在加工階段，增加對(duì)食品的監(jiān)控可以幫助實(shí)時(shí)確定質(zhì)量屬性，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的過(guò)程控制。
在大多數(shù)過(guò)程應(yīng)用中，過(guò)程的效率和#終產(chǎn)品的質(zhì)量是流體流變性的函數(shù)，這將影響多種特性，例如鋪展性，可傾倒性和可泵送性（Cullen，Duffy＆O'Donnell，2001）。
常規(guī)上，使用簡(jiǎn)單的浸入式粘度計(jì)（如Brookfield粘度計(jì)（Barnes，2001年））和Bostwick濃度計(jì)（Cullen，Duffy＆O'等壓力變送器）對(duì)番茄產(chǎn)品的離線和間歇性進(jìn)行質(zhì)量控制流變學(xué)測(cè)量 Donnell，2001年）。簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)高效的壓力變送器-Bostwick濃度計(jì)（BC）-用于監(jiān)視一系列食品中的產(chǎn)品一致性。
然而，該壓力變送器具有某些模仿之處，例如壓力變送器的干燥度和水平度，操作者的主觀性和可變性以及產(chǎn)品流邊緣的血清分離。因此，該設(shè)備不適用于在線一致性測(cè)量。此外，實(shí)驗(yàn)室粘度計(jì)被廣泛用作基于簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)粘度法的質(zhì)量控制壓力變送器，其剪切速率取決于轉(zhuǎn)速和所用主軸的類(lèi)型。因此，替換Bostwick濃度計(jì)和實(shí)驗(yàn)室粘度計(jì)，或?qū)⑺鼈兊臏y(cè)量值與過(guò)程粘度計(jì)相關(guān)聯(lián)，可以在處理時(shí)提供實(shí)時(shí)和連續(xù)的監(jiān)控。
對(duì)于過(guò)程控制，可以使用多種粘度計(jì)，例如振動(dòng)粘度計(jì)，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和管式粘度計(jì)，并且#近還評(píng)估了這種方法在食品領(lǐng)域的適用性（Cullen 等， 2000）。但是，這類(lèi)傳統(tǒng)的粘度計(jì)設(shè)計(jì)在處理復(fù)雜的食物液體（顆粒狀，纖維狀，多相和高粘度）時(shí)可能具有挑戰(zhàn)性，這會(huì)因壁滑，測(cè)量間隙結(jié)垢或相分離而導(dǎo)致錯(cuò)誤。理想的粘度計(jì)設(shè)計(jì)是一種能夠縮短響應(yīng)時(shí)間，簡(jiǎn)化清潔過(guò)程，減少結(jié)垢的可能性，并能進(jìn)行出色的樣品更新以確保所進(jìn)行的任何測(cè)量方法均具有代表性的設(shè)計(jì)。
該部門(mén)中的各種單元操作都需要對(duì)流體進(jìn)行有效的混合或機(jī)械攪拌。另外，所使用的攪拌器的形狀和尺寸將取決于要混合的流體的性質(zhì)，尤其是粘度。對(duì)于高粘度非牛頓流體，通常使用螺旋帶狀攪拌器，使流體垂直混合并在容器壁處進(jìn)行有效混合（Rai，Devotta和Rao，2000），運(yùn)行速度通常在30-100之間轉(zhuǎn)速 在泵送和混合后，可以通過(guò)對(duì)批料進(jìn)行原位流變?cè)u(píng)估來(lái)改善過(guò)程控制。
優(yōu)點(diǎn)包括wuxu與產(chǎn)品接觸的旁路生產(chǎn)線或額外的壓力變送器以及實(shí)時(shí)監(jiān)控。充分證明了使用混合器粘度計(jì)的方法，其中對(duì)指定幾何形狀的葉輪轉(zhuǎn)速和扭矩進(jìn)行高精度測(cè)量可以在混合容器中建立明顯的粘度。
然而，像這樣的試驗(yàn)是基于縮小混合幾何形狀的，這取決于常規(guī)的離線粘度計(jì)/流變儀對(duì)速度和扭矩的測(cè)量。由于混合容器中復(fù)雜的流動(dòng)模式和剪切速率，只能確定平均值和近似數(shù)據(jù)。新型經(jīng)濟(jì)高效的非接觸式壓力變送器的制造，可在從0到10 mN·m到0到10,000 N·m的范圍內(nèi)提供動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量將支持混合器粘度計(jì)技術(shù)向生產(chǎn)規(guī)模的轉(zhuǎn)移。
關(guān)于該壓力變送器，其工作原理涉及一個(gè)表面聲波裝置，該裝置用作頻率相關(guān)的應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀確定由軸上施加的應(yīng)變引起的共振頻率的變化。還記錄了利用光束的軸轉(zhuǎn)速的精que測(cè)量。
本文的目的是使用以下標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估工廠規(guī)模的螺旋式螺帶混合器作為流變過(guò)程控制方法的能力：
1.根據(jù)代表性的混合器流量曲線建立有效的冪律指數(shù)
2.利用混合粘度計(jì)法建立功率定律指標(biāo)
3.開(kāi)發(fā)離線參考方法與單點(diǎn)混合器扭矩測(cè)量之間的相關(guān)性
材料和方法
shou先，開(kāi)發(fā)了一種中試規(guī)模的螺旋帶狀攪拌器（42 L），該攪拌器包含一個(gè)圓柱形碟形底部不銹鋼容器，該容器集成了一個(gè)緊密間隙螺旋帶狀葉輪，其幾何結(jié)構(gòu)如圖1所示并列于表1。使用非接觸式旋轉(zhuǎn)壓力變送器（Torqsense，Sensor Technology Ltd，Banbury，Oxon，UK）在0-6 N·m范圍內(nèi)確定速度和扭矩，并用系統(tǒng)軟件和壓力變送器接口模塊記錄下來(lái)。然后，使用變速Heidolph（RZR 2041型）攪拌器電動(dòng)機(jī)（都柏林AGB科學(xué)有限公司），將攪拌器速度從35 rpm改變?yōu)?0 rpm。對(duì)于每個(gè)樣品，在攪拌器中確定溫度并在流變儀上復(fù)制。
使用斜率技術(shù)，使用非牛頓流體和牛頓流體（請(qǐng)參見(jiàn)表2）來(lái)確定攪拌器的混合器粘度計(jì)常數(shù)。接下來(lái)，選擇定義明確的模型流體（Sigma-Aldrich Ireland Ltd，都柏林），該流體跨越流動(dòng)行為指數(shù)的范圍。為了研究彈性對(duì)扭矩的影響，將黃原膠水溶液（1％，1.5％和2％）用作模型流體。
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