Brookfield Ölçümlerini İlişkilendirmek Rheonics Mayonez Üretiminde SRV

Mayonez, dokusu, stabilitesi ve işlenebilirliği reolojisine bağlı olan bir su içinde yağ emülsiyonudur. Kaşıkla alınabilirlik, sürülebilirlik, yağ ayrışmasına direnç ve pompalanabilirlik gibi özellikler, yağ içeriği, yumurta sarısı ve asit konsantrasyonu gibi formülasyon değişkenleri tarafından kontrol edilen viskozite ve akma gerilimine bağlıdır.

Viskozite, ürün kalitesini belirlediği için üreticiler bunu üretim sırasında laboratuvar tipi döner viskozimetre ile düzenli olarak ölçerler. Bu çevrimdışı yöntem, manuel örnekleme gerektirir ve ürünü yalnızca örnekleme anında yansıtır; ayrıca sıvıların hat içi kontrolü için tekrarlanabilirlik özelliği yoktur. Bu sorunlara rağmen, döner viskozimetreler mayonez üretiminde köklü bir teknolojidir ve yıllardır Kalite Kontrol Laboratuvarlarında kullanılmaktadır.

Üretim hattı içi viskozite ölçümü, ürünün doğrudan işlem sırasında sürekli olarak izlenmesiyle bu sınırlamaların üstesinden gelir. Gerçek zamanlı ölçümler, üreticilerin işlem sapmalarını anında tespit etmelerini sağlayarak parti tutarlılığını ve kontrolünü iyileştirir. Rheonics SRV, bu amaç için tasarlanmış bir hat içi viskozimetre cihazıdır.

Çalışma koşullarındaki farklılıklar ve çoğu sıvının Newton dışı yapısı nedeniyle, hat içi ölçümler başlangıçta laboratuvar okumalarından farklılık gösterecektir. Müşterilerin döner sayaçlara ve kalite kontrol düzenlemelerine duydukları güven göz önüne alındığında, genellikle SRV ile çevrimdışı döner okumalar arasında bir korelasyon ararlar; bu da manuel örnekleme ihtiyacını azaltmalarına veya ortadan kaldırmalarına olanak tanır. Bu çalışma, bu iki değer arasındaki ilişkiyi değerlendirmektedir. Rheonics Piyasada temsili nitelikteki çeşitli mayonez formülasyonlarında SRV ve Brookfield viskozite ölçümleri.

Not: SRV'nin temel amacı tutarlı ve tekrarlanabilir ölçümler sağlamaktır. Daha sonra laboratuvar ölçümleriyle uyumlu bir profil oluşturup oluşturmayacağınıza karar verebilirsiniz (kullanarak). ölçekleme) veya yalnızca SRV verilerine dayanmaktadır. Bu video, aklınıza takılan diğer soruları gidermenize yardımcı olabilir: Bu nasıl Rheonics SRV Inline Viskozimetre, diğer aletlerle karşılaştırıldığında bir sürece hassasiyet katar..

Bu çalışma, iki taraf arasında güvenilir bir korelasyon bulunup bulunamayacağını değerlendirmektedir. Rheonics SRV Piyasada bulunan ve geniş bir yağ içeriği ve formülasyon yelpazesine sahip beş farklı mayonez ürünü için hat içi viskozite ölçümleri ve Brookfield laboratuvar viskozite ölçümleri.

Özel hedefler şunlardır:

• Her bir ürünün viskozite profilini, birden fazla mil hızında Brookfield viskozimetresi kullanarak belirleyin.

• QuantifyOneR SRV Her ürün için beş ardışık deneme boyunca okuma tekrarlanabilirliği (CV(varyasyon katsayısı).

• Ortalama değerler arasında doğru doğrusal korelasyon (R²) elde etmek için en tutarlı ölçümlere sahip Brookfield RPM'yi belirleyin. SRV ve ortalama Brookfield viskozite değerleri.

• Tek bir doğrusal denklemin, farklı mayonez ürünleri için iki ölçüm yöntemi arasında güvenilir bir dönüşüm sağlayıp sağlayamayacağını belirleyin.

Ürün seçimi

Tablo 1. Beş mayonez örneğinin etiketlerinde belirtilen bileşimi ve pazar konumlandırması.

Ölçümler, LV4 mili takılı bir Brookfield viskozimetre kullanılarak, artan ve azalan devir adımlarında gerçekleştirildi ve her hızda görünen viskozite ve tork yüzdesi kaydedildi. Tork göstergesinin stabilize olmadığı (yanıp sönen gösterge = Hayır) veri noktaları kaydedildi ancak daha az güvenilir olarak işaretlendi.

Notlar:

• Tüm ölçümler 23.5 °C'lik kontrollü bir sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir.

• Güvenilir viskozite ölçümleri sağlamak için analize yalnızca tork değerleri %20 ile %80 arasında olan veri noktaları dahil edilmiştir.

• LV4 mil sabiti 6,000'dir ve bu da faktör ilişkisini şu şekilde verir: Faktör = 6,000 / RPM ve viskozite (cP) = Tork (%) × Faktör.

Tablo 2. Brookfield viskozimetre test koşulları (LV4 mil)

Viskozite ölçümleri bir yöntem kullanılarak gerçekleştirildi. Rheonics SRV sensörü USB üzerinden bilgisayara bağlandı ve veriler şu şekilde kaydedildi: Rheonics Kontrol Paneli. Her ürün için sensör bir numune kabına daldırıldı ve art arda beş ölçüm denemesi gerçekleştirildi.

Notlar:

• Her deneme 190 ile 273 saniye arasında sürdü. Okumalar yaklaşık 3 saniyelik aralıklarla güncellendi.

• İlk oturumda ortam sıcaklığı 23.5°C ile 23.9°C arasında değişti (1-3 Mayıs)Birinci seans için sıcaklık 24.0°C ile 24.5°C arasında, ikinci seans için ise (4-5 Mayıs) 24,0°C ile 24,5°C arasında değişti.

Grafik 1 – Beş Ürünün Tamamı İçin Brookfield Viskozitesi ve Devir Sayısı (RPM) Arasındaki İlişki

Şekil 2 Şekil, beş ürünün her biri için seçilen üç RPM değerindeki ortalama Brookfield görünür viskozitesini göstermektedir. Seçilen üç RPM, güvenilir tork aralığı içindeki düşük, orta ve yüksek kayma koşullarını temsil etmektedir (flaş kararlı = Evet). Beş ürünün tamamı, test edilen en düşük RPM'den en yüksek RPM'ye doğru görünür viskozitenin yaklaşık bir mertebe azaldığı güçlü bir kayma incelmesi davranışı sergilemektedir.

Grafik 2 – SRV Viskozite Zaman Serisi ve Ortalama Değerleri

Şekil 3 ila 7 Her ürün için beş denemenin tamamındaki SRV viskozite ölçümlerini gösterin. Her deneme için kararlı durum ortalaması ve beş denemenin genel ortalaması üst üste bindirilmiştir. Mayo 1 için, 1. deneme, bozulmamış bir numunenin bozulmamış emülsiyon yapısına atfedilebilen şekilde, 2 ila 5. denemelerden sürekli olarak daha yüksek değerler göstermektedir; sonraki denemeler kısa bir düşüş ve ardından tiksotropik toparlanma göstermektedir. Tüm Mayo 1 denemeleri için deneme içi hassasiyet (deneme içi SD [standart sapma]) 0.15 cP'nin altındadır ve bu da mükemmel sensör kararlılığını doğrulamaktadır.

Şekil 3. Mayo 1 SRV ölçümleri

Şekil 4. Mayo 2 SRV ölçümleri

Şekil 5. Mayo 3 SRV ölçümleri

Şekil 6. Mayo 4 SRV ölçümleri

Şekil 7. Mayo 5 SRV ölçümleri

Yukarıda gösterildiği gibi, Mayo 1 ve Mayo 4, Deneme 1 sırasında aynı eğilimi sergilemektedir ve bu eğilim, Deneme 2 ila 5'e göre önemli ölçüde daha yüksektir. En olası açıklama, tiksotropik yapı iyileşmesidir.

Mayonez dinlendirildiğinde, emülsiyon ağı tamamen yapılandırılmış bir jel haline gelir. İlk SRV ölçümü bu bozulmamış yapıyla karşılaşır ve en yüksek viskozite değerini verir. Sonraki daldırmalar yerel yapıyı bozar ve denemeler arasında kısmi bir iyileşme olsa da, numune kısa aralıkta tamamen yeniden oluşmaz.

Bu davranış, Mayo 1 ve Mayo 4'ün en yüksek varyasyon katsayılarını (CV) göstermesinin nedenini açıklamaktadır. Bununla birlikte, CV değerleri kabul edilebilir bir aralıkta kalmaktadır. Hat içi bir proseste, bu etkinin minimum düzeyde olması beklenir, çünkü sürekli akış, ürünü sabit bir kesme kuvveti altında tutarak tam yapısal iyileşmeyi engeller..

Not: Gerçek bir saha testinden 1. denemeyi kaldırabilirdik, ancak gerçek dünya koşullarında neler olabileceğini göstermek için onu koruduk.

Grafik 3 – SRV Ortalaması ile Brookfield Ortalaması Arasındaki Doğrusal Korelasyon

Şekil 8 ila 13 Ana çalışma sonuçlarını sunuyoruz. Her nokta bir ürünü temsil eder ve ortalama Brookfield viskozitesi (X ekseni) ile SRV genel ortalama viskozitesi (Y ekseni) karşılaştırılmıştır. Analiz altı kez tekrarlandı: her bir Brookfield RPM (1.5, 3.0 ve 6.0) için beş ürünün tamamı kullanılarak bir kez.Şekil 8 ila 10), ve Mayo 5 hariç tutularak tekrarlandı (Şekil 11 ila 13Bu durum, korelasyonu önemli ölçüde iyileştirdi.

Şekil 8. Beş ürünün tamamında 1.5 RPM'de doğrusal korelasyon gözlemlendi.

Şekil 9. Beş ürünün tamamında 3 RPM'de doğrusal korelasyon gözlemlendi.

Şekil 10. Beş ürünün tamamında 6 RPM'de doğrusal korelasyon gözlemlendi.

Yukarıdaki ilk üç grafikte gösterildiği gibi, beş ürünün tamamı dahil edildiğinde, R² değerleri sırasıyla 1.5, 3.0 ve 6.0 RPM'de 0.023, 0.151 ve 0.340'a düşmektedir. Mayo 5, beş ürünün tamamı arasında anlamlı bir doğrusal korelasyonu engellediğinden, bu değerler güvenilir bir ampirik model olarak hizmet etmek için çok düşüktür. Bu nedenle analiz, Mayo 5 hariç tutularak tekrarlandı.

Şekil 11. Mayo 5'in 1.5 RPM'deki doğrusal korelasyonu hariç

Şekil 12. Mayo 5'in 3 RPM'deki doğrusal korelasyonu hariç

Şekil 13. Mayo 5'in 6 RPM'deki doğrusal korelasyonu hariç

Mayo 5'in dışlanması korelasyonu önemli ölçüde iyileştirir. Elde edilen R² değerleri sırasıyla 1.5, 3.0 ve 6.0 RPM'de 0.865, 0.910 ve 0.888'dir.

En güçlü korelasyon 3.0 RPM'de elde edilir (R² = 0.910) ve aşağıdaki doğrusal denklem kullanılarak SRV ile ilişkilendirilebilir:

• SRV (cP) = 0.4782 × BF₃.₀ (kcP) + 26.60 (R² = 0.910)

RCP'de uygulanabilmesi için denklem, Brookfield viskozitesini SRV okuması cinsinden ifade edecek şekilde yeniden düzenlenmelidir. Bu nedenle:

• BF₃.₀ (kcP) = (SRV (cP) − 26.60) / 0.4782
• Eşdeğer doğrusal form: BF₃.₀ = 2.090 × SRV − 55.62
• Dolayısıyla, RCP ölçekleme katsayıları şöyledir: C1 = 2.090 hem de C0 = −55.62.

• Tüm ürünlerde viskozitenin mil hızı arttıkça azaldığı, kayma incelmesi davranışı gözlemlendi. Mayo 1 ila 3, azaltılmış yağlı ürünlere göre daha yüksek viskoziteye sahipti. Mayo 5 (%7 yağ), tüm devirlerde en yüksek Brookfield viskozitesini gösterdi.

• SRV tekrarlanabilirliği tüm ürünler için iyiydi. Mayo 2, 3 ve 5'in varyasyon katsayıları (CV) %0.9-1.4 arasındayken, Mayo 1 ve 4 daha yüksek değişkenlik gösterdi (%5.0 ve %4.0), çünkü ilk ölçüm sürekli olarak diğerlerinden daha yüksekti; bu durum muhtemelen tiksotropik yapı iyileşmesinden kaynaklanmaktadır. Hat içi uygulamalar için, prob yerleştirildikten sonra en az 60 saniyelik bir stabilizasyon süresi önerilir.

• Test edilen koşullar arasında, 3.0 RPM, SRV ölçümleriyle en iyi korelasyonu (R² = 0.910) sağladı, bunu 6.0 RPM (0.889) ve 1.5 RPM (0.865) izledi.

• En güçlü korelasyon, Mayo 5 hariç 3.0 RPM'de elde edilir (R² = 0.910). RCP uygulaması için ölçekleme katsayıları şöyledir: C1 = 2.090 hem de C0 = −55.62.

• Bu korelasyon, LV4 mili kullanılarak 23.5°C'de %30-80 yağ içeren mayonez için geçerlidir. Mayonez 5 (%7 yağ, hidrokolloid ile koyulaştırılmış) bu ilişkiye uymamaktadır ve ayrı bir korelasyon modeli gerektirmektedir.