Ugrás a tartalomra
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     
ISFRS2015 RheonicsJellemző

7. NEMZETKÖZI ÉLELMISZER-REOLÓGIA ÉS SZERKEZET: A termék újszerű viszkozimétere az élelmiszer-reológiai alkalmazásokhoz

Áttekintés

Az élelmiszer-reológiával és szerkezettel foglalkozó nemzetközi szimpóziumot (ISFRS) az ETH Zürich Élelmezési, Táplálkozási és Egészségügyi Intézete rendezte.

Az élelmiszer-reológiával és szerkezettel foglalkozó nemzetközi szimpózium foglalkozik az élelmiszer-reológiai és szerkezeti kutatók igényeivel. A szimpózium az élelmiszerek reológiájának és a kapcsolódó rendszereknek, az élelmiszer szerkezetének és szerkezetének elemzésére, valamint az élelmiszer-feldolgozás, a szerkezet, a reológia és az ebből származó élelmiszer-minőség összetett kapcsolatának szentelt. A nyitó előadás és a legfontosabb előadások ismert tudományos tudósítók áttekintését adják a legújabb problémákról és a legújabb problémakörökről.

Dr. Joe Goodbread, a Rheonics CTO-ja előadást tartott - „Újszerű viszkoziméter az élelmiszer-reológiai alkalmazásokhoz”; használatára hivatkozva  SRV viszkoziméter az élelmiszer-reológiai alkalmazásokban.

ETH-logo2
ISFRS Kivonatok könyve 2015

Absztrakt

A rezgési folyamatok viszkoziméterei közel 60 éve ismertek, de csak szerény alkalmazást találtak az élelmiszer-előállítási folyamatokban, ahol a termékkonzisztencia ellenőrzése kiemelt prioritás. Ennek oka a folyamatszolgáltatók mélységes hiedelme, miszerint csak a meghatározott nyírási mért értékek képesek megjósolni az általuk gyártott általában nem newtoni, gyakran inhomogén termékek viselkedését. Egy új eszköz, a Rheonics SRV folyamat-viszkoziméter, olyan vibrációs viszkoziméterek sorozatából származik, amelyek széles körben elfogadottak az élelmiszer-feldolgozóiparban, mert bebizonyították, hogy képesek ellenőrizni az összetettséget olyan bonyolult folyamatokban, mint például a tészták keverése, a sajt koagulálása, és sör-mashing. Az SRV erre az örökségre épít, és hozzáteszi egy új, kiegyensúlyozott rezonátorszerkezetet, amely kompakt, egyszerűen telepíthető és mentes a beépítési körülményekre való érzékenységtől, amely korábban sújtotta a szimmetrikus felépítésű terveket. Mivel a vibrációs viszkoziméterek úgy működnek, hogy megmérik a vizsgált folyadékba merített rezonátor energiaveszteségét, a környező szerkezetekre átvitt rezgések okozta további energiaveszteségek korlátozzák a műszer méréseinek stabilitását és reprodukálhatóságát. A Rheonics kiegyensúlyozott rezonátor (szabadalom folyamatban) biztosítja a rezonáns műszerben a lehető legnagyobb reprodukálhatóságot és stabilitást azáltal, hogy kiküszöböli a rezonátor rezgéseinek átjutását a környező szerkezetekbe. A hagyományos vibrációs viszkoziméterek további fejlesztései között szerepel a szabadalmaztatott rendszerek a környezeti vibráció visszaszorítására szivattyúk és más technológiai gépek következtében, valamint fejlett elektromágneses átalakítók, amelyek példátlanul elutasítják a szomszédos gépek mágneses zavarát. A Rheonics SRV már bebizonyította magát egy olyan komplex iszapbevonási folyamatban, amelyben az üzemeltető kezdetben azt hitte, hogy csak egy reológiailag pontos eszköz képes a folyamatot irányítani. Az üzemeltető úgy találta, hogy az SRV magas érzékenysége és stabilitása lehetővé teszi a folyamat egypontos méréssel történő irányítását, míg a sűrűség és a szilárd anyag tartalom mérésére képes más eszközök akkumulátora nem volt elég érzékeny ahhoz, hogy megmérje a folyamatfolyam kis változásait, amelyek elengedhetetlenek voltak az egységes, tapadó bevonathoz.

Támogatások

Az SRV akkor használható, ahol a látszólagos viszkozitás egypontos mérése szükséges, akár newtoni, akár nem newtoni folyadékokban.

Alkalmazási területek:

  • Tészta keverése
  • Nehéz fűtőolaj viszkozitás ellenőrzése
  • A hígtrágya bevonási folyamatának ellenőrzése és ellenőrzése
  • Szivattyú optimalizálás
  • Polimerizáció ellenőrzése

Vibrációs viszkozimetria feltárása reológiai mérésekhez

  • A vibrációs viszkoziméter valószínűtlen jelöltnek tűnik a reológiai mérésekhez:
    • A nyírás a szonda körül egy vékony határrétegben zajlik, nem pedig az ömlesztett folyadékban
    • A nyírás oszcilláló, az irányt a szonda rezgésének frekvenciájával változtatja - körülbelül 7.4 kHz. a Rheonics SRV számára.
    • Az érzékelőt hatékonyan bemerítik egy félig végtelen folyadékmennyiségbe, így a sebesség gradiense nincs meghatározva.
  • A pozitív oldalon:
    • Nagyon stabilak
    • Noha a nyírási sebesség ismeretlen és nem ismeretlen, megismételhető, így a vibrációs viszkoziméterek alkalmasak a folyadék áramlási tulajdonságainak állandó megtartására egy folyamatkörnyezetben

Ha egy ömlesztett nyírási mezőt egy vibrációs viszkoziméterre helyezünk, hasznos reológiai információkat nyerhetünk

  • Megfigyelés: Ha egy rezgésérzékelőt, például az SRV-t egy nagyon nyírási sebességre érzékeny anyagba, például paradicsom ketchupba helyezik, annak jelzett viszkozitása erősen ingadozik, amikor a szonda az anyagon áthalad.
  • Ez azt sugallja, hogy ha az érzékelőt egységes, ellenőrizhető nyírómezőbe helyezzük, akkor a nyírási sebesség megváltoztatása információkat szolgáltathat a folyadék nyírásra érzékeny tulajdonságairól.

Egy egyszerű, egymásra helyezett nyíró „reométer”

  • A mintahengert egy tengelye körül forgathatja egy szabályozható sebességű motor
  • A vibrációs viszkoziméter szondát bemerítik a folyadékba
  • A folyadék jelzett viszkozitását a forgási sebesség változtatásával rögzítjük
Egy egyszerű, egymásra helyezett nyíró „reométer”

A „ketchup mérő”

  • A Rheonics SRV viszkozimétert belemerítik egy hengerbe, amelyben minta paradicsom ketchup található.
  • Egy számítógépes vezérlésű motor (a fapadló alatt) rögzített sebességgel és időtartammal elforgatja a mintát.
  • A viszkoziméter vezérlődoboz továbbítja a mért viszkozitási értékeket a számítógépre.
A „ketchup mérő”

A ketchup egymásra helyezett nyírási viselkedése

  • A helyhez kötött hengerben a jelzett viszkozitás körülbelül 120 mPa.S. (1. régió)
  • Amint a henger forog, a jelzett viszkozitás csökken. Minden lépés a forgási sebesség megkétszereződése. Viszkozitás megközelíti az aszimptótát (2. régió)
  • A forgás leállításakor a viszkozitás lassan új aszimptotikus szintre növekszik (3. régió).
  • Ennek a viselkedésnek bizonyos jellemzői pontosan megismételhetők (második mérési ciklus).
A ketchup egymásra helyezett nyírási viselkedése

A ketchupkonzisztencia hagyományos mérése: a Bostwick Consistometer

  • A ketchupnak saját súlya alatt szabad folyni. A 30 másodperc alatt megtett távolság a konzisztencia mérése.
  • Egy improvizált Bostwick-típusú vályút használtunk laboratóriumunkban 3 különféle ketchup-termék mérésére. A megtett távolságok:
    • Ketchup 1 (népszerű névmárka): 13 mm
    • Ketchup 2 („olcsó” üzlet márka): 39 mm
    • Ketchup 3 („könnyű” üzlet márka): 28 mm
Bostwick-konzisztométer

3 ketchup viselkedése egymásba helyezett nyírási méréseknél

  • Észrevételek
    • K1 volt a legalacsonyabb Bostwick, a legnagyobb kezdeti viszkozitás és a leglassabb visszanyerés.
    • A K2-nek a legalacsonyabb nagy nyíró viszkozitása volt, a leggyorsabb visszanyerés.
    • A K3 alacsony sebességgel nyírási vékonyodást mutatott, magasabb sebességnél a nyíró megvastagodott
    • A végső visszanyert viszkozitás jól korrelál a Bostwick konzisztenciával
Kép-5

Következtetések

  • Az egymásra helyezett nyírás nagy hatással volt a jelzett viszkozitásra.
  • Az egymásra helyezett nyíróképesség és a jelzett viszkozitás közötti korreláció mindhárom ketchupfajtán megismételhető volt.
  • Mindegyik ketchupfajtának egyedi és megismételhető „aláírási” reakciója volt az egymásra helyezett nyírások változásaira.
  • A „visszanyert” jelzett viszkozitás jól korrelált a Bostwick-kondenzométer-méréssel, ami azt jelenti, hogy ez a módszer felhasználható ugyanazon tulajdonságok online, online mérésére, amelyeket a Bostwick-mérések rögzítettek.

Nyílt kérdések és jövőbeli munka

  • Hogyan hat az oszcilláló határrétegben a helyi nyíróerő a globális nyírásra a egymásba helyezett nyírási mezőben?
  • Mit mondhatnak ezek a mérések a ketchup-szerű anyagok szerkezetéről - azoknak, amelyek hozamfeszültséggel és nyírófüggő viszkozitással rendelkeznek? Különösen, miért vesz igénybe a jobban strukturált anyag - 1. ketchup - több időt a pihenő viszkozitás értékének visszatéréséhez, mint a legkevésbé strukturált - ketchup 2?
  • A jövőbeli kísérletek változtatják a nyírási sebesség relatív amplitúdóit mind az oszcillációs, mind a egymásra helyezett nyírási mezőkben, hogy megértsék mind a relatív hozzájárulást, mind az interakciók jellegét.

Megoldások

Ha többet szeretne tudni az élelmiszeriparra vonatkozó megoldásainkról, látogasson el a megoldások oldalra.

Reonikai megoldások az élelmiszeripar számára
Keresés