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ISFRS2015 Rheonics特徴

食品レオロジーと構造に関する第7回国際シンポジウム:食品レオロジーアプリケーションのための新しいプロセス粘度計

概要

食品レオロジーおよび構造に関する国際シンポジウム(ISFRS)は、ETHチューリッヒの食品栄養および健康研究所によって主催されました。

食品レオロジーと構造に関する国際シンポジウムは、食品レオロジーと構造研究者のニーズに対応します。 シンポジウムは、食品と関連システムのレオロジー、食品の構造と構造の分析、および食品の加工、構造、レオロジーと結果として生じる食品の品質の間の複雑な関係に焦点を当てています。 最先端技術の概要と最近の問題領域への詳細な焦点は、著名な科学者によるオープニングレクチャーといくつかの基調講演で提供されます。

ジョー・グッドブレッド博士、CTO Rheonics 「食品レオロジー用途向けの新しいプロセス粘度計」について講演しました。 の使用を引用して  SRV 食品レオロジー用途の粘度計。

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抄録ISFRS 2015

抽象

振動プロセス粘度計は 60 年近く前から知られていますが、製品の粘稠度の制御が最優先事項である食品製造プロセスではあまり応用されていません。 これは、製造する通常は非ニュートン的で不均質な製品の挙動を予測できるのはせん断を定義する測定値のみであるというプロセスオペレーター側の根強い信念によるものです。 新しい楽器、 Rheonics SRV プロセス粘度計は、生地の混合、チーズの凝固、ビールのマッシングなどの複雑なプロセスで一貫性を制御できることが証明されているため、食品加工業界で広く受け入れられている一連の振動粘度計の子孫です。 SRV はこの伝統に基づいて構築されており、これに新しいバランス型共振器構造が追加されているため、コンパクトで取り付けが簡単で、対称構造を欠く初期の設計で問題となっていた取り付け条件の影響を受けません。 振動粘度計は、試験対象の流体に浸漬された共振器のエネルギー損失率を測定することによって機能するため、周囲の構造に伝わる振動による追加のエネルギー損失により、機器の測定の安定性と再現性に制限が生じます。 の Rheonics バランス型共振器 (特許出願中) は、共振器の振動が周囲の構造に伝わるのを排除することで、共振器の最高の再現性と安定性を確保します。 従来の振動粘度計のさらなる改良には、ポンプやその他のプロセス機械による周囲振動を除去する特許取得済みのシステムや、近隣からの磁気干渉を前例のないほど除去する高度な電磁トランスデューサーが含まれます。oring 機械。 の Rheonics SRV は、レオロジー的に正確な機器のみがプロセスを制御できるとオペレーターが当初信じていた複雑なスラリー コーティング プロセス ラインにおいて、すでにその効果を実証しています。 オペレーターは、SRV の高感度と安定性により、単一点測定によるプロセスの制御が可能であるのに対し、密度と固形分含有量を測定できる他の一連の機器では、プロセス流の小さな変動を測定するには十分な感度が得られないことに気づきました。これらは均一で密着性の高いコーティングにとって極めて重要です。

アプリケーション

SRVは、ニュートン流体でも非ニュートン流体でも、見かけの粘度のXNUMX点測定が必要な場合に使用できます。

アプリケーションが含まれます:

  • 打者混合
  • 重油の粘度制御
  • スラリー塗布工程監視装置oring そして制御
  • ポンプの最適化
  • 重合ユニットoring

レオロジー測定のための振動粘度測定の調査

  • 振動粘度計は、レオロジー測定の候補としてはありそうにありません。
    • せん断は、バルク流体内ではなく、プローブ周辺の薄い境界層で発生します
    • せん断は振動性であり、プローブの振動周波数 (約 7.4 kHz) に応じて方向が変わります。 のために Rheonics SRV。
    • センサーは半無限の流体に効果的に浸されているため、速度勾配は定義されていません。
  • 良い面:
    • 彼らは非常に安定しています
    • せん断速度は不明で不明ですが、再現性があるため、振動粘度計はプロセス環境で流体の流動特性を一定に保つのに適しています。

振動粘度計にバルク剪断場を重ねることで、有用なレオロジー情報を得ることができます

  • 観察:SRVなどの振動センサーをトマトケチャップなどの剪断速度に敏感な材料に配置すると、プローブが材料内を移動するときに、示される粘度が大きく変動します。
  • これは、センサーが均一で制御可能な剪断場に配置されている場合、その剪断速度を変更すると、流体の剪断に敏感な特性に関する情報が得られる可能性があることを示唆しています。

単純な重ね合わせ剪断「レオメーター」

  • サンプルシリンダーは、制御可能な速度のモーターによってその軸を中心に回転します。
  • 振動式粘度計プローブが流体に浸されている
  • 回転速度を変化させると、指示された流体の粘度が記録されます
単純な重ね合わせ剪断「レオメーター」

「ケチャップメーター」

  • A Rheonics SRV 粘度計は、トマト ケチャップのサンプルを入れたシリンダーに浸されます。
  • コンピューターで制御されたモーター(木製のプラットフォームの下)が、サンプルを一定の速度と時間で回転させます。
  • 粘度計コントロールボックスは、測定された粘度値をコンピューターに送信します。
「ケチャップメーター」

ケチャップの重ね剪断挙動

  • 固定シリンダーの表示粘度は約120 mPa.Sです。 (地域1)
  • シリンダーが回転すると、指示された粘度が低下します。 各ステップでは、回転速度が2倍になります。 粘度が漸近線に近づく(領域XNUMX)
  • 回転が停止すると、粘度はゆっくりと新しい漸近レベルに上昇します(領域3)。
  • この動作の特定の機能は正確に再現可能です(XNUMX番目の測定サイクル)。
ケチャップの重ね剪断挙動

ケチャップの一貫性の従来の測定:ボストウィック濃度計

  • ケチャップは自重で流れます。 30秒で移動した距離は、その一貫性の尺度です。
  • ラボでは即席のボストウィックタイプのトラフを使用して、3つの異なるケチャップ製品を測定しました。 流れた距離は:
    • ケチャップ1(通称ブランド):13mm
    • ケチャップ2(「予算」ストアブランド):39 mm
    • ケチャップ3(「ライト」ストアブランド):28 mm
ボストウィック濃度計

重ね合わせ剪断測定における3ケチャップの挙動

  • 観測
    • K1は最低のボストウィック、最高の初期粘度、最も遅い回復を示しました。
    • K2は高せん断粘度が最も低く、回復が最も速かった。
    • K3は低速ではずり減粘、高速ではずり増粘
    • 最終的な回復粘度はボストウィックの一貫性とよく相関
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結論

  • 重ね合わせたせん断は、表示された粘度に大きな影響を与えました。
  • 重ね合わせたせん断と示された粘度の間の相関関係は、XNUMX種類のケチャップすべてで再現性がありました。
  • ケチャップの各種類には、重ねられた剪断の変化に対するユニークで反復可能な「シグネチャー」応答がありました。
  • 「回復」は、粘度がボストウィック濃度計の測定値とよく相関していることを示しており、この方法がボストウィック測定で得られたものと同じ特性のオンラインのインライン測定に使用できることを示しています。

未解決の質問と今後の作業

  • 振動境界層の局所せん断は、重ね合わせせん断場のグローバルせん断とどのように相互作用しますか?
  • これらの測定は、ケチャップのような物質の構造について何を教えてくれますか-降伏応力と剪断依存粘度を持つもの? 特に、より高度に構造化された材料–ケチャップ1 –が最も構造化されていない–ケチャップ2よりも静止粘度値に戻るのに時間がかかるのはなぜですか?
  • 将来の実験では、相対的な寄与と相互作用の性質の両方を理解するために、振動と重ね合わせたせん断フィールドの両方でせん断速度の相対振幅を変化させます。

ソリューション

食品業界向けのソリューションの詳細については、ソリューションページをご覧ください。

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