Справочная информация

Расширенный или расширяющийся поток интерфейса описывает, как интерфейс реагирует на изменение площади (увеличение или уменьшение). Реакция может быть эластичной или вязкой. С помощью метода ударных капель можно соответствующим образом получить параметры интерфейсного потока, то есть модуль вязкой упругости E, модуль упругости E 'и модуль вязкости E' [1, 2].

Экспериментальный метод

образец

Испытания проводились с использованием трех различных образцов, которые были подготовлены к использованию в водном растворе до проведения измерений (таблица 1). Все три образца являются типичными поверхностно - активными добавками в продуктах питания. Гидролизный белок может использоваться в качестве добавки вкуса и подходит для людей с аллергией. Экстракт Quillaia используется в безалкогольных напитках для поддержки пенообразующих свойств, в то время как гликат пропиленгликоля присутствует в качестве загустителя, эмульгатора или пенообразующего вещества в леденцах, приправах или пиве.

Метод тестирования

Метод колебательных капель используется для определения величины модуля вязкости E, модуля упругости E 'и модуля вязкости E'. Образец всасывается в стеклянный шприц и соединяется с модулем осцилляционных капель DSA100 ODM. Автоматическое обнаружение и соединение поршней шприца и высокая степень автоматизации программного обеспечения ADVANCE обеспечивают высокую точность и отличную повторяемость измерений. Под шприцем подвешена капля определенного объема, объем капли колеблется синусоидальным образом с помощью пьезоэлектрической керамики, а поверхностное натяжение капли также изменяется синусоидальным образом из - за миграции поверхностно - активного агента в капле (рисунок 1). В зависимости от поверхностного натяжения, изменения площади капли, а также фазового угла, можно вычислить E, E 'и E', и все это делается автоматически с помощью программного обеспечения ADVANCE.

Рисунок 1: Экспериментальная установка модуля осцилляционных капель DSA100 ODM. Слева: шприц для жидкости вставляется в модуль. Справа: После фиксации шприца можно начинать измерения.

Измерения проводились на частотах 0,5, 1,0 и 3,0 Гц и амплитудах 3,6% и 4,8% (деформация относительно начальной области) (данные не отображались). Такие изменения частоты и амплитуды, которые раньше были сложными, теперь можно легко настроить с помощью программного обеспечения ADVANCE. Каждая капля выполняет десять последовательных циклов колебаний и используется для оценки.

результат

В трех образцах были обнаружены значения поверхностного натяжения при равновесии 37,8, 35,5 и 53,4 мН / м. На рисунке 2 показаны синусоидальные изменения площади поверхности и поверхностного натяжения образца 1 во время колебаний. Программное обеспечение ADVANCE позволяет интуитивно просматривать исходные данные (синие), а также кривые площади (желтые) и поверхностного натяжения (синие).

Рисунок 2: Площадь колебательной кривой образца 1 (темно - синий) и полученное поверхностное натяжение (светло - синий) с частотой 0,5 Гц и частотной амплитудой 3,6%. Также показана оптимизированная синусоидальная функция (кривая площади желтая, поверхностное натяжение красное).

На рисунках 3a и 3b показаны модули упругости E 'и вязкости E' для трех образцов. Таблица ошибок соответствует стандартному отклонению от двух измерений и в большинстве случаев меньше соответствующего символа. Высокая степень автоматизации ODM и его измерений свидетельствует об этом высоком уровне повторяемости.

Рисунок 3a (выше), 3b (ниже): отношение модуля упругости E 'и модуля вязкости E' для всех трех образцов к частоте вибрации. Диапазон деформации поверхности составляет 3,6 ± 0,4%.

Во всех трех образцах эластичная часть доминировала в поведении потока интерфейса (E '> E'). Модуль упругости для каждого образца изменялся меньше на разных частотах, но они сильно отличались друг от друга по результатам, в том числе самый большой модуль упругости для образца 2, около 100 мН / м. Образец 3 имеет минимальный модуль упругости, около 20 мН / м. По мере увеличения частоты модуль вязкости E для всех трех образцов уменьшался.

Результаты испытаний имеют большое значение для процесса производства продуктов питания. Например, образец 2, соотношение E '/ сигма = 2.8 может быть рассчитано на основе модуля упругости E' и поверхностного натяжения, и, согласно моделям Kloek и других, если E '/ сигма > 1, распределение начальных размеров пузырьков в пене очень стабильно, и процесс разложения при созревании Оствальда может быть замедлен или даже остановлен. Образец 2, вещество с высоким E '/ сигмой идеально подходит для стабилизации пеноматериалов в пищевой промышленности.

Наконец, стоит отметить, что все измерения, упомянутые здесь, были сделаны примерно за два с половиной часа. Теперь приборы, способные быстро, легко и с высокой точностью определять эти ключевые показатели, открывают двери для пользователей, изучающих интерфейсную реологию.

заключение

После тестирования модуль упругости E 'для трех эмульгаторов значительно различался в диапазоне от 20 до 110 мН / м. Благодаря новому модулю колебательных капель (ODM) в сочетании с программным обеспечением ADVANCE эти ключевые параметры могут быть легко, быстро и точно измерены. Простые и интуитивные измерения в диапазоне частот и амплитуд, а также высокая степень автоматизации в сочетании с программным и аппаратным обеспечением могут быть использованы для полного представления свойств интерфейса, а не только в пищевой промышленности.