مقدمة
تغير العديد من المنتجات أثناء المعالجة خصائصها المادية وفقًا للتغيرات في درجة الحرارة والوقت. تُظهر المنتجات القائمة على Starch ملف تعريف لزوجة يعتمد على درجة الحرارة. من أجل فهم وتحسين متطلبات المعالجة أو التركيبة، يمكن توصيف هذه المنتجات من الناحية الانسيابية.
يحتوي مقياس الانسيابية الدورانية Kinexus على العديد من الأشكال الهندسية المختلفة المناسبة لتوصيف مجموعة كبيرة من المواد باستخدام نظام نمط الكوب والخبز. يمكن رؤية selectأيون منها في الشكل 1. هذه الأشكال الهندسية، إلى جانب الكوب المطابق، مصممة بتشطيبات سطحية يمكن أن تساعد في قياس العينة وفقًا لنوع العينة (على سبيل المثال، الأخاديد الحلزونية لمنع ترسب الجسيمات).
المجذاف (الموضح في الشكل 2)، هو مجداف يستخدم لـarch لصق الريولوجيا. على الرغم من أن هذه الهندسة مصممة للصق الريولوجيا، إلا أنه يمكن استخدامها أيضًا كهندسة للتشتت، وهي مفيدة لمنع الترسيب السريع للجسيمات أو فصل المراحل (كما هو موضح في ندوة التشتت على الويب.
يعد Kinexus أداة مفيدة لتحديد التحولات الانسيابية لـ starch مع درجة الحرارة. وباستخدام التحليل المدمج داخل البرنامج (انظر الشكل 3)، يمكن أن يحدد تلقائيًا درجة حرارة اللصق وذروة اللزوجة ولزوجة الثبات واللزوجة النهائية أثناء التغير في درجة الحرارة. يوفر توصيف المنتجات المختلفة starch وتحديد المعلمات المذكورة أعلاه معلومات مفيدة فيما يتعلق بالتغيرات التي تطرأ على العينة أثناء المعالجة.
تجريبي
تم توصيف انسيابية اللصق لـ starch باستخدام مجداف starch مقترنًا بكوب قطره 37 مم وخرطوشة أسطوانية تم إجراؤها على مقياس الانسيابية Kinexus. تم زيادة درجة الحرارة من 50 إلى 95 درجة مئوية، وثبتت عند 95 درجة مئوية ثم عادت إلى 50 درجة مئوية باستخدام معدل زيادة في درجة الحرارة قدره 12 درجة مئوية في الدقيقة الواحدة وسرعة دوران 160 دورة في الدقيقة.
النتائج والمناقشة
يوضح الشكل 4 مخطط اللزوجة ودرجة الحرارة مع الزمن على عينة قياسية starch. ويستطيع تحليل starch المقابل أن يشير إلى درجات الحرارة واللزوجة التي تحدث عندها هذه التحولات ويبلغ عن القيم في نهاية القياس في شكل جدول. باستخدام هذا التحليل، تم تحديد اللزوجة ودرجات الحرارة المختلفة لعينة starch القياسية (انظر الجدول 1). تم العثور على درجة حرارة اللصق حوالي 78 درجة مئوية، وذروة اللزوجة؛ 4.4 باسكال ثانية، ولزوجة الثبات حوالي 1.9 باسكال ثانية، وتم تحديد اللزوجة النهائية بـ 3.7 باسكال ثانية.
الجدول 1: التحولات الانسيابية لـ starch عند زيادة درجة الحرارة من 50 درجة مئوية إلى 95 درجة مئوية والعودة إلى 50 درجة مئوية.
| اسم الإجراء | درجة الحرارة (درجة مئوية) | لزوجة القص (باسكال) | الوقت (العينة) (ث) |
|---|---|---|---|
| تحليل ذروة اللزوجة | 95.24 | 4.35 | 534.9 |
| تحليل اللزوجة النهائية | 49.97 | 3.72 | 1258 |
| تحليل اللزوجة القابضة | 89.13 | 1.94 | 816.7 |
| درجة حرارة اللصق | 78.23 | 0.04 | 450.9 |
الاستنتاج 1
يمكن إجراء قياس اللصق القياسي starch بسهولة على مقياس الانسيابية kinexus. وباستخدام مجداف starch وتحليل starch، يمكن تحديد التحولات الانسيابية لـ starch مما يسمح بإجراء مقارنات سريعة وسهلة عبر عينات مختلفة.
تم تكرار اختبار التدفق بالضغط على عينة جديدة بوزن 1 جم من معجون الأسنان وهذه المرة باستخدام سرعة ضغط تبلغ 10 مم/ثانية. تظهر مقارنة بين بيانات كل من 2 و10 مم/ث في الشكل 5، إلى جانب بيانات تدفق التوازن التي تم الحصول عليها باستخدام قياس الانسيابية الدورانية التقليدية.
ويمكن ملاحظة أن بيانات التدفق الانضغاطي تتطابق بشكل جيد للغاية مع بيانات التدفق الدوراني، حيث يمتد معدل القص من 20 ث/ثانية كحد أقصى للقياسات الدورانية إلى 700 ث/ثانية لقياسات التدفق الانضغاطي. وبالطبع، قد تكون العينات المختلفة أكثر أو أقل ملاءمة لتقنية التدفق بالضغط من تلك الموضحة هنا، ومن ثم يوصى بإجراء قياسات تجريبية لأي تحليل جديد.
الاستنتاج 2
يمكن استخدام مقياس الريومتر الدوراني Kinexus المزود بقدرات اختبار محورية متقدمة لتوسيع نطاق معدل القص القابل للقياس للمعلقات المركزة، المعرضة للتكسر، باستخدام تقنية التدفق بالضغط. أعطت اللزوجة المحسوبة لمعجون الأسنان التي تم الحصول عليها من خلال قياسات التدفق بالضغط بيانات مماثلة لقياس الانسيابية الدورانية التقليدية ووسعت نطاق معدل القص بما يقرب من مرتبتين من حيث الحجم.
الحاشية
[1] يجب أن يكون حجم الفجوة 10 أضعاف حجم الجسيمات القصوى بحيث يكون هناك مساحة حرة كافية بين الجسيمات لتتحرك بحرية. مع زيادة معدل القص والفجوة الضيقة، تميل الجسيمات large إلى التكدس معًا، مما يؤدي إلى تزييف سلوك التدفق.