Nền

Dòng chảy mở rộng hoặc mở rộng của giao diện mô tả cách giao diện phản ứng với sự thay đổi diện tích (tăng hoặc giảm). Phản ứng có thể đàn hồi hoặc dính. Thông qua phương pháp giọt chấn động, các thông số lưu biến giao diện có thể được thu được tương ứng, cụ thể là mô đun nhớt E, mô đun đàn hồi E'và mô đun nhớt E'[1, 2].

Phương pháp thử nghiệm

mẫu

Thử nghiệm được thực hiện với ba mẫu khác nhau đã được chuẩn bị thành dung dịch nước dựa trên mục đích sử dụng trước khi đo (Bảng 1). Cả ba mẫu đều là các chất phụ gia hoạt động bề mặt điển hình trong thực phẩm. Protein thủy phân có thể được sử dụng như một chất tăng cường hương vị và thích hợp cho những người bị dị ứng. Chiết xuất Quillaia được sử dụng trong đồ uống không cồn để hỗ trợ đặc tính bọt, trong khi propylene glycol mannate hoạt động như một chất làm đặc, chất nhũ hóa hoặc chất tăng cường bọt được tìm thấy trong kem, gia vị hoặc bia.

Phương pháp kiểm tra

Phương pháp giọt dao động được sử dụng để xác định mô đun nhớt E, mô đun đàn hồi E'và mô đun nhớt E'. Các mẫu được hút vào ống tiêm thủy tinh, kết nối với ODM, mô-đun giọt dao động của DSA100. Tự động phát hiện và ghép nối piston ống tiêm và tự động hóa cao của phần mềm ADVANCE cho phép độ chính xác cao và độ lặp lại đo tuyệt vời. Một thể tích cụ thể của giọt được treo bên dưới ống tiêm, theo cách của gốm áp điện, thể tích giọt được thực hiện bằng dao động sin, và do sự di chuyển của chất hoạt động bề mặt trong giọt, sức căng bề mặt của giọt cũng có sự thay đổi sin (Hình 1). Tùy thuộc vào sức căng bề mặt, sự thay đổi diện tích giọt, và góc pha, E, E và E có thể được tính toán, tất cả đều được thực hiện tự động bằng phần mềm ADVANCE.

Hình 1: Thiết bị thí nghiệm cho mô-đun thả dao động DSA100 ODM. Trái: ống tiêm nạp chất lỏng được đưa vào mô-đun. Bên phải: đo có thể bắt đầu sau khi cố định ống tiêm.

Các phép đo được thực hiện ở các tần số 0,5, 1,0 và 3,0 Hz và biên độ 3,6% và 4,8% (biến dạng so với khu vực ban đầu) (dữ liệu không được hiển thị). Những thay đổi về tần số và biên độ như vậy trước đây rất phức tạp và bây giờ có thể dễ dàng thiết lập với phần mềm ADVANCE. Mỗi giọt thực hiện mười chu kỳ dao động liên tục và được sử dụng để đánh giá.

kết quả

Các giá trị sức căng bề mặt cân bằng đo được từ 3 mẫu lần lượt là 37,8, 35,5 và 53,4 mN/m. Hình 2 cho thấy quá trình thay đổi diện tích bề mặt và độ căng bề mặt sin của mẫu 1 giọt trong quá trình dao động. Phần mềm ADVANCE có thể xem trực quan dữ liệu thô (màu xanh), cũng như các đường cong diện tích (màu vàng) và sức căng bề mặt (màu xanh).

Hình 2: Đường cong dao động diện tích của mẫu 1 (màu xanh đậm) và sức căng bề mặt thu được (màu xanh nhạt) với tần số 0,5 Hz và biên độ tần số 3,6%. Hàm sin được tối ưu hóa (đường cong diện tích màu vàng và sức căng bề mặt màu đỏ) cũng được hiển thị.

Hình 3a và 3b cho thấy mô đun đàn hồi E'và mô đun nhớt E'cho 3 mẫu. Thanh lỗi tương ứng với độ lệch chuẩn của hai phép đo và trong hầu hết các trường hợp nhỏ hơn ký hiệu tương ứng. Mức độ tự động hóa cao của ODM và các phép đo của nó cho thấy mức độ lặp lại cao này.

Hình 3a (trên), 3b (dưới): Mối quan hệ giữa mô đun đàn hồi E'và mô đun nhớt E'cho cả ba mẫu với tần số rung. Biên độ biến dạng bề mặt là 3,6 ± 0,4%.

Trong cả ba mẫu, tính đàn hồi một phần chi phối hành vi lưu biến giao diện (E'>>E). Mô đun đàn hồi của mỗi mẫu thay đổi ít hơn ở các tần số khác nhau, nhưng kết quả của chúng rất khác nhau, trong đó mô đun đàn hồi của mẫu 2 là lớn nhất, khoảng 100 mN/m. Mô đun đàn hồi của mẫu 3 là tối thiểu, khoảng 20 mN/m. Khi tần số tăng lên, mô đun nhớt E của 3 mẫu đều giảm.

Kết quả kiểm tra rất có ý nghĩa đối với quá trình sản xuất thực phẩm. Ví dụ, Mẫu 2, tỷ lệ E'/σ=2,8 có thể được tính toán theo mô đun đàn hồi E'và sức căng bề mặt, theo mô hình của Kloek et al., sự phân bố của kích thước bong bóng ban đầu trong bọt rất ổn định nếu E'/σ>1 và quá trình phân hủy của quá trình trưởng thành Ostwald có thể chậm lại hoặc thậm chí dừng lại. Mẫu 2, một chất có E'/σ cao là lý tưởng để ổn định bọt trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Cuối cùng, điều quan trọng cần lưu ý là tất cả các phép đo được đề cập ở đây được thực hiện trong khoảng thời gian khoảng hai tiếng rưỡi. Giờ đây, các công cụ có thể xác định các chỉ số chính này một cách nhanh chóng, dễ dàng và chính xác cao đang mở ra cánh cửa cho người dùng nghiên cứu lưu biến giao diện.

kết luận

Sau khi thử nghiệm, mô đun đàn hồi E'của ba chất nhũ hóa khác nhau đáng kể, dao động từ 20-110 mN/m. Các thông số chính này có thể được xác định dễ dàng, nhanh chóng và chính xác thông qua mô-đun thả dao động mới (ODM) kết hợp với phần mềm ADVANCE. Các phép đo đơn giản và trực quan trong dải tần số và biên độ, cùng với mức độ tự động hóa cao được thực hiện kết hợp với phần mềm và phần cứng, có thể được sử dụng để mô tả đầy đủ các tính chất của giao diện, không chỉ giới hạn trong ngành công nghiệp thực phẩm.