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, műszaki igazgató Rheonics előadást tartott: „Új folyamatviszkoziméter élelmiszer-reológiai alkalmazásokhoz”; használatára hivatkozva SRV viszkoziméter az élelmiszer-reológiai alkalmazásokban.
Absztrakt
A vibrációs eljárási viszkoziméterek közel 60 éve ismertek, de csak szerény alkalmazásra találtak az élelmiszergyártási folyamatokban, ahol a termék konzisztenciájának ellenőrzése kiemelt fontosságú. Ez annak köszönhető, hogy a folyamatok operátorai megrögzültek abban a hitben, hogy csak a meghatározott nyírási mérések képesek előre jelezni az általuk gyártott, általában nem newtoni, gyakran inhomogén termékek viselkedését. Egy új hangszer, a Rheonics Az SRV technológiai viszkoziméter a vibrációs viszkoziméterek sorából származik, amelyek széles körben elfogadottak az élelmiszer-feldolgozó iparban, mivel bebizonyították, hogy képesek a konzisztencia szabályozására olyan összetett folyamatokban, mint a tésztakeverés, a sajt koagulálása és a sör cefrézése. Az SRV erre az örökségre épít, és egy újszerű kiegyensúlyozott rezonátorszerkezettel egészíti ki, amely kompakttá, egyszerűen telepíthetővé teszi, és mentes a szerelési körülményekkel szembeni érzékenységtől, amely sújtotta a szimmetrikus szerkezetű korábbi terveket. Mivel a vibrációs viszkoziméterek a vizsgált folyadékba merített rezonátor energiaveszteségének mérésével működnek, a környező szerkezetekre átvitt rezgések miatti további energiaveszteség korlátozza a műszer méréseinek stabilitását és reprodukálhatóságát. A Rheonics kiegyensúlyozott rezonátor (szabadalmaztatás alatt) biztosítja a lehető legmagasabb reprodukálhatóságot és stabilitást egy rezonáns műszerben azáltal, hogy kiküszöböli a rezonátor rezgésének átvitelét a környező struktúrákra. A hagyományos vibrációs viszkoziméterek további fejlesztései közé tartoznak a szabadalmaztatott rendszerek a szivattyúk és más folyamatgépek okozta környezeti vibráció kiszűrésére, valamint a fejlett elektromágneses jelátalakítók a szomszédból érkező mágneses interferencia példátlan kiküszöbölésére.oring gépezet. A Rheonics Az SRV már bizonyított egy olyan összetett iszapos bevonó eljárásban, amelynél az üzemeltető kezdetben úgy gondolta, hogy csak egy reológiailag pontos műszerrel lehet a folyamatot kordában tartani. Az üzemeltető megállapította, hogy az SRV nagy érzékenysége és stabilitása lehetővé tette a folyamat egypontos méréssel történő vezérlését, míg a sűrűség és a szilárdanyagtartalom mérésére alkalmas egyéb műszerek készlete nem volt kellően érzékeny a folyamatáram kis eltéréseinek mérésére. döntő fontosságúak voltak az egységes, tapadó bevonat kialakításához.
Alkalmazási területek
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 szuszpenziós bevonási folyamat monitoring és ellenőrzés
- Szivattyú optimalizálás
- Polimerizációs monitororing
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, irányt változtat a szonda rezgésének frekvenciájával – nagyjából 7.4 kHz. a Rheonics SRV.
- 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
A „ketchup mérő”
- A Rheonics Az SRV viszkozimétert egy paradicsomketchupmintát tartalmazó hengerbe merítik.
- 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 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 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
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
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.