Lepkosprężystość
Kiedy materiał po przyłożeniu naprężenia lub odkształcenia
zachowuje się  trochę jak ciało elastyczne a  trochę jak ciecz
lepka to mówimy o połączeniu tych dwóch wielkości i
nazywamy lepkospreżystością. W związku z tym powstaje kilka
pytań i problemów:
1.Co oznacza  trochÄ™ ?
2.Jak wygląda połączenie lepkości i sprężystości?
3.Jak wygląda materiał lepkosprężysty ?
4.Jaka jest rola czasu w tym zjawisku ?
Lepkosprężystość
Każdy materiał rzeczywisty jest lepkosprężysty, tylko nasza percepcja nie
pozwala nam tego dostrzec. Wiążę się to z szybkością naszego ostrzegania.
Nasza skala postrzegania jest rzędu minut, godzin, dni, miesięcy & .
Dlatego na początek dwa przykłady idealne:
1. Sprężyna spełniająca prawo Hooke a  element doskonale sprężysty
Ä = Gs Å"Å‚
s s
2. Tłumik spełniający prawo Newtona  element doskonale lepki
dłT 1
= ÄT
dt ·T
Lepkosprężystość
Przykładem ciał spełniających w przybliżeniu (naszej skali postrzegania) prawo
Hooke a są: nanorurki węglowe (fulereny), stal i większość materiałów
konstrukcyjnych.
Prawie doskonałą lepkość cechują się gazy i np. woda
Ale to przy założeniu że rozpatrujemy naszą skalę czasową postrzegania.
Heraklit z Efezu wypowiedział kiedyś sentencje  Wszystko płynie  zapomniał
tylko dopowiedzieć że trzeba na to odpowiednio długo poczekać. W Biblii też
napisano że góry popłyną tylko trzeba poczekać.
Dlatego że czas jest najważniejszy w obserwacji zjawisk lekosprężystych.
Zjawisko płynięcia występuje zawsze tylko jego intensywność zależna jest od
kilku parametrów: przyłożonego naprężenia, temperatury i czasu.
Najlepszym przykładem jest wagon kolejowy przed i po pożarze. Gdzie
widoczne jest typowe załamanie związane z pełzaniem stali.
Wniosek:
Lepkosprężystość jest wytworem naszego umysłu !!
Lepkosprężystość
Układami lepkosprężystymi mogą być zarówno ciała stałe jak i ciecze.
W przemyśle spożywczym typowymi układami lepkosprężystymi są kleiki skrobiowe
i wszelkie żele.
Głównymi składnikami żywności są biopolimery: polisacharydy i białka. Układy te w
środowisku wodnym mają tendencję do tworzenia trójwymiarowych struktur, które w
pewnych warunkach płyną, a w pewnych zachowują się elastycznie.
Lepkosprężystość
Budowa strukturalna takiej sieci zależy od rodzaju oddziaływań
pomiędzy rozpuszczalnikiem a biopolimerami jak i samymi
biopolimerami. Oddziaływania te mogą być typu:
1. Elektrostatycznego
2. Van der Walasa
3. Wiązań wodorowych (mostki wodorowe)
4. Wiązań kowalencyjnych (trwałe wiązanie chemiczne)
W żywności mogą wystąpić wszystkie rodzaje powyższych
oddziaływań na raz !
Lepkosprężystość
Fragment sieci przestrzennej utworzonej przez makroczÄ…steczki
Jako elementy sprężyste można interpretować te fragmenty makrocząsteczek które
są zwinięte w kłębki lub helisy, natomiast te fragmenty które przenikają się pomiędzy
sobą, i w rezultacie trą o siebie można traktować jako  elementy lepkie .
Lepkosprężystość
Przykłady różnych struktur tworzonych przez układy spożywcze
Mechanizm żelowania i retrogradacji skrobi
Mostek wodorowy
Helisy amylozowe
Lepkosprężystość
Przykłady różnych struktur tworzonych przez układy spożywcze
Mechanizm żelowania w wyniku przemiany kłębek-helisa np. karageny, białka
Lepkosprężystość
Przykłady różnych struktur tworzonych przez układy spożywcze
Mechanizm żelowania w wyniku przemiany kłębek-helisa w obecności jonów metali
np. karageny, białka (tzw. jajko w klatce)
Lepkosprężystość
Modele obiektów lepkosprężystych
Modele fenomenologiczne  opisują zachowanie układu, model
Maxwella, model Kelvina - Voigta, model Zenera itp.
Modele molekularne (polimery)  opisują zachowanie układu,
wychodząc od budowy strukturalnej układu, model Zimma,
model Rouse o itp.
Lepkosprężystość
Modele obiektów lepkosprężystych
Model Kelvina - Voigta
Model Maxwella
Lepkosprężystość
Modele obiektów lepkosprężystych
Dyskretny model Kelvina - Voigta
Dyskretny model Maxwella
Lepkosprężystość
Modele obiektów lepkosprężystych
Dyskretny model Burgera