拟塑性流体

拟塑性流体，又称假塑性流体，是一种重要的稳定的非牛顿流体。它不具有屈服剪应力。当切应力或切变率增高时，粘度降低，称为剪切稀化，这种流变性称为拟塑性，大多数高分子材料和高分子溶液具有这种流变行为。^[1]

具有拟塑性特性的流体如高分子溶液或融体如橡胶、醋酸纤维素以及凝汽油剂；悬浮液如颜料、纸浆、洁净剂的泥浆；生物液如血液、发酵液以及食品工业中的淀粉糊等。

拟塑性流体的流动特性为：

式中，K为稠度系数，n为流动特性指数。K和n是与流体性质有关的经验常数。K是液体稠度的量度，K越大，液体越粘稠。n值小于1，是非牛顿性的量度，n与1相差越多，则非牛顿行为越显著。^[2]

上式若以对作图，应有直线关系，据此可以求出K和n。拟塑性流体曲线经过原点，没有屈服值，即只要稍微加上切应力就发生流动。

随着切应力的增大，切变速率以越来越大的速度增加，物系的粘度随着切变速率的增大而越来越小，这种现象称为“剪切稀化现象”。

具有拟塑性流动性质的液体食品大多含有高分子的胶体粒子，这些粒子多由链状高分子构成，在静止或低流速时，相互钩挂缠结，粘度较大，显得粘稠。但当流速增大时，也就是由于流层之间剪切应力的作用，使比较散乱的链状粒子滚动旋转收缩成团，减少了互相的钩挂，这就出现了剪切稀化的现象。

一些研究表明，剪切稀化的程度与分子链的长短和线型有关，直链高聚物分子形成剪切变稀的拟塑性溶液，一般来说相对分子质量越高，拟塑性越大。

食品科学中，发黏材料是黏稠和难于吞咽的。大部分液态食品0<n<1，都是拟塑性液体。n值越小，随着流速的增加，粘滞阻力增加相对越慢。这时因为n越小，液体内部构造越弱，随着剪切流速的增大，其内部分子结合而形成的阻力由于构造破坏而减少。当流速对内部构造没有影响时，n=1，这就是理想的牛顿流体。

许多高分子化合物如羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PANa）、藻蛋白酸钠、黄原胶等水溶液是拟塑性流体。许多丝状菌如青霉菌、曲霉菌、链霉菌等的培养液，一些生产多糖的微生物发酵液中含有微生物分泌的多糖、高浓度的植物细胞、酵母悬浮液等都表现出拟塑性流动特性。^[2]