Пропустить
+ 41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (США)     
МСФО2015 RheonicsОсобенность

7-й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО РЕОЛОГИИ И СТРУКТУРЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ: новый вискозиметр процесса для применения в реологии пищевых продуктов

Обзор

Международный симпозиум по реологии и структуре пищевых продуктов (ISFRS) был организован Институтом продовольствия, питания и здоровья в ETH Zürich.

Международный симпозиум по реологии и структуре пищевых продуктов рассматривает потребности исследователей в области реологии и структуры пищевых продуктов. Симпозиум посвящен реологии пищевых продуктов и связанных с ними систем, анализу структуры и структуры пищевых продуктов, а также сложной взаимосвязи между переработкой пищевых продуктов, структурой, реологией и качеством получаемой пищи. Обзор современного уровня техники и подробное описание последних проблемных областей даны в вводной лекции и нескольких основных лекциях, представленных известными учеными.

Доктор Джо Гудбред, технический директор Rheonics выступил с докладом на тему: «Новый технологический вискозиметр для применения в пищевой реологии»; ссылаясь на использование  SRV вискозиметр для применения в пищевой реологии.

ETH-логотип2
Книга тезисов ISFRS 2015

Абстрактные

Вибрационные вискозиметры известны уже почти 60 лет, но нашли лишь ограниченное применение в процессах производства пищевых продуктов, где контроль консистенции продукта является высоким приоритетом. Это связано с укоренившимся убеждением части операторов процессов в том, что только измерения определенного сдвига способны предсказать поведение обычно неньютоновских, часто неоднородных продуктов, которые они производят. Новый инструмент, Rheonics Технологический вискозиметр SRV произошел от линейки вибрационных вискозиметров, которые нашли широкое применение в пищевой промышленности, поскольку они доказали свою способность контролировать консистенцию в сложных процессах, таких как смешивание жидкого теста, коагуляция сыра и затирание пива. SRV опирается на это наследие и добавляет к нему новую сбалансированную структуру резонатора, которая делает его компактным, простым в установке и свободным от чувствительности к условиям монтажа, которая преследовала более ранние конструкции, которым не хватало его симметричной структуры. Поскольку вибрационные вискозиметры измеряют скорость потерь энергии резонатора, погруженного в тестируемую жидкость, любые дополнительные потери энергии из-за вибраций, передаваемых окружающим конструкциям, накладывают ограничения на стабильность и воспроизводимость измерений прибора. Rheonics сбалансированный резонатор (заявка на патент подана) обеспечивает максимально возможную воспроизводимость и стабильность резонансного инструмента за счет исключения передачи вибраций резонатора на окружающие конструкции. Дальнейшие усовершенствования традиционных вибрационных вискозиметров включают запатентованные системы подавления вибрации окружающей среды, создаваемой насосами и другим технологическим оборудованием, а также усовершенствованные электромагнитные преобразователи с беспрецедентным подавлением магнитных помех от соседей.oring техника. Rheonics SRV уже зарекомендовал себя на сложной технологической линии нанесения суспензионного покрытия, оператор которой изначально считал, что только реологически точный инструмент может взять процесс под контроль. Оператор обнаружил, что высокая чувствительность и стабильность SRV позволяют контролировать процесс с помощью измерения в одной точке, тогда как набор других приборов, способных измерять плотность и содержание твердых веществ, не был достаточно чувствителен для измерения небольших изменений в технологическом потоке, которые имели решающее значение для получения однородного, прочного покрытия.

Приложения

SRV можно использовать везде, где требуются одноточечные измерения кажущейся вязкости, будь то в ньютоновских или неньютоновских жидкостях.

Приложения включают в себя:

  • Смешивание теста
  • Контроль вязкости мазута
  • Мониторинг процесса нанесения суспензионного покрытияoring И контроль
  • Оптимизация прокачки
  • Монит полимеризацииoring

Исследование вибрационной вискозиметрии для реологических измерений

  • Вибрационный вискозиметр кажется маловероятным кандидатом на проведение реологических измерений:
    • Сдвиг происходит в тонком пограничном слое вокруг зонда, а не в объеме жидкости
    • Сдвиг носит колебательный характер, меняя направление в зависимости от частоты вибрации зонда – примерно 7.4 кГц. для Rheonics СРВ.
    • Датчик эффективно погружен в полубесконечный объем жидкости, так что градиенты скорости не определены.
  • С положительной стороны:
    • Они очень стабильны
    • Хотя скорость сдвига неизвестна и неизвестна, она повторяется, так что вибрационные вискозиметры хороши для поддержания постоянных характеристик текучести жидкости в технологической среде.

Наложение поля объемного сдвига на вибрационный вискозиметр может дать полезную реологическую информацию

  • Наблюдение: когда вибрационный датчик, такой как SRV, помещают в материал, чувствительный к скорости сдвига, такой как томатный кетчуп, его указанная вязкость сильно колеблется при перемещении зонда через материал.
  • Это говорит о том, что, если датчик был помещен в однородное, контролируемое поле сдвига, изменение его скорости сдвига может дать информацию о чувствительных к сдвигу свойствах жидкости.

Простой нарезаемый реометр

  • Пробоотборный цилиндр вращается вокруг своей оси с помощью двигателя с регулируемой скоростью.
  • Вибрационный зонд вискозиметра погружен в жидкость
  • Указанная вязкость жидкости записывается при изменении скорости вращения
Простой нарезаемый реометр

«Кетчуп метр»

  • A Rheonics Вискозиметр SRV погружен в цилиндр с образцом томатного кетчупа.
  • Двигатель с компьютерным управлением (под деревянной платформой) вращает образец с последовательностью фиксированных скоростей и длительностей.
  • Блок управления вискозиметром передает измеренные значения вязкости на компьютер.
«Кетчуп метр»

Наложение сдвига поведения кетчупа

  • Указанная вязкость в стационарном цилиндре составляет около 120 мПа · с. (Регион 1)
  • По мере вращения цилиндра указанная вязкость падает. Каждый шаг - это удвоение скорости вращения. Вязкость приближается к асимптоте (область 2)
  • Когда вращение прекращается, вязкость медленно увеличивается до нового асимптотического уровня (область 3).
  • Некоторые особенности этого поведения точно повторяются (второй цикл измерения).
Наложение сдвига поведения кетчупа

Традиционное измерение консистенции кетчупа: консистометр Боствика

  • Кетчупу позволяют течь под собственным весом. Расстояние, пройденное за 30 секунд, является мерой его согласованности.
  • В нашей лаборатории использовался импровизированный желоб типа Боствика для измерения 3 различных продуктов кетчупа. Расстояния были:
    • Кетчуп 1 (популярная торговая марка): 13 мм
    • Кетчуп 2 («бюджетный» магазин): 39 мм
    • Кетчуп 3 («легкий» бренд магазина): 28 мм
Боствикский Консистометр

Поведение 3 кетчупов при измерениях наложенного сдвига

  • Наблюдения
    • К1 имел самый низкий показатель Боствика, самую высокую начальную вязкость и самое медленное восстановление.
    • К2 имел самую низкую вязкость при высоких сдвигах, самое быстрое восстановление.
    • К3 - истончение сдвига при низких скоростях, утолщение при высоких скоростях
    • Конечная восстановленная вязкость хорошо коррелировала с консистенцией Боствика
Picture-5

Выводы

  • Наложенный сдвиг оказал большое влияние на указанную вязкость.
  • Корреляции между наложенным сдвигом и указанной вязкостью были повторяемыми для всех трех разновидностей кетчупа.
  • Каждый сорт кетчупа имел уникальный и повторяемый «сигнатурный» ответ на вариации наложенного сдвига.
  • «Восстановленная» указывает на то, что вязкость хорошо коррелирует с измерениями консистометра Боствика, подразумевая, что этот метод может быть использован для оперативных встроенных измерений тех же свойств, которые были получены при измерениях Боствика.

Открытые вопросы и будущая работа

  • Как локальный сдвиг в колебательном пограничном слое взаимодействует с глобальным сдвигом в наложенном сдвиговом поле?
  • Что эти измерения могут сказать нам о структуре кетчупоподобных веществ - веществ с пределом текучести и вязкостью, зависящей от сдвига? В частности, почему более высокоструктурированный материал - кетчуп 1 - занимает больше времени, чтобы вернуться к значению покоящейся вязкости, чем наименее структурированный - кетчуп 2?
  • Будущие эксперименты будут варьировать относительные амплитуды скоростей сдвига как в колебательных, так и в наложенных полях сдвига, чтобы понять их относительный вклад и природу их взаимодействий.

Решения

Чтобы узнать больше о наших решениях для пищевой промышленности, посетите страницу решений.

Rheonics Решения для пищевой промышленности
Поиск