ฟิสิกส์ของความหนาแน่นรวม: มวล ปริมาตร และความถ่วงจำเพาะ
ในอุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์ของไหลแบบดั้งเดิม ความหนาแน่นนิยามจากมวลหารด้วยปริมาตร แต่ในวิทยาศาสตร์การอาหาร ผงแห้งและอนุภาคเม็ดละเอียดก่อให้เกิดปรากฏการณ์ความหนาแน่นรวม (Bulk Density) ซึ่งปริมาตรที่มองเห็นจะรวมทั้งเนื้อสารแข็งและอากาศที่แทรกอยู่ระหว่างอนุภาคเข้าด้วยกัน
ความหนาแน่นที่แท้จริงคือมวลของสารหารด้วยปริมาตรเนื้อสารแข็งล้วนโดยไม่คิดรูพรุนหรือช่องว่างระหว่างอนุภาค ส่วนความหนาแน่นรวม (หน่วย ก./มล. หรือ กก./ลบ.ม.) คือปริมาตรทั้งหมดที่ผงอนุภาคครอบครอง แม้ว่าผลึกโซเดียมคลอไรด์บริสุทธิ์จะมีความหนาแน่นแท้จริง 2.16 ก./มล. แต่เกลือป่นละเอียดในครัวเรือนจะมีความหนาแน่นรวมเพียงประมาณ 1.22 ก./มล. เนื่องจากมีช่องว่างอากาศคั่นอยู่
ความถ่วงจำเพาะรวมคืออัตราส่วนที่ไม่มีมิติระหว่างความหนาแน่นรวมของวัตถุดิบต่อความหนาแน่นของน้ำกลั่นบริสุทธิ์ที่ 4 องศาเซลเซียส (1.000 ก./มล.) วัตถุดิบที่มีความหนาแน่นสูงอย่างเกลือป่น (1.22) และน้ำผึ้งบริสุทธิ์ (1.42) จะจมน้ำอย่างรวดเร็ว ในขณะที่แป้งสาลีที่มีอากาศแทรก (0.53) และผงโกโก้ (0.42) จะลอยตัวจนกว่าแรงตึงผิวและการดูดซับน้ำจะทำลายโครงข่ายอนุภาค
สัดส่วนช่องว่าง (ความพรุน, ε) แสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรวมที่ประกอบด้วยช่องอากาศระหว่างอนุภาคแข็ง สำหรับอนุภาคทรงกลมสม่ำเสมอที่เรียงตัวกันอย่างหลวมๆ ความพรุนเฉลี่ยอยู่ที่ 36% ถึง 40% แต่สำหรับแป้งสาลีบดละเอียดที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ สัดส่วนช่องว่างอาจสูงเกิน 55% ซึ่งหมายความว่าปริมาตรเกินครึ่งในถ้วยตวงที่ไม่ได้กดอัดคืออากาศล้วนๆ
รูปร่างทางเรขาคณิตของอนุภาคอาหารเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดการเรียงตัวที่แน่นหนา น้ำตาลทรายขาวประกอบด้วยผลึกหลายเหลี่ยมผิวเรียบที่เลื่อนไหลเข้าสู่โครงสร้างที่แน่นหนาได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม รำข้าวสาลีและเศษแป้งที่มีเหลี่ยมคมจะสร้างแรงเสียดทานผิวสูงและเกิดการขัดกันทางกล จึงต้านทานการยุบตัวแน่นจนกว่าจะได้รับพลังงานจลน์จากการสั่นสะเทือน