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ISFRS2015 Rheonics 특징

식품 레올 로지 및 구조에 관한 제 7 회 국제 심포지엄 : 식품 레올 로지 적용을위한 새로운 공정 점도계

WeGO 소개

식품 유변학 적 구조에 관한 국제 심포지엄 (ISFRS)은 ETH 취리히의 식품 영양 및 건강 연구소에서 주최했습니다.

식품 유변학과 구조에 관한 국제 심포지엄은 식품 유변학과 구조 연구자의 요구를 다룬다. 심포지엄은 식품 및 관련 시스템의 유변학, 식품 구조 및 구조 분석, 식품 가공, 구조, 유변학 및 결과 식품 품질 간의 복잡한 관계에 전념합니다. 최신 강의에 대한 개요와 최근 문제 영역에 대한 세부적인 초점은 오프닝 강의와 잘 알려진 과학자들이 제공하는 여러 기조 강연으로 제공됩니다.

Rheonics의 CTO 인 Joe Goodbread 박사는 "식품 유변학 응용 분야를위한 새로운 공정 점도계"에 대해 강연했습니다. 사용을 인용  SRV 식품 유 동학 응용 분야의 점도계.

ETH- 로고 2
초록의 책 ISFRS 2015

추상

진동 공정 점도계는 거의 60 년 동안 알려져 왔지만, 제품 일관성 관리가 최우선 순위 인 식품 제조 공정에는 적당히 적용되지 않았습니다. 이는 공정 정의 된 전단 만 측정 할 경우 일반적으로 비 뉴턴 식, 종종 비균질 한 제품의 거동을 예측할 수 있다는 공정 운영자의 의견에 기인합니다. 새로운 기기 인 Rheonics SRV 공정 점도계는 반죽 혼합, 치즈 응고, 그리고 맥주 매싱. SRV는이 유산을 기반으로하며 컴팩트하고 설치가 간단하며 대칭 구조가 부족한 초기 설계에 어려움을 겪었던 장착 조건에 대한 민감성을 없애는 새로운 균형 공진기 구조를 추가합니다. 진동 점도계는 테스트중인 유체에 잠긴 공진기의 에너지 손실률을 측정하여 작동하므로 주변 구조물로 전달되는 진동으로 인한 추가 에너지 손실은 계측기 측정의 안정성과 재현성을 제한합니다. Rheonics 밸런스 공진기 (특허 출원 중)는 공진기의 진동이 주변 구조물에 전달되지 않도록하여 공진 기기에서 최고의 재현성과 안정성을 보장합니다. 기존의 진동 점도계에 대한 추가 개선 사항에는 펌프 및 기타 공정 기계로 인한 주변 진동 제거를위한 특허 시스템과 주변 기계의 전례없는 자기 간섭 거부 기능을 갖춘 고급 전자기 변환기가 포함됩니다. Rheonics SRV는 복잡한 슬러리 코팅 공정 라인에서 이미 입증되었으며, 작업자는 유변학 적으로 정확한 기기 만 공정을 제어 할 수 있다고 처음에 믿었습니다. 운영자는 SRV의 높은 감도와 안정성이 단일 포인트 측정으로 공정을 제어 할 수있는 반면 밀도와 고체 함량을 측정 할 수있는 다른 기기의 배터리는 공정 흐름의 작은 변화를 측정하기에 충분히 민감하지 않다는 것을 발견했습니다. 균일하고 접착력있는 코팅에 중요했습니다.

어플리케이션

SRV는 뉴턴 유체 또는 비 뉴턴 유체에 상관없이 겉보기 점도의 XNUMX 점 측정이 필요한 모든 곳에 사용할 수 있습니다.

응용 프로그램은 다음과 같습니다.

  • 반죽 혼합
  • 중유 오일 점도 제어
  • 슬러리 코팅 공정 모니터링 및 제어
  • 펌핑 최적화
  • 중합 모니터링

유변학 적 측정을위한 진동 점도 측정

  • 진동 점도계는 유변학 적 측정에 적합하지 않은 것으로 보입니다.
    • 전단은 벌크 유체가 아닌 프로브 주위의 얇은 경계층에서 발생합니다.
    • 전단은 진동하며 프로브의 진동 주파수 (약 7.4kHz)에 따라 방향이 변경됩니다. Rheonics SRV의 경우
    • 센서는 반 무한 부피의 유체에 효과적으로 잠기므로 속도 구배가 정의되지 않습니다.
  • 긍정적 인면에서 :
    • 그들은 매우 안정적입니다
    • 전단 속도는 알 수없고 알 수 없지만 반복 가능하므로 진동 점도계는 공정 환경에서 유체의 유동 특성을 일정하게 유지하는 데 적합합니다.

진동 점도계에 벌크 전단 필드를 중첩하면 유용한 유변학 적 정보를 얻을 수 있습니다.

  • 관찰 : SRV와 같은 진동 센서가 토마토 케첩과 같은 높은 전단 속도에 민감한 재료에 배치되면 프로브가 재료를 통과 할 때 표시된 점도가 크게 변동합니다.
  • 이는 센서를 균일하고 제어 가능한 전단 필드에 배치 한 경우 전단 속도를 변경하면 유체의 전단 감지 특성에 대한 정보를 제공 할 수 있음을 나타냅니다.

간단한 중첩 전단 "레오 미터"

  • 제어 가능한 속도 모터에 의해 샘플 실린더가 축을 중심으로 회전
  • 진동 점도계 프로브가 유체에 잠겨 있습니다.
  • 회전 속도가 변함에 따라 유체의 지시 된 점도가 기록됩니다
간단한 중첩 전단 "레오 미터"

"케첩 미터"

  • 토마토 케첩 샘플을 담은 실린더에 Rheonics SRV 점도계를 담근다.
  • 컴퓨터 제어 모터 (나무 플랫폼 아래)는 일련의 고정 속도 및 지속 시간으로 샘플을 회전시킵니다.
  • 점도계 컨트롤 박스는 측정 된 점도 값을 컴퓨터로 전송합니다.
"케첩 미터"

케첩의 중첩 전단 거동

  • 고정 실린더에서 표시된 점도는 약 120mPa.S입니다. (지역 1)
  • 실린더가 회전함에 따라 표시된 점도가 떨어집니다. 각 단계는 회전 속도가 두 배입니다. 점성이 점근선에 접근 함 (지역 2)
  • 회전이 멈 추면 점성이 서서히 새로운 점근 수준 (지역 3)으로 증가합니다.
  • 이 동작의 특정 기능은 정확하게 반복 가능합니다 (두 번째 측정주기).
케첩의 중첩 전단 거동

케첩 일관성의 전통적인 측정 : Bostwick Consistometer

  • 케첩은 자체 무게로 흐를 수 있습니다. 30 초 동안 이동 한 거리는 일관성의 척도입니다.
  • 실험실에서 즉흥적으로 처리 된 Bostwick 유형 트로프를 사용하여 3 가지 케첩 제품을 측정했습니다. 흐르는 거리는 다음과 같습니다.
    • 케첩 1 (인기 브랜드) : 13mm
    • 케첩 2 ( "예산"상점 브랜드) : 39 mm
    • 케첩 3 ( "가벼운"매장 브랜드) : 28 mm
보스 트윅 구성 계

중첩 전단 측정에서 3 케첩의 동작

  • 관측
    • K1은 Bostwick이 가장 낮고, 초기 점도가 가장 높으며, 회복 속도가 가장 느렸다.
    • K2는 가장 높은 고전 단 점도, 가장 빠른 회복을 가졌다.
    • K3은 낮은 속도에서 전단 박화, 높은 속도에서 전단 농화
    • 최종 회수 점도는 Bostwick 일관성과 밀접한 상관 관계가 있습니다
사진-5

결론

  • 중첩 된 전단은 지시 된 점도에 큰 영향을 미쳤다.
  • 중첩 된 전단과 지시 된 점도 사이의 상관 관계는 세 가지 케첩 품종 모두에 대해 반복 가능했다.
  • 각 케첩 종류는 중첩 된 전단 변형에 대한 독특하고 반복 가능한 "서명"반응을 가졌다.
  • "복구"는 점도가 Bostwick 구성 계 측정과 밀접한 관련이 있음을 나타내며,이 방법은 Bostwick 측정에 의해 캡처 된 동일한 특성의 온라인 인라인 측정에 사용될 수 있음을 암시합니다.

공개 질문 및 향후 작업

  • 진동 경계층의 국부 전단이 중첩 전 단장에서 전역 전단과 어떻게 상호 작용합니까?
  • 이러한 측정은 케첩과 같은 물질의 구조에 대해 무엇을 알려줄 수 있습니까 – 항복 응력과 전단-의존 점도를 가진 물질? 특히,보다 고도로 구조화 된 재료 인 케첩 1이 최소 구조화 된 케첩 2보다 휴지 점도 값으로 되돌아가는 데 더 많은 시간이 걸리는 이유는 무엇입니까?
  • 향후 실험은 진동 및 중첩 전단 필드에서 전단 속도의 상대 진폭을 변화시켜 상대 기여도와 상호 작용의 특성을 모두 이해합니다.

솔루션

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