Wykład 12. Anna Ptaszek. 16 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 12.

Transkrypt

1 Wykład 12 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 16 września / 23

2 Pomiar lepkości wiskozymetry (lepkościomierze) 2 / 23

3 Pomiar lepkości reometry rotacyjne 3 / 23

4 Pomiar lepkości reometry kapilarno-rurowe 4 / 23

5 Pomiar lepkości - wiskozymetry pomiar czasu przepływu badanej cieczy przez kapilarę; pomiar czasu opadania metalowej kulki w kapilarze; 5 / 23

6 Roztwory - ograniczenia metod pomiarowych guma ksantanowa tworzy roztwory o bardzo dużej lepkości kłębek helisa 6 / 23

7 Roztwory - ograniczenia metod pomiarowych poprawność pomiaru uzależniona jest od średnicy kapilary zmiana średnicy kapilary 7 / 23

8 Pomiar lepkości - ograniczenia metod pomiarowych Lepkość roztworu koloidalnego zależy od: wielkości kształtu struktury cząstek koloidalnych. Lepkość roztworu zależy od stężenia cząsteczek. 8 / 23

9 Pomiar lepkości zasada pomiaru lepkości zegar elektroniczny obj tość pomiarowa kapilara z badan ciecz kapilara a nia wodna 9 / 23

10 Pomiar lepkości Jak wyznaczyć lepkość? η = η 0 ρ t ρ 0 t 0 (1) η - lepkość badanego roztworu; η 0 - lepkość wzorca lub rozpuszczalnika; ρ, ρ 0 - gęstości odpowiednio roztworu i wzorca/rozpuszczalnika; t, t 0 - czas przepływu przez kapilarę dla roztworu i wzorca/rozpuszczalnika. 10 / 23

11 Pomiar lepkości Jak wyznaczyć lepkość? K - stała kapilary, mm2 s 2 ; t - czas przepływu roztworu przez kapilarę. η = K t (2) 11 / 23

12 Lepkość a stężenie biopolimeru model skrobia CMC 7 η, mm 2 /s c, g/100ml 12 / 23

13 Lepkość a stężenie biopolimeru Lepkość zależy od stężenia η = A 1 c + A 2 c (3) model skrobia CMC 7 η, mm 2 /s c, g/100ml 13 / 23

14 Graniczna liczba lepkościowa lepkość rozpuszczalnika: η 0 lepkość roztworu: η lepkość właściwa roztworu: graniczna liczba lepkościowa: η wl = η η 0 1 dla [η] = η wl c c 0 14 / 23

15 Graniczna liczba lepkościowa skrobia CMC,100mL/g 3 wł /c c, g/100ml 15 / 23

16 Lepkość a stężenie biopolimeru Lepkość zależy od stężenia η wl c = [η] + K H [η] 2 c +... (4) skrobia CMC 3 wł /c,100ml/g c, g/100ml 16 / 23

17 Lepkość a stężenie biopolimeru Lepkość zależy od stężenia η wl c = [η] + K H [η] 2 c +... (5) K H - stała Hugginsa. Stała Hugginsa opisuje oddziaływania pomiędzy biopolimerem a rozpuszczalnikiem. W przypadku słabego rozpuszczalnika K H > 1, natomiast dla dobrych rozpuszczalników jego wartość waha się w przedziale 0,3-0,5. 17 / 23

18 Graniczna liczba lepkościowa a średnia masa cząsteczkowa biopolimeru Analogia do pierwszego współczynnika wirialu: [η] = K M a η (6) M η - średnia lepkościowa masa cząsteczkowa. 18 / 23

19 Graniczna liczba lepkościowa a średnia masa cząsteczkowa biopolimeru Mn=1 250 kg/mol 7 η, mm 2 wł /s Mn=760 kg/mol 3 Mn=250 kg/mol c, g/100ml 19 / 23

20 Graniczna liczba lepkościowa a rodzaj rozpuszczalnika 6 5 amylopektyna w wodzie 4, 100mL/g 3 w /c 2 amylopektyna w DMSO 1 [ ] c, g/100ml 20 / 23

21 Pomiar lepkości w różnych temperaturach o C 40 o C 50 o C model η red, dl/g concentration, g/dl 21 / 23

22 Pomiar lepkości w różnych temperaturach 6 5, 100mL/g [ ] , 100mL/g [ ] /T, 1/K temperatura, o C 22 / 23

23 Pomiar lepkości w różnych temperaturach równanie Eyringa: η = A e E RT E - energia aktywacji przepływu lepkiego J mol 1, 23 / 23