Wykład 12 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 16 września 2016 1 / 23
Pomiar lepkości wiskozymetry (lepkościomierze) 2 / 23
Pomiar lepkości reometry rotacyjne 3 / 23
Pomiar lepkości reometry kapilarno-rurowe 4 / 23
Pomiar lepkości - wiskozymetry pomiar czasu przepływu badanej cieczy przez kapilarę; pomiar czasu opadania metalowej kulki w kapilarze; 5 / 23
Roztwory - ograniczenia metod pomiarowych guma ksantanowa tworzy roztwory o bardzo dużej lepkości kłębek helisa 6 / 23
Roztwory - ograniczenia metod pomiarowych poprawność pomiaru uzależniona jest od średnicy kapilary zmiana średnicy kapilary 7 / 23
Pomiar lepkości - ograniczenia metod pomiarowych Lepkość roztworu koloidalnego zależy od: wielkości kształtu struktury cząstek koloidalnych. Lepkość roztworu zależy od stężenia cząsteczek. 8 / 23
Pomiar lepkości zasada pomiaru lepkości zegar elektroniczny obj tość pomiarowa kapilara z badan ciecz kapilara a nia wodna 9 / 23
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
Pomiar lepkości Jak wyznaczyć lepkość? K - stała kapilary, mm2 s 2 ; t - czas przepływu roztworu przez kapilarę. η = K t (2) 11 / 23
Lepkość a stężenie biopolimeru 10 9 8 model skrobia CMC 7 η, mm 2 /s 6 5 4 3 2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 c, g/100ml 12 / 23
Lepkość a stężenie biopolimeru Lepkość zależy od stężenia η = A 1 c + A 2 c 2 +... (3) 10 9 8 model skrobia CMC 7 η, mm 2 /s 6 5 4 3 2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 c, g/100ml 13 / 23
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
Graniczna liczba lepkościowa 6 5 4 skrobia CMC,100mL/g 3 wł /c 2 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 c, g/100ml 15 / 23
Lepkość a stężenie biopolimeru Lepkość zależy od stężenia η wl c = [η] + K H [η] 2 c +... (4) 6 5 4 skrobia CMC 3 wł /c,100ml/g 2 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 c, g/100ml 16 / 23
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
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
Graniczna liczba lepkościowa a średnia masa cząsteczkowa biopolimeru 10 9 8 Mn=1 250 kg/mol 7 η, mm 2 wł /s 6 5 4 Mn=760 kg/mol 3 Mn=250 kg/mol 2 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 c, g/100ml 19 / 23
Graniczna liczba lepkościowa a rodzaj rozpuszczalnika 6 5 amylopektyna w wodzie 4, 100mL/g 3 w /c 2 amylopektyna w DMSO 1 [ ] 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 c, g/100ml 20 / 23
Pomiar lepkości w różnych temperaturach 32 31 30 29 28 27 30 o C 40 o C 50 o C model η red, dl/g 26 25 24 23 22 21 20 19 18 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 concentration, g/dl 21 / 23
Pomiar lepkości w różnych temperaturach 6 5, 100mL/g 4.5 4 3.5 3 4 [ ] 2.5 2 1.5, 100mL/g [ ] 3 2 1 0.5 0 0.0027 0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036 1/T, 1/K 1 0 0 20 40 60 80 temperatura, o C 22 / 23
Pomiar lepkości w różnych temperaturach równanie Eyringa: η = A e E RT E - energia aktywacji przepływu lepkiego J mol 1, 23 / 23