MicroVISC™: 溫度對玉米糖漿之黏度影響

結論
利用microVISC™ 測得不同溫度與濃度下之黏度趨勢與其他文獻結果相似 [1-4]。統整此試驗中活化能與阿氏模式(Arrhenius model) 推論結果,顯示microVISC™黏度計可提供值得您信賴的數據。

microVISC + TC 

microVISC™ 使用美國 RheoSense 晶片式黏度計Viscometer-Rheometer-on-a-Chip (VROC®) 技術提供準確且重複性高的分析品質,,特別適合應用於研發及品保研究。詳細規格包含:
  • 準確度: 2%
  • 重覆性: 0.5%
  • 進樣體積小
  • 剪切黏度範圍: 0.2-20,000 mPa-s
  • 剪切速率範圍: 1.7 -5,800 s-1
  • 溫控範圍: 18-50°C


原理解說

目標:利用RheoSense microVISC™ 量測三種溫度對於玉米糖漿各種濃度與黏度的影響,結果顯示黏度測試結果與目前發表的研究趨勢相似,能夠精確重現實驗結果。
原料:本實驗建議使用商業化蒸餾水。糖漿使用Kroger Foods的Light Corn Syrup,使用70%異丙醇(CVS)清潔黏度計。黏度計使用RheoSense microVISC™ (HVROC-L),並且搭配VROC®晶片(HA02-01)。數據分析軟體為Microsoft Excel 2013。
 

分析

 

 

 


各種糖漿如kokum、mango pulp 以apple syrup都遵循Arrhenius model [1]:
     (Eq1)
Equation 1: η: viscosity, T: absolute temperature, R: gas constant Ea and A­­0: constants [1]
為了解分析實驗數據是否符合預期趨勢,各溫度下黏度的自然對數繪製為溫度倒數,符合Arrhenius model簡化後的線性趨勢。

 (Eq2)
Equation 2: η: viscosity, T: absolute temperature, A and B: constants (Hrma 2008)
各濃度糖漿的平均黏度繪製為平均溫度倒數,其溫度範圍請見Figure 1。由Figure 2可以看到數據符合線性趨勢,與Swami’s等人研究結果相符。

當水的濃度減少時,在此試驗的溫度範圍內溶液黏度增加,如Figure 2所示。這與Beckett’s等人研究中使用的100, 90及60% golden syrup水溶液於13 °C的環境下有相同趨勢[2]。
在固定濃度溶液於不同溫度的條件下,當水比例下降時,線性圖的斜率有增加的趨勢,如Table 1。這說明了Arrhenius model 中斜率與活化能的關係,液體流動需依賴能量,因此高濃度的玉米糖漿黏度相對提高,因此需要更多能量才能使其流動。
 

操作流程

Loading

將樣品置入 microVISC® 可拋式吸管,放入黏度計即完成準備工作。
Simple!

Measuring

執行一個全自動的快速快速量測,或者使用近接模式,在各種剪切速率下進行量測。
Precise

Cleaning

完成量測工作或轉換不相溶的樣品後,使用適當溶劑執行清潔模式。
Convenient
 

參考文獻

1.      Swami, Shrikant Baslingappa, Nayan Singh Thakor, and Seema S. Wagh. "Effect of temperature on viscosity of kokum, karonda, mango pulp and cashew apple syrup." Agricultural Engineering International: CIGR Journal15.4 (2013): 281-287.
2.      Beckett, F. M., et al. "An experimental study of low-Reynolds-number exchange flow of two Newtonian fluids in a vertical pipe." Journal of Fluid Mechanics 682 (2011): 652-670.
3.      Hrma, Pavel. "Arrhenius model for high-temperature glass-viscosity with a constant pre-exponential factor." Journal of Non-Crystalline Solids 354.18 (2008): 1962-1968.
4.      Seeton, Christopher J. "Viscosity-temperature correlation for liquids."STLE/ASME 2006 International Joint Tribology Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2006.

 
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