Введение
Многие продукты в процессе обработки изменяют свои свойства в зависимости от изменения температуры и времени. Продукты на основе Starch имеют профиль вязкости, зависящий от температуры. Для того чтобы понять и уточнить требования к обработке или рецептуру, эти продукты можно охарактеризовать реологически.
Ротационный реометр Kinexus имеет множество различных геометрий, подходящих для определения характеристик широкого спектра материалов с помощью системы типа "чашка и боб". На рисунке 1 показан их пример select. Эти геометрические формы в сочетании с подходящей чашкой имеют отделку поверхности, которая может облегчить измерение образца в зависимости от его типа (например, спиральные канавки для предотвращения осаждения частиц).
arcЛопатка (показана на рис. 2) - это лопатка, используемая для определения реологии пасты. Хотя эта геометрия предназначена для реологии пастинга, она также может использоваться в качестве геометрии для диспергирования, полезной для предотвращения быстрого осаждения частиц или разделения фаз (как показано на вебинаре по диспергированию).
Kinexus - полезный инструмент для определения реологических переходов starch в зависимости от температуры. Используя встроенный в программное обеспечение анализ (см. рис. 3), можно автоматически определить температуру пастирования, пиковую вязкость, вязкость выдержки и конечную вязкость при изменении температуры. Характеризуя различные продукты starch и определяя вышеуказанные параметры, можно получить полезную информацию об изменениях, происходящих с образцом в процессе обработки.
Экспериментальный
Реология пасты starch была охарактеризована с помощью лопатки starch, соединенной с картриджем диаметром 37 мм в виде чашки и цилиндра, на реометре Kinexus. Температура изменялась от 50 до 95 ˚C, выдерживалась при 95 ˚C и затем снова снижалась до 50 ˚C при скорости изменения температуры 12 ˚C мин-1 и скорости вращения 160 об/мин.
Результаты и обсуждение
На рисунке 4 показан график зависимости вязкости и температуры от времени для стандартного образца starch. Соответствующий анализ starch способен указать, при каких температурах и вязкостях происходят эти переходы, и сообщает значения в конце измерения в табличной форме. С помощью этого анализа были определены различные вязкости и температуры для стандартного образца starch (см. табл. 1). Было установлено, что температура склеивания составляет около 78˚C, пиковая вязкость - 4,4 Па с, вязкость выдержки - около 1,9 Па с, а конечная вязкость - 3,7 Па с.
Таблица 1: Реологические переходы starch при изменении температуры от 50 до 95˚C и обратно до 50˚C.
| название действия | Температура (°C) | Вязкость сдвига (Па с) | Время (образец) (с) |
|---|---|---|---|
| Анализ пиковой вязкости | 95.24 | 4.35 | 534.9 |
| Анализ конечной вязкости | 49.97 | 3.72 | 1258 |
| Анализ вязкости при хранении | 89.13 | 1.94 | 816.7 |
| Температура пастирования | 78.23 | 0.04 | 450.9 |
Заключение 1
Стандартное измерение клейкости starch может быть легко выполнено на реометре Kinexus. С помощью лопатки и анализа starch и starch можно определить реологические переходы starch, что позволяет быстро и легко сравнивать различные образцы.
Тест на выдавливание потока был повторен для свежей аликвоты зубной пасты весом 1 г, на этот раз со скоростью запечатывания 10 мм/с. Сравнение данных, полученных при скорости 2 и 10 мм/с, показано на рис. 5 вместе с данными равновесного течения, полученными с помощью традиционной вращательной реометрии.
Видно, что данные по течению при выдавливании очень хорошо согласуются с данными по вращению, увеличивая скорость сдвига от максимального значения 20 с-1 при вращательных измерениях до 700 с-1 при измерении течения при выдавливании. Конечно, различные образцы могут быть более или менее пригодны для использования метода выдавливания, чем показанный здесь, поэтому для любого нового анализа рекомендуется проводить пробные измерения.
Заключение 2
Ротационный реометр Kinexus с расширенными возможностями осевого испытания может быть использован для расширения диапазона измеряемых скоростей сдвига концентрированных суспензий, склонных к разрушению, с помощью метода выдавливания потока. Расчетная вязкость зубной пасты, полученная с помощью измерений методом выдавливания, дает данные, сопоставимые с данными традиционной ротационной реометрии, и расширяет диапазон скоростей сдвига почти на два порядка.
Сноска
[1] Размер зазора должен составлять 10 x размер максимальной частицы, чтобы между частицами оставалось достаточно свободного пространства для их свободного перемещения. При увеличении скорости сдвига и узком зазоре частицы large стремятся слипнуться друг с другом, фальсифицируя поведение потока.