Přejít k hlavnímu obsahu
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     
Funkce ISFRS2015 Rheonics

7. MEZINÁRODNÍ SYMPOZIUM O RYOLOGII A STRUKTURĚ POTRAVIN: Nový procesní viskozimetr pro aplikace reologie potravin

O programu

Mezinárodní sympozium o reologii a struktuře potravin (ISFRS) bylo hostitelem Institutu pro výživu, výživu a zdraví v ETH v Curychu.

Mezinárodní sympozium o reologii a struktuře potravin se zabývá potřebami výzkumníků v oblasti reologie a struktury potravin. Sympozium je věnováno reologii potravin a souvisejících systémů, struktuře a analýze potravin a komplexnímu vztahu mezi zpracováním potravin, strukturou, reologií a výslednou kvalitou potravin. Přehled stavu techniky a podrobné zaměření na aktuální problémové oblasti uvádí úvodní přednáška a několik klíčových přednášek prezentovaných známými vědci.

Dr. Joe Goodbread, CTO společnosti Rheonics, přednesl přednášku na téma „Nový procesní viskozimetr pro aplikace reologie potravin“; s odvoláním na použití  SRV viskozimetr v aplikacích reologie potravin.

Logo ETH2
Kniha abstraktů ISFRS 2015

Abstraktní

Vibrační procesní viskozimetry jsou známy téměř 60 let, ale našly pouze skromné ​​použití v procesech výroby potravin, kde je kontrola konzistence produktu vysokou prioritou. Je to kvůli hluboké víře ze strany provozovatelů procesů, že pouze měření definovaná smykem jsou schopna předpovídat chování obvykle n Newtonských, často nehomogenních produktů, které vyrábějí. Nový nástroj, Rheonics SRV Process Viscometer, pochází z řady vibračních viskozimetrů, které si našly široké uplatnění v potravinářském průmyslu, protože se osvědčily jako schopné řídit konzistenci v komplexních procesech, jako je míchání těsta, koagulace sýrů, a pivní rmutování. SRV staví na tomto dědictví a přidává k němu novou vyváženou rezonátorovou strukturu, díky níž je kompaktní, snadno se instaluje a bez citlivosti na montážní podmínky, které trápily dřívější návrhy, které postrádají jeho symetrickou strukturu. Protože vibrační viskozimetry fungují měřením rychlosti energetické ztráty rezonátoru ponořeného do testované tekutiny, jakékoli další energetické ztráty způsobené vibracemi přenesenými do okolních struktur omezují stabilitu a reprodukovatelnost měření přístroje. Vyrovnaný rezonátor Rheonics (čekající na patent) zajišťuje nejvyšší možnou reprodukovatelnost a stabilitu rezonančního nástroje tím, že eliminuje přenos vibrací rezonátoru na okolní struktury. Mezi další vylepšení tradičních vibračních viskozimetrů patří patentované systémy pro potlačení vibrací okolního prostředí způsobené čerpadly a jinými procesními stroji, jakož i pokročilé elektromagnetické převodníky s bezprecedentním odmítáním magnetické interference ze sousedních strojů. Rheonics SRV se již osvědčil ve složité linii procesu nanášení kaše, u které se provozovatel původně domníval, že proces může být pod kontrolou pouze reologicky přesný přístroj. Provozovatel zjistil, že vysoká citlivost a stabilita SRV umožňovala řízení procesu jednobodovým měřením, zatímco baterie jiných přístrojů schopných měřit hustotu a obsah pevných látek nebyla dostatečně citlivá pro měření malých změn v procesním proudu, které byly zásadní pro jednotný, přilnavý povlak.

Aplikace

SRV lze použít všude tam, kde je zapotřebí jednobodové měření zdánlivé viskozity, ať už v newtonských nebo nenewtonských tekutinách.

Aplikace zahrnují:

  • Míchání těsta
  • Řízení viskozity těžkého topného oleje
  • Monitorování a řízení procesu nanášení kaše
  • Optimalizace čerpání
  • Monitorování polymerace

Průzkum vibrační viskozimetrie pro reologická měření

  • Vibrační viskozimetr se jeví jako nepravděpodobný kandidát na reologická měření:
    • Střih nastává spíše v tenké mezní vrstvě kolem sondy než v hromadné tekutině
    • Střih je kmitavý, mění směr s frekvencí vibrací sondy - zhruba 7.4 kHz. pro Rheonics SRV.
    • Senzor je účinně ponořen do polo nekonečného objemu tekutiny, takže gradienty rychlosti nejsou definovány.
  • Pozitivní stránka:
    • Jsou velmi stabilní
    • I když je smyková rychlost neznámá a nepoznatelná, je opakovatelná, takže vibrační viskozimetry jsou dobré pro udržení tokových vlastností tekutiny konstantní v procesním prostředí

Překrývání objemového smykového pole na vibračním viskozimetru může poskytnout užitečné reologické informace

  • Pozorování: Když je vibrační senzor, jako je SRV, umístěn do materiálu citlivého na vysokou střižnou rychlost, jako je kečup z rajčat, jeho uvedená viskozita silně kolísá, když se sonda pohybuje materiálem.
  • To naznačuje, že pokud by byl senzor umístěn do rovnoměrného, ​​kontrolovatelného smykového pole, změna jeho smykové rychlosti by mohla poskytnout informaci o smykových citlivých vlastnostech tekutiny.

Jednoduchý „reometr“ s překrývajícím se střihem

  • Vzorkový válec se otáčí kolem své osy motorem s regulovatelnou rychlostí
  • Vibrační viskozimetrová sonda je ponořena do kapaliny
  • Uvedená viskozita kapaliny se zaznamenává s měnící se rychlostí rotace
Jednoduchý „reometr“ s překrývajícím se střihem

„Měřič kečupu“

  • Viskozimetr Rheonics SRV je ponořen do válce, ve kterém je vzorek kečupu z rajčat.
  • Počítačem řízený motor (pod dřevěnou platformou) otáčí vzorek řadou pevných sazeb a dob.
  • Řídicí skříň viskozimetru přenáší naměřené hodnoty viskozity do počítače.
„Měřič kečupu“

Překrývané smykové chování kečupu

  • Indikovaná viskozita ve stacionárním válci je asi 120 mPa.S. (Region 1)
  • Jak se válec otáčí, indikovaná viskozita klesá. Každý krok představuje zdvojnásobení rychlosti rotace. Viskozita se blíží asymptotu (Region 2)
  • Po zastavení rotace se viskozita pomalu zvyšuje na novou asymptotickou úroveň (oblast 3).
  • Některé vlastnosti tohoto chování jsou přesně opakovatelné (druhý měřicí cyklus).
Překrývané smykové chování kečupu

Tradiční měření konzistence kečupu: Bostwick Consistometer

  • Kečup smí proudit pod vlastní hmotností. Vzdálenost ujetá za 30 sekund je měřítkem její konzistence.
  • K měření 3 různých produktů kečupu byl v naší laboratoři použit improvizovaný žlab typu Bostwick. Vzdálené vzdálenosti byly:
    • Kečup 1 (oblíbená značka): 13 mm
    • Kečup 2 (značka „rozpočtu“): 39 mm
    • Kečup 3 („lehká“ značka obchodu): 28 mm
Bostwickův konzistometr

Chování 3 kečupů v překrývajících se smykových měřeních

  • Pozorování
    • K1 měla nejnižší Bostwick, nejvyšší počáteční viskozitu a nejpomalejší zotavení.
    • K2 měla nejnižší viskozitu s vysokým střihem a nejrychlejší regeneraci.
    • K3 ztenčovala střih při nízkých rychlostech, střihová hustota při vyšších rychlostech
    • Konečná získaná viskozita dobře korelovala s Bostwickovou konzistencí
Obrázek 5

Závěry

  • Překrytý střih měl velký vliv na indikovanou viskozitu.
  • Korelace mezi superponovaným střihem a indikovanou viskozitou byly opakovatelné pro všechny tři odrůdy kečupu.
  • Každá odrůda kečupu měla jedinečnou a opakovatelnou „podpisovou“ reakci na změny v překrývajícím se smyku.
  • „Obnovené“ indikovalo, že viskozita dobře korelovala s Bostwickovým měřením konstometru, což naznačuje, že tato metoda by mohla být použita pro online, inline měření stejných vlastností zachycená Bostwickovými měřeními.

Otevřené otázky a budoucí práce

  • Jak interaguje místní smyk v oscilační mezní vrstvě s globálním smykem v superponovaném smykovém poli?
  • Co nám tato měření mohou říct o struktuře látek podobných kečupu - těch, které mají mez kluzu a viskozitu závislou na smyku? Zejména proč trvá více strukturovaný materiál - kečup 1 - více času, než se vrátí na klidovou hodnotu viskozity než nejméně strukturovaný - kečup 2?
  • Budoucí experimenty budou měnit relativní amplitudy smykových rychlostí v oscilačním i superponovaném smykovém poli, aby pochopily jejich relativní příspěvky i povahu jejich interakcí.

Řešení

Chcete-li zjistit více o našich řešeních pro potravinářský průmysl, navštivte stránku řešení.

Řešení Rheonics pro potravinářský průmysl
Vyhledávání