线，截成规定的长度，分别置于静压头和动压头之间；起动加载测量装置，动压头在加载测量装置动臂带动下对干米线进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头加载过程的试样的端部轴向位移量和施加的载荷由加载测量装置自动记录并存储，一个试样测试结束后加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系试验曲线(如说明书附图1所示)；动压头的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量应大于根据干米线试样长度而规定的弯曲折断的端 部轴向位移量值(即临界值)(临界值所对应的端部转角为θ_o)，即应大于弯曲折断的临界值；从试验曲线中提取弹性模量计算规定的干米线端部轴向位移量Δl所对应的载荷P，通过计算得出干米线弹性模量。具体计算如下： 

干米线轴向压弯试验弹性模量计算公式： 

$E=\frac{16P{l}^2}{\mathrm{\π}{\left(F(\frac{\mathrm{\π}}{2},\mathrm{\α})\right)}^2{d}^4}\×{10}^6$

其中，E为干米线弹性模量(N/m²)，P为某端部轴向位移量Δl(端部转角θ_o)的屈曲压力(N)，l为干米线长度(mm)，d为干米线直径(mm)， 

为椭圆积分值(与干米线端部转角θ_o对应的值) 

弯曲折断评价是按照是否达到干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量(即临界值)进行判别的；在试验时，当干米线试样端部轴向位移量未达到规定值而折断，即为弯曲折断条，在试验曲线中表现为在端部轴向位移量规定值之前载荷P为零，因此，从规定的试样总数所对应的试验曲线组中提取临界值之前载荷P为零的试验曲线的根数，即为试样弯曲折断条根数；弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。具体计算如下：干米线弯曲折断率评定方法和计算公式： 

本发明基于压杆后屈曲的大挠度理论，建立了基于压杆后屈曲法的干米线弹性模量测定方法和计算方法，建立了干米线弯曲折断率测定方法和评价方法，用于评价干米线的力学质地特性。 

本发明具有以下优越性： 

1、试验过程简便，不需要添加新设备，可以直接利用现有的食品力学物性测试仪或具有位移和力测定模式的其它加载设备； 

2、干米线原料长度不受限制，干米线试样长度一般控制在100-180mm； 

3、避免了现有技术中三点弯曲测定时，干米线自重、不平整的影响以及变形长度变化和中点挠度设定的困难。 

4、避免了现有技术中拉伸试验时，由于干米线试样夹持中应力集中而需要对在测试有效长度区域作等宽减小处理的困难。 

5、避免了现有技术中干米线弯曲折断率测定方法的不合理、不科学和评价指标的缺失。 

6、一次试验可以得出于米线的两个力学质地参数。 

7、由于干米线后屈曲压力比较稳定，因此，测试精度更高，测量更科学。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

图1为长度100mm(直径≥1.4mm)的干米线轴向压弯试验中轴向位移量与载荷关系的曲线，其中轴向位移量0.76mm处载荷为弹性模量计算载荷；轴向位移量1.50mm处为弯曲折断率评定规定的轴向位移量值(即临界值)，本图中试样在临界值之前未折断，载荷不等于零；而该试样折断发生在5.1mm处，此时载荷为零。 

图2是本发明的干米线力学质地测定时的加载测量装置结构示意图，其中1为底座、2为静压头、3为干米线(试样)、4为动压头、5为力传感器、6为加载测量装置动臂，θo即端部转角为干米线端部切线与两端部连线之间的夹角。 

具体实施方式

将干米线制成一定规格的干米线试样3分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量应大于由干米线长度和设定的端部转角所对应的轴向位移量所确定的值；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线(简称试验曲线)(如图1所示)，从试验曲线中提取规定的干米线端部轴向位移量Δl及其对应的载荷P，通过计算得出干米线弹性模量。 

干米线轴向压弯试验弹性模量计算公式： 

$E=\frac{16P{l}^2}{\mathrm{\π}{\left(F(\frac{\mathrm{\π}}{2},\mathrm{\α})\right)}^2{d}^4}\×{10}^6$

其中，E为干米线弹性模量(N/m²)， 

P为某端部轴向位移量Δl(端部转角θ_o)的屈曲压力(N)， 

l为干米线长度(mm)， 

d为干米线直径(mm)， 

为椭圆积分值(与干米线端部转角θ_o对应的值)，如干米线长度l为100mm，端部轴向位移量Δl为0.76mm(端部转角θ_o为10°)时， $F(\frac{\mathrm{\π}}{2},\mathrm{\α})=1.5738,$ 米线试样的长度为其他长度值时弹性模量计算评定用参数见表1。 

弯曲折断评价是按照是否达到干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量(即临界值)进行判别的；在试验时，当干米线试样端部轴向位移量未达到规定值而折断，即为弯曲折 断条，在试验曲线中表现为在端部轴向位移量规定值之前载荷P为零，因此，从规定的试样总数所对应的试验曲线组中提取临界值之前载荷P为零的试验曲线的根数，即为试样弯曲折断条根数；弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。具体计算如下：干米线弯曲折断率评定方法和计算公式： 

抽取平直粗细均匀的干米线20根，截成100mm，干米线直径1.4mm以下，端部轴向位移量Δl(端部转角θ_o)小于2.06mm(16.5°)折断；干米线直径1.4mm以上，端部轴向位移量Δl(端部转角θ_o)小于1.50mm(14°)折断；即为弯曲折断条。米线试样的长度为其他长度值时弯曲折断率评定方法用参数见表1。 

干米线弯曲折断率计算公式： 

表1其他长度时弹性模量计算和弯曲折断率评定用参数 

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

下面通过8个实施例对本发明再作详细说明： 

实施例1 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径＞1.4mm)20根，截成100mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量2mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为0.76mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20 根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值1.50mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例2 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径≤1.4mm)20根，截成100mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量2.5mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为0.76mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值2.06mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例3 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径＞1.4mm)20根，截成120mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量3mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为2.06mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值2.64mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例4 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径≤1.4mm)20根，截成120mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量4mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为2.06mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20 根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值3.62mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例5 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径＞1.4mm)20根，截成150mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量5.5mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为2.58mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值5.01mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例6 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径≤1.4mm)20根，截成150mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量7.5mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为2.58mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值7.09mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例7 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径＞1.4mm)20根，截成180mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量9mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为3.09mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20 根的平均值；根据干米线弯曲试验端部轴向位移量的规定值8.50mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

实施例8 

干米线3的弹性模量测定方法和弯曲折断率测定方法，随机抽取平直粗细均匀的干米线(直径≤1.4mm)20根，截成180mm分别置于静压头2和动压头4之间(如图2所示)；起动加载测量装置，动压头4在加载测量装置动臂6带动下对干米线试样3进行轴向压弯加载，使干米线发生轴向压弯变形，动压头轴向位移量和载荷由加载测量装置自动记录并存储；动压头4的速度为0.1mm/s，动压头工作的轴向位移量12.5mm；动压头4轴向位移量和载荷由加载测量装置给出轴向位移量与载荷的关系曲线，从关系曲线中提取干米线端部轴向位移量为3.09mm及其对应的载荷P，通过计算公式得出干米线弹性模量，最后计算20根的平均值；根据干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量值12.16mm判别弯曲折断的根数，弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率。 

Claims (2)

1.一种干米线的力学质地特性的测定方法，其特征是采用如下步骤计算干米线的弹性模量和弯曲折断率：A、将干米线制成一定规格的干米线试样(3)分别置于静压头(2)和动压头(4)之间，起动加载测量装置，动压头(4)在加载测量装置动臂(6)带动下对干米线试样(3)进行轴向压弯加载，使干米线(3)发生轴向压弯变形，动压头(4)加载过程的试样的轴向位移量和施加的载荷由加载测量装置自动记录并存储，一个试样测试结束后加载测量装置给出轴向位移量Δl与载荷P的关系试验曲线；

B、从试验曲线中提取规定的干米线端部轴向位移量Δl及其对应的载荷P，通过计算得出干米线弹性模量；计算公式如下：

$E=\frac{{16\mathrm{Pl}}^2}{\mathrm{\π}{\left(F(\frac{\mathrm{\π}}{2},\mathrm{\α})\right)}^2{d}^4}\×{10}^6$

其中：E为干米线弹性模量(N/m²)，

P为某端部轴向位移量Δl即端部转角θ_o时的屈曲压力(N)，

l为干米线长度(mm)，

d为干米线直径(mm)，

为与干米线端部转角θ_o对应的椭圆积分值；

C、弯曲折断评价是按照是否达到干米线弯曲折断试验规定的端部轴向位移量即临界值进行判别的；在试验时，当干米线试样端部轴向位移量未达到规定值而折断，即为弯曲折断条，在试验曲线中表现为在端部轴向位移量规定值之前载荷P为零，从规定的试样总数所对应的试验曲线组中提取临界值之前载荷P为零的试验曲线的根数，即为试样弯曲折断条根数；弯曲折断条根数与试验总根数之比的百分比为弯曲折断率；具体计算如下：

2.根据权利要求1所述的一种干米线的力学质地特性的测定方法，其特征是动压头(4)的速度为0.1mm/s，动压头(4)工作的轴向位移量应大于根据干米线试样长度而规定的弯曲折断的端部轴向位移量值即临界值。

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