农业物料学-第一二章

ThePhysicalPropertiesofAgriculturalMaterials农业物料学马云海课程考核课程讲授：课堂讲授+部分实验课程要求：基本理论及应用、测试原理与方法课程考核：平时成绩（30%）考试成绩（70%）参考书目：《农业物料学》，周祖锷主编，农业出版社，1995《农业物料流变学》，杨明韶，农业出版社，2010《食品物性学》，李云飞等，中国轻工业出版社，2011农业物料：是指农业生产、加工和处理的对象，包括动、植物物料及其半成品和成品，以及土壤、化肥、农药等有生命物料和无生命物料。如：谷物、种子、果蔬、禽、蛋、奶、油、烟、茶等。第一章绪论农业物料的性质组织结构物料的物理特性活体的生理活动物料的生物生理特性材料的组成成分物料的化学特性绪论农业物料学是随着农业工程发展的需要而在近几十年内形成的一门新学科，是运用近代物理学理论、技术和方法，研究农业物料物理性质以及各个物理因子和生物物料相互作用的一门边缘学科，是物理学、工程学科和生物学各学科间的桥梁，也是农业工程学科的基础，在农产品加工、农机工程及食品工程中应用广泛。农业物料学：主要研究农业物料中各种带有共性的物理特性，为各种机械和系统如生产、处理、加工、贮藏、包装、运输和质量检验等提供合理和可靠的设计依据和检验标准。物料的基本物理特征（形状、尺寸、体积、密度、孔隙率、表面积、比表面积、含水率等物理参数）固体物料的流变特性（应力—应变—时间关系及本构方程）液体物料的流动特性（不同流体的粘度及其测量）物料的流体动力学物性（流体阻力、临界速度）散粒物料的力学物性（摩擦特性、流动特性、料仓压力）农业物料的热学特性（热学特性及其测定）农业物料的光学特性（反射、透光、延迟发光特性及应用）农业物料的电学特性（介电特性、静电特性）农业物料学的主要研究内容物料的基本物理特征

包括物料的形状、尺寸、体积、密度、孔隙率、表面积、比表面积和含水量。例如，在分析水果冷却曲线，用气力法从种子或谷粒中分离夹杂物；用气流或水流输送农业物料时都必须首先了解物料的形状和尺寸。在干草的干燥和贮存、青贮的机械压缩；颗粒饲料和草饼的稳定性研究以及物料成熟度和质量分析中均需要测定物料的密度。在气流和热流研究中常常要用到孔隙率、比表面积等数据。在研究植物—土壤—水的相互关系；确定农药和杀菌剂应用次数及残留物消除等都要了解物料的表面积。水果包装分级粮食气流输送喷洒农药2、农业物料的流变特性农业物料的流变特性是研究物料在外力作用下产生的变形和流动。对于农业物料大多是粘弹性体，所以往往要研究外力、形变和时间三者之间的关系。谷物和种子在仓中的强度、水果和蔬菜在长距离运输时受静态和动态的作用力而可能造成的破坏等都是与物料流变特性有关。通过对物料流变特性的研究，可为各种机械和设备的设计提供有用的设什依据，并可大大地减少物料的机械损伤和提高最后产品的质量。农业物料流变特性又为农产品的质地优劣评定提供了科学的方法，克服了主观评定中不可避免的片面性和主观性。3、农业物料的流体动力学特性农产品的装运和加工过程中经常将空气或水作为一种运载体，用以输送产品或分离夹杂物。用水流输送水果和蔬菜等一类农产品在生产中已得到日益广泛的应用，这是一种比较经济、对物料损伤较小的方法。农业物料流体动力学特性是研究物料和流体的相互作用；物料在流体中运动时的阻力和速度以及提供农产品流体动力学特性的基本数据。分选水力输送4、散粒物料的力学特性在农业机械、加工机械和其它设备中经常需要处理各种散粒物料。所谓散粒物料是指由大量的尺寸大致相同的颗粒所组成的群体，如谷粒、颗粒饲料等。它们的力学牲质如休止角、内摩擦角、最大稳定角以及在各种材料表面上的动、静摩擦系数等将直接影响这些设备的设计参数。因此，为了保证这些设备（如谷仓）有足够的强度并能使物料在这些设备中畅快地流动，必须了解物料的这些基本的力学性质。粮仓茶叶平捻机拣梗机小麦螺旋输送机5、农业物料的热学特性

以植物和动物为原料的许多农产品，在销售到消费者之前将经受到各种类型的热加工。热加工包括加热、冷却、干燥和冷冻等。产品温度改变在很大程度上是与它本身的热特性有关。

对苜蓿和红三叶草等硬种子可应用适当的热处理使其变得容易渗透水分。将这些种子在温度为104℃下加热4分钟，可使硬种子数量大约减少了80%。在对种子进行热处理时，它的比热是一个重要的物理特性。如果热处理时超出了种子允许的极限温度和加热时间则它的发芽率和生长力将会受到影响。

谷物洪干塔谷物干燥机冷冻草莓6、农业物料的光学特性

目前，农产品的光的透过和反射特性已用于电子分选和分级、成熟度和表面颜色测定以及研究水果和蔬菜的内部特性。以物料的光透过特性和光吸收为基础的方法已用于测定番茄内部颜色、小麦黑穗含量、水果成熟度、马铃薯内都变色、鸡蛋内的血点、苹果的水核、种子含水量、樱桃的烫伤和玉米损伤等。光的反射特性可用于分级和分离夹杂物例如，马铃薯和土块的反射能力差异较大，因此可根据光反射率的不同将两种物料分开。对柠檬的光反射率曲线研究表明，在水果成熟的各个时期其反射率有不同的变化，已根据这个特性研制了颜色分选机。

电子分选机大小颜色及形状分选水果测试贴纸标签变色分辨水果成熟度7、农业物料的电学特性

农产品的一些电特性如电导性、电阻、电容和介电常数等在加工过程中是重要的物理特性。电阻和电导已被广泛地用于表征生物组织的导电性，也反映了生物体生命力的大小。电导和电容已用于谷物含水量测定。电阻法已用于精确地测定棉花纤维长度分布以及羊毛的细密度。生物物料的电阻值可用来检验诸如果实成熟度；选用抗寒性嫁接材料等。桃子的阻抗随成熟度提高而增大，在完全成熟时果肉阻抗达最大值，随之又逐惭下降。利用该特性研制的桃子成熟度检测仪要比用果实大小和色泽方法检验不仅更可靠，而且可为果实的收获和贮藏设备直接提供成熟度的定量指标。

糖度计核子密度含水量测定仪油水分离器根据胡萝卜个体的重心位置，发明了胡萝卜自动定向排料装置。利用谷物种子的长度特征发明了窝眼选粮筒；利用桃子的外形特征，确定了桃子加工中的定向方法。通过对物料流变特性的研究，可为各种机械和设备的设计提供有用的设什依据，并可大大地减少物料的机械损伤和提高最后产品的质量。农产品的装运和加工过程中经常将空气或水作为一种运载体，用以输送产品或分离夹杂物。用水流输送水果和蔬菜等一类农产品在生产中已得到日益广泛的应用，这是一种比较经济、对物料损伤较小的方法对小麦，玉米和豆类作物种子进行热处理是促进其发芽的一种很有效的方法。静电分离原理已用于分离和精选种子，特别是对于小粒种子有明显效果。静电分离可选出高电阻、高电容的种子，而这佯的种子一般都是成熟度高，生命力强的种子。农业物料的物理性质在农业工程中的应用第二章基本物理参数第一节形状和尺寸第二节密度及测量第三节孔隙率第四节表面积和比表面积第五节水分和活性第一节形状和尺寸一、图形比较法(chartedstandards)二、类似几何体表示法(resemblance)三、形状指数(shapeindex)四、轴向尺寸(axialdimensions)五、粒径(particledimension)六、曲率半径(radius)

图形比较法是将物料的纵剖面和横剖面的形状绘制成图并和标准图形进行比较，以确定物料的形状。这种方法适用于较大的物料，如水果和蔬菜等。上图是苹果和桃子的标准图形。

圆形——接近于球体；扁圆形——柄端和顶端是扁平的；长椭圆——垂直直径大于水平直径；圆锥形——朝顶端方向其尺寸逐渐变小；卵形——鸡蛋形且柄端处较宽；歪斜形——连接柄端和顶端的轴线是倾斜的；倒卵形——倒转的卵形，椭圆形——接近于椭球体；平头形——顶端和柄端两处是方形或扁平的；不对称——两半大小不相等；规则——横剖面内其形状类似于圆；不规则——形状不规则与圆相比差异较大；肋状——在横剖面内其边是角形的。一、图形比较法ShapeDescriptionRound（圆形）

-approachingspheroid0blate（扁圆形）

-flattenedatthestemendandapex0blong（长圆形）

-verticaldiametergreaterthanthehorizontaldiameterConic（圆锥形）

-taperedtowardtheapexOvate（卵形）

-egg-shapedandbroadatthestemendOblique(lopsided)（歪斜形）

-axisconnectingstemandapexslantedObovate（倒卵形）

-invertedovateElliptical（椭圆形）

-approachingellipsoidTruncate（平头形）

-havingbothendssquaredorflattenedUnequal（不对称）

-one-halflargerthantheotherRibbed（肋形）

-incrosssection,sidesaremoreorlessangularRegular（规则）

-horizontalsectionapproachesacircleIrregular（不规则)-horizontalcrosssectiondepartsmateriallyfromacircle将物料的纵剖面和横剖面的形状与标准图形相比较以确定其形状二、类似几何体表示法如物料的形状和球体、立方体、圆往体等一类规则几何体相类似时，则可用相类似几何体来表示物料的形状和尺寸。

1.长球体，它是由椭圆绕其长轴旋转时形成，如柠檬、哈密瓜等。

2.扁球体，它是由椭圆绕其短轴旋转时形成的，如葡萄、柚等。

3.截头正圆锥体或圆柱体，如胡萝卜和黄瓜等。

判别形状以后，它的体积和表面积可以用相应的公式计算．体积和表面积按公式估算后，用实验方法确定物体的实际体积和表面积。求出计算值和实测值之间的比例系数，从而确定各种农产品典型形状的校正系数。哈密瓜柚胡萝卜二、类似几何体表示法利用实验方法确定实际体积和表面积后,计算实际值与计算值间的比例系数,从而确定典型形状的校正系数根据物料形状，用相似几何体表示，利用其计算公式计算物料的体积和表面积1、圆度(roundness)：表示物体角棱的锐度，可表明物体在投影面内的实际形状与圆形之间的差异。三、形状指数

2、球度(sphericity)：表示物体实际形状和球体间的差异程度。3、形状系数(shapefactor)：表示物体实际形状与基准形状，如球体和圆等的接近程度。是把物体的实际形状和基本形状，如球体，圆等，进行比较的一个物理量Rr—圆度比R—与物体投影面积相等的圆的半径r—物体投影面积中最小锐角处的曲率半径此处的投影面为最大投影面圆度比(roundnessratio)1、圆度(roundness)Rd—圆度Ap—物体在自然静止位置时的最大投影面积Ac

—Ap的最小外接圆面积r—物体各棱角处的曲率半径R—最大内切圆半径N—相加的棱角总数2、球度(sphericity)Sp—球度de—与实际物体体积相等的球体的直径dc—实际物体最小外接球直径或物体的最大直径di—物体最大投影面中的最大内切圆直径dc—物体最大投影面中的最小外接圆直径a,b,c—三维轴向尺寸（长度、宽度、厚度）四、形状系数A1、A2、A3

—物体在三个垂直平面内的投影面积Ac—平均投影面积—形状系数凸状物料根据K或值可判别物料形状与球体间的差异。该法适用于形状规则的较大物料。三轴投影物体平均投影面积与体积关系物料的平均投影面积和体积之间的关系五、轴向尺寸采用照片放大器或投影设备反映物料外形轮廓。物料的三维尺寸分别用a、b、c表示。三轴两两垂直但不一定相交。尺寸、形状密不可分。根据三个轴向尺寸不同，物料有不同的形状。当a＞b＞c，三个轴向尺寸不等时，谷粒呈扁长形，如小麦等；当a＞b＝C，宽度和厚度相等，但小于长度，谷粒呈圆柱形，如蚕豆等；当a=b＞c，长度和宽度相等但大于厚度，谷粒呈扁圆形，如扁豆等，当a=b=c，三个轴向尺寸相等，谷粒呈球形，如大豆和豌豆等。小麦蚕豆绿豆燕麦扁豆棉籽菜豆豌豆玉米大豆荞麦六、粒径粒径：颗粒的直径、大小或尺寸，用于表示粒状、粉状物料的形状和尺寸（单个颗粒的粒径或由不同尺寸粒子组成的粒子群的平均粒径）。

单一粒径

平均粒径粒径的测试：当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体（或其组合）最相近时，就把该球体的直径（或其组合）作为被测颗粒的等效粒径（或粒度分布）粒径的计算方法：

粗颗粒平均粒径细粉平均粒径粗颗粒与细粉的区别在于能否用人工将颗粒分拣开单一粒径定向径dg

，指粒子投影图上任意方向的最大距离。定向面积等分径dm，是指按一定方向将投影面积分割成二等分时的直线长度。平均粒径名

称

计

算

公

式

物

理

意

义

算术平均径

åå=nndd/1

单一粒径的算术平均径

几何平均径

nndddd/1212)(¢¢×¢=LL

n个粒径的n次方根

调和平均径

åå=)/(/3dnnd

各粒径的调和平均值

面积长度平均径

åå=ndndd/24

表面积总和除以直径的总和

体面积平均径

åå=235/ndndd

全部粒子的体积除以总表面积

重量平均径

åå=346/ndndd

重量等于总重量，数目等于总个数的等粒子粒径

平均表面积径

()2/127/åå=nndd

将总表面积除以总个数，取其平方根

平均体积径

()3/138/åå=nndd

将总体积除以总个数，取其立方根

比表面积径

)/(6sds×=g

由比表面积S计算的粒径

中

径

d50

粒径分布的累积值为50%时的粒径

多数径

dmod

粒径分布中频率最高的粒径

六、粒径粒径：描述单一颗粒的大小或整体颗粒粒径的平均水平粒度分布：各种大小不同的颗粒占颗粒总数的比例，可较全面地描述整体颗粒大小粒度分布曲线粒度（质量）累积分布曲线粒度（质量）频率分布曲线筛上分布曲线筛下分布曲线累积分布曲线、频率分布曲线多数径：频率分布曲线上最高点对应的粒径，记为dmod中径：累积分布曲线上累积数为50%时的粒径，记为d50粒度分布曲线可用于确定物料的分离精度或控制物料的粒度范围多数径：频率分布曲线上最高点对应的粒径，记为dmod中径：累积分布曲线上累积数为50%时的粒径，记为d50粒度分布曲线可用于确定物料的分离精度或控制物料的粒度范围粒度累积分布曲线图粒度频率分布曲线粒径的测定方法

筛分法1、粗颗粒平均粒径2、细粉平均粒径（筛分法）调和平均径算术平均径泰勒标准筛：基本序列，筛比为，基筛为200目，0.074mm

附加系列，筛比为=1.189粒径与目数的换算：

泰勒标准筛制：以200目筛孔尺寸0.074mm为基准，乘或除以主模数2的平方根（1.141）的n次方（n＝1，2，3……），就得到较200粗或细的筛孔尺寸（基本序列）；用副模数2的四次方根（1.1892）的n次方去乘或除0.074mm，就可以得到分度更细的一系列目数的的筛孔尺寸（附加序列）。

目数m筛孔尺寸a(mm)网丝直径d(mm)目数m筛孔尺寸a(mm)网丝直径d(mm)320.4950.3001150.1240.097350.4170.3101500.1040.066420.3510.2541700.0890.061480.2950.2342000.0740.053600.2460.1782500.0610.041650.2080.1832700.0530.041800.1750.1423250.0430.0361000.1470.1074000.0380.025国内常用标准筛目数m筛孔尺寸a(mm)目数m筛孔尺寸a(mm)目数m筛孔尺寸a(mm)82.50450.4001300.112102.00500.3551500.100121.60550.3151600.090161.25600.2801900.080181.00650.2502000.071200.90700.2242400.063240.80750.2002600.056260.70800.1803000.050280.63900.1603200.045320.561000.1543600.040350.501100.140400.451200.150泰勒标准筛显微镜法光学显微镜：0.8-150μｍ电子显微镜：<0.8μｍ扫描电镜和透射电镜常用于：1nm～5μｍ作用：测定粒度大小、平均粒度分布范围，物料形貌分析处理：范德华力、库仑力→颗粒团聚→分散剂分散缺点：人工分析统计，操作繁重费时，容易出错；受主观因素影响较大，测量精度不高。图像分析法

优点：可直接观察颗粒形状及是否团聚测定结果与实际粒度分布吻合最好缺点：取样的代表性差实验结果的重复性差沉降法工作原理：颗粒在悬浮体系受重力(或离心力)、浮力和黏滞力作用下以恒定速度沉降，沉降速度与粒度大小的平方成正比。要求：黏滞力服从斯托克斯定律；颗粒形状应当接近于球形，并且完全被液体润湿；颗粒沉降速度缓慢而恒定，达到恒定速度所需时间短；颗粒的布朗运动不会干扰其沉降速度；颗粒间的相互作用不影响沉降过程。方法：重力沉降法：2～100μｍ离心沉降法：10nm～20μｍ等效球粒径，粒度分布为等效球重均粒度分布优点：测量重量分布代表性强，测试结果与仪器的对比性好，价格比较便宜。缺点：对小粒子的测试速度慢，重复性差；对非球形粒子的误差大，不适合于混合物料。电超声法电超声粒度分析法是新近出现的粒度分析方法测量粒度：5ｎｍ～100μｍ工作原理：当声波在样品内部传导时，通过测定声波衰减谱，计算衰减值与粒度的关系。特殊需要：需要颗粒和液体的密度、液体的黏度、颗粒的质量分数等参数；乳液或胶体中的柔性粒子的热膨胀系数。特点：可测高浓度分散体系和乳液的特性参数物料不需要稀释；精度高，粒度分析范围更宽。光散（衍）射法当d<<λ(d<1/10λ)时，属于Rayleigh散射范围，光均匀地向各个方向散射当d≈λ，但d<λ时，属于Rayleigh-Gans-Mie散射范围，光非均匀地向各个方向散射当d≈λ，但d>λ时，属于Anomalous衍射（反常衍射）范围当d>>λ(通常d>10λ)时，属于Fraunhofer衍射范围，入射光和衍射光都是平行光束基于颗粒布朗运动的粒度测定方法平均位移的平方与颗粒粒径成反比电泳法(Electrophoresis)

测定带电颗粒在电场力作用下的定向迁移率，计算颗粒粒度。电泳法可以测量小于1μｍ的颗粒粒径（平均粒度，无粒度分布）。费氏法(FisherMethod)——层流状态下的气体透过法基本原理：在恒定压力下，空气透过被测颗粒堆积体，通过可调节的针形阀流向大气。根据空气透过颗粒堆积体时所产生的阻力和流量求得颗粒的比表面积及平均粒度（费氏平均粒度）特点：不能精确反映颗粒的真实粒度，也不能和其他粒度测量方法所得结果进行比较，仅用来控制工艺过程和产品质量。质谱法(MassSpectrometry)

主要用于测量气溶胶中微小颗粒的粒度，粒度范围一般为1～50nm。基本原理：都是测定颗粒动能和所带电荷的比率、颗粒速度和电荷数，从而获得颗粒质量，结合颗粒形状和密度则可求得颗粒粒度。渗透法、气体吸附法其他颗粒粒度测量方法（1）各种粒度分析方法的物理基础不同，同一样品用不同的测量方法得到的粒径的物理意义甚至粒径大小也不同。要了解所测颗粒的性质、粒度范围以及所使用分析仪器的原理及针对性，选择适合的分析方法、仪器才能够得到合理的结果。（2）对多分散、不规则形状颗粒的粒度及粒度分布分析，不同的分析原理将导致不同的分析结果，有些分析结果与实际结果有较大差异，不具有科学性和代表性。因此，根据被测对象、测量准确度和测量精度等选择合适的测量方法，对各种分析结果进行综合评判。（3）良好的分散条件是得出准确粒度分析结果的前提。七、曲率半径R—曲率半径

—两固定测头间距离

—固定测头与中间测头的高度差曲率半径主要影响物料的接触应力、变形、物料孔隙率、体积和密度等。主要适用于测定尺寸较大的水果和蔬菜的曲率半径曲率半径较小物料的曲率半径可用经验公式近似确定。

R—测定点的最小曲率半径R’—测定点的最大曲率半径H—物料厚度L—物料长度第二节农业物料的密度及测量一、密度的定义

1、容积密度(bulkdensity)2、粒子密度(particledensity)3、真密度(truedensity)二、农业物料密度的测量

1、液浸法

2、气体置换法

3、比重梯度管法三、农业物料的密度密度体（容）积密度(Bulkdensity)物料质量与其所占容器体积之比。它与容器形状、颗粒密度、含水率、表面特性、物料充填方法有关。主要用于料仓、粮仓的设计及其承载能力的计算。容器：物料装填高度与容器直径之比为6。充填方法：一定程度的冲击震实；冲击至最紧密状态。表观密度(Apparentdensity)物料质量与物料体积（含外部孔隙）之比颗粒密度(Particledensity)物料质量与物料实际体积之比真密度(Truedensity)物料质量与除去物料内部孔隙后的物料体积之比虚表容积密度Vb—虚表容积Va—充填容积或最终虚表容积—虚表密度—充填密度或最终虚表密度—虚表密度变化率一般，流动性较好或内摩擦角较小的物料，虚表密度变化率越小；物料粒子形状越不规则，虚表密度变化率越大。颗粒的堆积挤压膨胀流体、连续固体：当温度、压力确定时，密度确定散粒体：堆积密度与颗粒尺寸、堆积方式和历史有关。颗粒尺寸相近：堆积密度约在0.56~0.64范围内。颗粒大小不同，堆积密度增大。相同尺寸球形颗粒：ρ简单立方堆积=0.52<ρ无序堆积<ρ面心立方堆积=0.74

。影响因素立方体排列体心排列面心排列体积密度：物料的堆积排列方式（形状、粒径、粒度分布、表面特性等）颗粒密度：物料成份（分子质量）分子间结合、排列方式1、悬浮法浸液不能渗入物料内部，且能到达所有表面。mol—容器浸液质量之和—物料密度—浸液密度msl—容器、浸液和浸入物料质量之和ms—物料质量例：将一鳄梨置于电子天平上称重，然后用细线拴住柄悬浮于盛水烧杯中。注意整个鳄梨浸入水中，且不能接触容器底部和壁。鳄梨重219.8g。容器和水重1137.1g。鳄梨浸入水中，烧杯、水和鳄梨总重1355.3g。水温20度。求鳄梨密度。解：浮力=（容器+水+悬浮鳄梨的总重量）-（容器+水的重量）浮力=20度水密度为0.9982g/cm3鳄梨体积=浮力/液体密度密度=质量/体积2、比重天平法利用分析天平或比重天平进行测试物料比重大于浸液比重物料比重小于浸液比重msl—物料在液体中质量ms—物料和配重总质量mo—配重质量msl—物料和配重在液体中总质量mol—配重在液体中质量3、比重瓶法适用于测定较小物料的密度。浸液要求：物料几乎不吸收该浸液；表面张力小；浸液对物料无溶解作用；沸点高，比重、粘度几乎不变；比重小。如甲苯、四氯化碳等mw—比重瓶装满蒸馏水时总质量ml—比重瓶装满浸液时总质量

—测量温度下的蒸馏水密度

—浸液密度mo—比重瓶质量ms—比重瓶和物料质量之和msl—比重瓶、物料、浸液三者质量之和4、气体置换法（1）压力比较法（定容法）仪器：贝克曼(Beckman)气比式比重计方法：物料放入气室前后，气室压差保持不变。（2）定容积压缩（膨胀）法（定容法）方法：体积发生相同变化时，根据气室中装物料前后的压差变化来测定其体积。（3）不定容积法（定压法）方法：装入物料前后，体积发生变化时其压差保持不变，以测定其物料体积。特点：不损伤物料；适于疏松多孔物料；要求物料可承受一定压力，体积变化小。4-1压力比较法在物料放入气室前后，两气室压差保持不变4-2定容积压缩波义耳定律：当一定质量的气体在温度不变时，它的压力和容积的乘积等于恒定值。工作原理：容器体积发生相同变化，分别测定气室中装与不装物料时的压差，从而测定物料体积4-2定容积压缩、膨胀法1、压缩法2、膨胀法V—测量室体积V0—定压缩体积Vs—物料体积Pa—大气绝对压力—有物料时压差—无物料时压差4-3不定容积法（定压法）V1—无物料时达到给定压差时的容器体积变化量V2—有物料时达到给定压差时的容器体积变化量—压力差气室中装与不装物料时，均保证气室体积发生变化时的气室压差保持恒定5、比重梯度管法

x—物料在液柱中的位置y、z—两个标准浮子的位置—两个标准浮子的密度根据物料悬浮在液柱中的位置并和标准比重的浮子进行比较，从而确定物料密度的方法。如将待测物料放入某溶液中，而且物料处于浮游状态，那么物料的密度就等于该溶液的密度。若测出溶液密度就可求出物料的密度。密度梯度管法就是根据这种原理，在圆柱形容器中配置一个沿着垂直方向具有一定密度梯度的液柱。在液柱中加入待测物料，根据物料静止位置便可求出物料密度。如果没有标定曲线，采用插入法比重梯度管内液体密度标定曲线随时间的变化农业物料密度的计算1、已知物料组成成分2、已知物料组成成分体积占总体积的百分数

s—农业物料密度mi—各组成成分的质量占总质量的百分数

i—各组成成分的密度Vi—各组成成分体积占总体积的百分数温度对物料密度的影响冰冻和新鲜农业物料的密度变化物料密度（kg/m3）物料密度（kg/m3）鲜水果865-1067冻水果625-801鲜蔬菜801-1095冻蔬菜561-977鲜鱼967冻鱼1056一般来说，冰冻食品和水结冰一样，其密度要下降第三节孔隙率（porosity)孔隙（空隙）：物料间间隙孔隙率：物料孔隙体积与物料总体积之比(ε)孔隙比：物料孔隙体积与物料实际体积之比(n)体积实体系数：物料实际体积与物料总体积之比(k)孔隙率与物料形状、堆积或充填方式、物料尺寸分布、含水率、放置时间等因素有关孔隙率的测定对于粉状物料，平均粒径越大，空隙容积越小，当超过某一粒径时，大致趋于定值，则该粒径为临界粒径孔隙率也可根据物料的容积密度和粒子密度由下式求出

第四节表面积、比表面积植物某些部分的表面积如叶子面积和水果表面积是有用的原始数据。叶面积反映了植物光合作用的强弱和生长速率。测量叶面积在研究植物对光和营养的吸收，植物、土壤和水的相互关系，确定农药和杀菌剂的应用次数等方面是有用的数据。烟叶的叶面积直接反映了产量的高低。同样，水果表面积在研究喷雾作用距离，喷雾残留物消除，冷却和加热过程中热传导研究方面都有重要意义。1.农业物料的表面积及测量测量叶子和茎秆表面积有很多方法。（1）在光敏纸上接触晒印，并用求积仅测量面积；（2）在方格纸上画出其表面形状并数方格数；（3）用投影仪描绘其形状并求出表面积；（4）利用光遮断法并用光电管测量光遮断量求出表面积；（5）气流求积；（6）测量叶子长度和宽度并把测量结果和表面积相关；（7）在均匀厚度的薄纸上画出叶子。叶面积仪第四节表面积、比表面积第四节表面积、比表面积对测定方法比较分析表明，气流求积仪是一种可靠和快速的方法．气流求积仪的结构简图如图所示。微压计测定的压力值和叶面积成正比的。第四节表面积、比表面积2、松散物料比表面积及测量Sw—单位质量物料的表面积Sv

—单位体积物料的表面积

s—粒子密度在研究贮存产品中的流体流动、热的产生及传导问题时都必须了解比表面积的大小。松散物料比表面积一般用单位质量物料的表面积和单位体积物料表面积表示。两者之间有以下关系（1）透气法（2）涂层法透气法K—物料的渗透率

—孔隙率Sv—单位体积物料的表面积q—气流流量

—流体的粘度

P—松散物料两边压力差

L—松散物料在流体流动方向上的长度

A—松散物料横截面积物料的渗透率K表示气流在一定压力下流过松散物料的难易程度非均匀孔隙的比表面积采用Carman-Kozeny

方程涂层法测试原理：一些谷粒的比表面积可采用涂上一层金属粉末和测定其质量变化的方法加以确定。由一定几何