Stabilność, konsystencja i stopień płynności to tylko niektóre z czynników, jakie składają się na pożądane zachowanie próbki produktów spożywczych. Są one zatem ważnymi parametrami kontroli jakości we wszystkich procesach produkcyjnych, jak również w fazie opracowywania produktu.

Czym jest lepkość?

Lepkość jest jedną z najważniejszych cech fizykochemicznych płynów (cieczy i gazów). Charakteryzuje tarcie wewnętrzne wynikające z przesuwania się względem siebie warstw płynu podczas przepływu. Dziedziną nauki zajmującą się badaniami lepkości jest reologia. Jednym z najbardziej popularnych typów urządzeń do pomiaru lepkości są lepkościomierze rotacyjne, które służą do wyznaczania współczynnika lepkości dynamicznej. Zasadą działania lepkościomierzy rotacyjnych jest ścinanie badanej próbki o określonej objętości na skutek obrotów elementu pomiarowego (wrzeciona). Ogromną zaletą lepkościomierzy rotacyjnych jest duża dokładność wykonywanych pomiarów oraz szeroki zakres stosowania, są przystosowane do pomiaru cieczy o bardzo niskiej, jak i wysokiej lepkości.

Wideo. Przykładowy pomiar oleju jadalnego lepkościomierzem rotacyjnym ROTAVISC me-vi IKA

Miary lepkości – kinematyczna i dynamiczna

Lepkość dynamiczna i lepkość kinematyczna są wartościami, które określają ruch, jaki dana ciecz lub płyn wykazuje w określonych warunkach. Lepkość dynamiczna określa opór przepływu płynu pod wpływem naprężenia ścinającego i jest ważna przy określaniu charakterystyki mieszania np. podczas projektowania mieszalnika produkcyjnego, samej produkcji czy opracowaniu produktu. Natomiast lepkość kinematyczna to dynamiczna lepkość płynu podzielona przez jego gęstość.

Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie

Ciecze dzielą się na dwa główne typy w zależności od lepkości: płyny newtonowskie i nienewtonowskie. Płyny newtonowskie, zwane również „doskonale lepkie” charakteryzują się stałą lepkością, mimo zmian naprężenia ścinającego do gradientu prędkości cieczy, zmiany wrzeciona pomiarowego czy czasu trwania pomiaru. W tym przypadku zmiana zachodzi tylko pod wpływem temperatury. W wykresie zależności lepkości od czasu pomiaru, rysuje się jako idealny wykres liniowy. Z drugiej strony, płyny nienewtonowskie, których lepkość nie jest wartością stałą i zmienia się w odpowiedzi na zmienną. Płyny Nienewtonowskie możemy podzielić na rozrzedzane ścinaniem lub zagęszczane ścinaniem.

Wpływ warunków zewnętrznych na wyniki pomiaru

Na końcowy wynik lepkości badanych produktów ma wpływ wiele czynników zewnętrznych. Procedury pobierania i przygotowania próbek będą uzależnione od wymagań dotyczących materiału. Poprawnie przygotowana próbka jest połową sukcesu dokładnych i powtarzalnych wyników. Badany produkt powinien zostać odpowietrzony, charakteryzować się przepływem laminarnym oraz doprowadzony do wymaganej temperatury. Lepkość płynu jest w znacznym stopniu zależna od temperatury – maleje wraz z jej wzrostem. Zatem ważnym aspektem podczas pomiarów jest umieszczenie próbki w łaźni wodnej z termostatem np. ICC control eco 18, IKA. Przy raportowaniu parametru lepkości, należy podać temperaturę odniesienia.

Cel pomiarów lepkości

Procesy, w których występuje przepływ płynów muszą sprostać wymaganiom rosnącej produktywności i coraz wyższych standardów jakości. Jednym z istotnych parametrów, który należy mierzyć i kontrolować, aby osiągnąć coraz lepsze rezultaty produkcji, jest lepkość. Lepkość pozwala na dokładne scharakteryzowanie produktu, jego właściwości czy zachowania. Krzywa lepkości odnosi się do materiału wzorcowego, w tym przypadku ketchupu (wykres 1). Powtarzalność oferowanego produktu oraz jakości jego składowych, zapewniają regularne badania lepkości. Pozwolą one monitorować jego jakość nie tylko pod kątem wyglądu. Znając parametr płynięcia oraz lepkości dostosowujemy optymalną według procedury ilość zagęstników, ustawiamy optymalną wydajność pomp dozujących, czy w końcowym etapie także rozmiar i kształt pojemnika na oferowany produkt.

Pomiar lepkości na przykładzie

Urządzenie pomiarowe: Lepkościomierz rotacyjny IKA Rotavisc me-vi (nr kat. 0025000311); Termostat grzewczo-chłodzący HRC 2 control (0025004524); Naczynie pomiarowe, dwuścienne DWB 600 (0020024575)

Materiał badań: Ketchup

Cel: Pomiar zmian lepkości ketchupu w zakresie prędkości 5 – 200 obr./min. Wykreślenie krzywej płynięcia.

Tabela. 1. Ustawienia pomiarowe

Przygotowanie próbki: Próbka została odpowietrzona, inkubowana w 25°C.

Wyniki

Wykres. 1. Wynik zależności lepkości od zmiany obrotów wrzeciona (ścinania)

Zapraszamy do kontaktu!