7 นานาชาติ Symposium เกี่ยวกับการไหลและโครงสร้างอาหาร: viscometer กระบวนการใหม่สำหรับการใช้งานด้านการไหลของอาหาร
ขององค์กร
การประชุมวิชาการนานาชาติเกี่ยวกับการไหลและโครงสร้างอาหาร (ISFRS) จัดขึ้นโดยสถาบันอาหารโภชนาการและสุขภาพที่ ETH Zürich
การประชุมวิชาการนานาชาติเกี่ยวกับการไหลของอาหารและโครงสร้างตอบสนองความต้องการของการไหลของอาหารและนักวิจัยโครงสร้าง การประชุมสัมมนานี้จัดทำขึ้นเพื่อการไหลของอาหารและระบบที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างอาหารและการวิเคราะห์โครงสร้างและความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการแปรรูปอาหารโครงสร้างการไหลและคุณภาพอาหารที่เกิดขึ้น ภาพรวมของสถานะของศิลปะและเน้นรายละเอียดในพื้นที่ปัญหาล่าสุดได้รับจากการบรรยายเปิดและบรรยายปาฐกถาพิเศษหลายที่นำเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ที่รู้จักกันดี
ดร. โจ กู๊ดเบรด ซีทีโอของ Rheonics บรรยายเรื่อง “เครื่องวัดความหนืดกระบวนการใหม่สำหรับการใช้งานด้านรีโอวิทยาของอาหาร”; อ้างถึงการใช้ เอส.อาร์.วี viscometer ในการใช้งานด้านการไหลของอาหาร
นามธรรม
เครื่องวัดความหนืดกระบวนการสั่นสะเทือนเป็นที่รู้จักมาเกือบ 60 ปีแล้ว แต่พบว่ามีการใช้งานเพียงเล็กน้อยในกระบวนการผลิตอาหาร ซึ่งการควบคุมความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ถือเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก นี่เป็นเพราะความเชื่อที่ฝังแน่นในส่วนของผู้ปฏิบัติงานในกระบวนการที่ว่าเฉพาะการวัดที่กำหนดแรงเฉือนเท่านั้นที่สามารถทำนายพฤติกรรมของผลิตภัณฑ์ที่มักจะไม่ใช่นิวตันและมักจะไม่มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันที่พวกเขาผลิต เครื่องดนตรีชนิดใหม่ Rheonics เครื่องวัดความหนืดในกระบวนการ SRV สืบเชื้อสายมาจากกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องวัดความหนืดแบบสั่นสะเทือนซึ่งได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร เนื่องจากได้พิสูจน์ตัวเองแล้วว่าสามารถควบคุมความสม่ำเสมอในกระบวนการที่ซับซ้อน เช่น การผสมแป้ง การแข็งตัวของชีส และการบดเบียร์ SRV สร้างจากมรดกนี้ และเพิ่มโครงสร้างเรโซเนเตอร์ที่สมดุลแบบใหม่ ซึ่งทำให้มีขนาดกะทัดรัด ติดตั้งง่าย และปราศจากความไวต่อสภาวะการติดตั้ง ซึ่งรบกวนการออกแบบก่อนหน้านี้ซึ่งขาดโครงสร้างที่สมมาตร เนื่องจากเครื่องวัดความหนืดแบบสั่นทำงานโดยการวัดอัตราการสูญเสียพลังงานของเครื่องสะท้อนเสียงที่จุ่มอยู่ในของเหลวที่ทดสอบ การสูญเสียพลังงานเพิ่มเติมเนื่องจากการสั่นสะเทือนที่ถ่ายโอนไปยังโครงสร้างโดยรอบทำให้เกิดข้อจำกัดในความเสถียรและความสามารถในการทำซ้ำของการวัดของอุปกรณ์ ที่ Rheonics เครื่องสะท้อนเสียงแบบสมดุล (อยู่ระหว่างการจดสิทธิบัตร) รับประกันความสามารถในการทำซ้ำและความเสถียรสูงสุดที่เป็นไปได้ในเครื่องมือสะท้อนเสียง โดยกำจัดการส่งผ่านการสั่นสะเทือนของเครื่องสะท้อนเสียงไปยังโครงสร้างโดยรอบ การปรับปรุงเพิ่มเติมสำหรับเครื่องวัดความหนืดแบบสั่นสะเทือนแบบดั้งเดิม ได้แก่ ระบบที่ได้รับการจดสิทธิบัตรสำหรับการปฏิเสธการสั่นสะเทือนโดยรอบเนื่องจากปั๊มและเครื่องจักรในกระบวนการผลิตอื่นๆ เช่นเดียวกับตัวแปลงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าขั้นสูงที่มีการปฏิเสธการรบกวนทางแม่เหล็กจากเพื่อนบ้านอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนoring เครื่องจักร ที่ Rheonics SRV ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วในสายการผลิตการเคลือบสารละลายที่ซับซ้อน ซึ่งในตอนแรกผู้ปฏิบัติงานเชื่อว่ามีเพียงเครื่องมือที่มีความแม่นยำด้านรีโอโลจีเท่านั้นที่สามารถควบคุมกระบวนการได้ ผู้ปฏิบัติงานพบว่าความไวและความเสถียรสูงของ SRV ทำให้สามารถควบคุมกระบวนการด้วยการวัดจุดเดียว ในขณะที่แบตเตอรี่ของเครื่องมืออื่นๆ ที่สามารถวัดความหนาแน่นและปริมาณของแข็งได้นั้นไม่มีความไวเพียงพอที่จะวัดความแปรผันเล็กน้อยในกระแสกระบวนการที่ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเคลือบสารยึดเกาะที่สม่ำเสมอ
การใช้งาน
SRV สามารถใช้งานได้ทุกที่ที่ต้องการการวัดความหนืดแบบจุดเดียวไม่ว่าจะในของเหลวของนิวตันหรือที่ไม่ใช่ของนิวตัน
การประยุกต์ใช้งานประกอบด้วย:
- ผสมแป้ง
- การควบคุมความหนืดของน้ำมันเชื้อเพลิงหนัก
- ตรวจสอบกระบวนการเคลือบสารละลายoring และการควบคุม
- การเพิ่มประสิทธิภาพการสูบน้ำ
- การตรวจสอบการเกิดพอลิเมอไรเซชันoring
การสำรวจวิสโคเมทเพื่อการสั่นสะเทือนสำหรับการวัดการไหล
- เครื่องวัดความหนืดแบบสั่นสะเทือนดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ไม่น่าเป็นไปได้สำหรับการตรวจวัดการไหล:
- แรงเฉือนเกิดขึ้นในเลเยอร์ขอบบาง ๆ รอบ ๆ โพรบมากกว่าในของเหลวจำนวนมาก
- แรงเฉือนเป็นแบบสั่น โดยเปลี่ยนทิศทางตามความถี่ของการสั่นของโพรบ – ประมาณ 7.4 kHz สำหรับ Rheonics เอสอาร์วี.
- เซ็นเซอร์จะถูกจุ่มลงในของเหลวในปริมาณกึ่งไม่มีที่สิ้นสุดอย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นการไล่ระดับสีความเร็วจะไม่ถูกกำหนด
- ในด้านบวก:
- พวกมันเสถียรมาก
- แม้ว่าอัตราการเฉือนจะไม่ทราบและไม่สามารถรู้ได้ แต่ก็สามารถทำซ้ำได้เพื่อให้เครื่องวัดการสั่นสะเทือนดีสำหรับการรักษาคุณสมบัติการไหลของค่าคงที่ของของไหลในสภาพแวดล้อมกระบวนการ
การวางสนามแรงเฉือนจำนวนมากไว้บน viscometer แบบสั่นสะเทือนสามารถให้ข้อมูลการไหลที่เป็นประโยชน์
- การสังเกต: เมื่อเซ็นเซอร์สั่นสะเทือนเช่น SRV ถูกวางในวัสดุที่ไวต่อแรงเฉือนสูงเช่นซอสมะเขือเทศซอสมะเขือเทศความหนืดที่ระบุนั้นมีความผันผวนอย่างมากเมื่อมีการเคลื่อนย้ายโพรบผ่านวัสดุ
- สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าถ้าเซ็นเซอร์ถูกวางไว้ในสนามแรงเฉือนที่สามารถควบคุมได้การเปลี่ยนอัตราการเฉือนสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติที่ไวต่อแรงเฉือนของของเหลว
เฉือน "rheometer" ซ้อนทับง่าย
- กระบอกตัวอย่างหมุนรอบแกนของมันด้วยมอเตอร์ความเร็วที่ควบคุมได้
- โพรบ viscometer แบบสั่นสะเทือนจะถูกแช่ในของเหลว
- ความหนืดที่ระบุของของเหลวจะถูกบันทึกเมื่ออัตราการหมุนแปรผัน
“ มิเตอร์ซอสมะเขือเทศ”
- A Rheonics เครื่องวัดความหนืด SRV ถูกแช่อยู่ในกระบอกสูบที่บรรจุตัวอย่างซอสมะเขือเทศ
- มอเตอร์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (ใต้แท่นไม้) จะทำการหมุนตัวอย่างด้วยอัตราคงที่และระยะเวลาคงที่
- กล่องควบคุม viscometer ส่งค่าความหนืดที่วัดได้ไปยังคอมพิวเตอร์
พฤติกรรมแรงเฉือนทับของซอสมะเขือเทศ
- ความหนืดที่ระบุในกระบอกสูบคงที่ประมาณ 120 mPa.S (ภูมิภาค 1)
- เมื่อกระบอกสูบหมุนความหนืดที่ตกลงมาจะลดลง แต่ละขั้นตอนเป็นสองเท่าของอัตราการหมุน ความหนืดใกล้กับเส้นกำกับ (ภูมิภาค 2)
- เมื่อการหมุนหยุดลงความหนืดจะค่อยๆเพิ่มขึ้นเป็นระดับซีมโทติคใหม่ (ภูมิภาค 3)
- คุณสมบัติบางอย่างของพฤติกรรมนี้สามารถทำซ้ำได้อย่างแม่นยำ (รอบการวัดที่สอง)
การวัดแบบดั้งเดิมของความสอดคล้องซอสมะเขือเทศ: Bostwick Consistometer
- ซอสมะเขือเทศได้รับอนุญาตให้ไหลภายใต้น้ำหนักของตัวเอง ระยะทางที่เดินทางใน 30 วินาทีเป็นการวัดความมั่นคง
- มีการใช้รางชนิด Bostwick แบบชั่วคราวที่ใช้ในห้องแล็บของเราเพื่อวัดผลิตภัณฑ์ซอสมะเขือเทศ 3 แบบ ระยะทางที่ไหลคือ:
- ซอสมะเขือเทศ 1 (แบรนด์เนมยอดนิยม): 13 มม
- ซอสมะเขือเทศ 2 (แบรนด์ร้าน“ งบประมาณ”): 39 มม
- ซอสมะเขือเทศ 3 (แบรนด์ร้าน“ light”): 28 มม
พฤติกรรมของซอสมะเขือเทศ 3 อย่างในการวัดแรงเฉือนแบบซ้อนทับ
- ข้อสังเกต
- K1 มี Bostwick ต่ำสุดความหนืดเริ่มต้นสูงสุดและการฟื้นตัวช้าที่สุด
- K2 มีความหนืดสูงเฉือนต่ำสุดฟื้นตัวได้เร็วที่สุด
- K3 ถูกเฉือนทำให้ผอมบางในอัตราที่ต่ำ, ความหนาของเฉือนในอัตราที่สูงขึ้น
- ความหนืดสุดท้ายที่ได้รับการคืนสภาพมีความสัมพันธ์กับความมั่นคงของ Bostwick
สรุป
- แรงเฉือนซ้อนทับมีอิทธิพลอย่างมากต่อความหนืดที่ระบุ
- ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเฉือนทับซ้อนกับความหนืดที่ระบุสามารถทำซ้ำได้สำหรับซอสมะเขือเทศทั้งสามสายพันธุ์
- ซอสมะเขือเทศแต่ละชนิดนั้นมีการตอบสนอง“ ลายเซ็น” ที่ไม่ซ้ำใครและสามารถทำซ้ำได้ในการตัดเฉือนแบบซ้อนทับ
- “ การกู้คืน” บ่งชี้ว่าความหนืดมีความสัมพันธ์กับการตรวจวัดมาตรวัดความแข็งของ Bostwick ซึ่งหมายความว่าวิธีนี้สามารถใช้สำหรับการวัดแบบออนไลน์แบบอินไลน์ของคุณสมบัติเดียวกันที่จับได้โดยการตรวจวัดแบบ Bostwick
คำถามที่เปิดกว้างและงานในอนาคต
- แรงเฉือนเฉพาะที่ในเลเยอร์ขอบเขตการแกว่งทำปฏิกิริยากับแรงเฉือนโกลบอลในฟิลด์เฉือนแบบซ้อนทับได้อย่างไร
- การวัดเหล่านี้บอกอะไรเราเกี่ยวกับโครงสร้างของสารคล้ายซอสมะเขือเทศ - ผู้ที่มีความเครียดจากผลผลิตและความหนืดที่ขึ้นกับแรงเฉือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหตุใดวัสดุที่มีโครงสร้างสูงกว่า - ซอสมะเขือเทศ 1 - ใช้เวลามากขึ้นในการกลับสู่ค่าความหนืดที่พักผ่อนมากกว่าโครงสร้างที่มีโครงสร้างน้อยที่สุด - ซอสมะเขือเทศ 2
- การทดลองในอนาคตจะเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดแบบสัมพัทธ์ของอัตราการเฉือนในฟิลด์แรงเฉือนแบบออสซิลเลชั่นและแบบซ้อนทับเพื่อทำความเข้าใจกับการมีส่วนร่วมของพวกเขาและธรรมชาติของปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา