Giáo trình thí nghiệm công nghệ thực phẩm - Chương 1 - Bài 5

Độ nhớt là trở lực bên trong của một chất lỏng, mà trở lực này cần phải vượt qua được một lực, mà với lực đó tạo ra sự chảy của chất lỏng. Người ta thường phân biệt chất lỏng Newton ứng với độ nhớt Newton và chất lỏng không Newton ứng với độ nhớt không Newton. Người ta có thể biểu diễn khái niệm hay định nghĩa trên theo hình vẽ sau: Nếu gọi:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình thí nghiệm công nghệ thực phẩm - Chương 1 - Bài 5Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm BÀI 5: XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT1. KHÁI NIỆM: Độ nhớt là trở lực bên trong của một chất lỏng, mà trở lực này cần phảivượt qua được một lực, mà với lực đó tạo ra sự chảy của chất lỏng. Người ta thường phân biệt chất lỏng Newton ứng với độ nhớt Newton vàchất lỏng không Newton ứng với độ nhớt không Newton. Người ta có thể biểu diễn khái niệm hay định nghĩa trên theo hình vẽ sau: Nếu gọi: dx tga = =γ (Sự cắt, sự trượt) dy dy [S-1] (Vận tốc cắt) = γ dt F1 =τ [Pa] (Lực cắt) A Trong đó: F1 - Lực tác dụng A - Diện tích cắt, trượt. Vận tốc cắt γ là tỷ lệ với lực cắt τ, nghĩa là τ ~ γ. Đối với chất lỏng Newton thì độ nhớt Newton (ηN) có giá trị hệ số tỷ lệgiữa vận tốc cắt (γ) và lực cắt (τ), nghĩa là: τ ηN = [PaS] γ Đơn vị độ nhớt: + Đơn vị cũ: Poise, viết tắt (P) + Đơn vị mới: Pascal.sekunde = Pascal.giây, viết tắt [Paξ]. Mối quan hệ của chúng: 1Ns 1kg 1P = 0,1Pa. S ; 1Pas = 10P = . m 2 m.S Phần lớn các chất lỏng Newton có độ nhớt nhỏ ví dụ: Nước nguyên chất,bơ ca cao nguyên chất, dầu thực vật nguyên chất, các dung dịch có chứa độ khô< 60Bx... 16Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm Đối với chất lỏng Newton, người ta có thể biểu diễn trạng thái độ nhớt củanó qua đường cong chảy. * Đặc trưng đối với độ nhớt Newton: - Đường cong chảy là đường thẳng - Đường cong chảy đi qua gốc toạ độ - Góc α1 > α thì độ nhớt tăng, khi độ nhớt ban đầu với góc α - Góc α2 > α thì độ nhớt giảm, khi độ nhớt ban đầu với góc α. Nếu biểu diễn quan hệ trên bằng một đường cong độ nhớt, ta có: η N γ Hình vẽ 1.1: Đường cong độ nhớt của một chất lỏng Newton * Đặc trưng đối với độ nhớt Newton: - Đường cong độ nhớt là một đường thẳng. - Đường cong độ nhớt song song với trục hoành. + Chất lỏng không Newton: Khối sôcôla lỏng, bột nhão... không phải làchất lỏng nguyên chất mà là hỗn hợp phân tán của các cấu tử ở dạng (lỏng, rắnhoặc bán rắn hay bán lỏng) khác nhau. Ví dụ: Quan hệ cháy của khối sôcôla thayđổi do các cấu tử khuyếch tán trong bơ cacao (chất lỏng nguyên chất) theo cácbiểu hiện sau đây: - Độ nhớt của khối sôcôla lỏng lớn hơn độ nhớt của bơ cacao nguyên chất. - Độ nhớt của khối sôcôla thay đổi như là một hàm số của vận tốc cắt. η = f(γ) - Sự chảy của khối sôcôla không bắt đầu ở lực cắt nhỏ bất kỳ, mà là sauphạm vi đầu tiên của một lực cắt nhỏ nhất τo, được coi như giới hạn chảy. Mộtchất lỏng, mà chất lỏng đó có tính chất giống như các biểu hiện đã nêu ở trênhoặc những biểu hiện khác, khác với quan hệ chảy của chất lỏng Newton, thìngười ta gọi là chất lỏng không Newton. Biểu diễn đường cong chảy và đường cong độ nhớt của một khối sôcôlađặc trưng (chất lỏng không Newton) 17Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm * Đặc trưng của chất lỏng không Newton: (ví dụ: sôcôla) a. Đường cong chảy: - Đường cong chảy không bắt đầu tư τ = 0, mà là từ τ = τo: nghĩa là điểmđầu tiên sau khi vượt qua giới hạn cháy. - Sự tăng lên của góc α của đường cong ở giá trị lớn nhất (độ nhớt cao) vàthay đổi theo vận tốc cắt (γ) tăng. b. Đường cong độ nhớt: - Sau khi vượt qua giới hạn chảy τo thì khối sôcôla bắt đầu chảy với độnhớt ban đầu cực đại ηo. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cânbằng không thay đổi η∝. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cânbằng không thay đổi η∝ đạt được giá trị cao của vận tốc cắt γ. - Độ nhớt ban đầu cao ηo là do cấu trúc của các phần tử khuếch tán trongbơ cacao. - Nhờ lực cắt tác dụng τ mà cấu trúc giảm đi với vận tốc cắt tăng. Cuốicùng, một sự giảm cấu trúc hoàn toàn xảy ra ở độ nhớt cân bằng η∝. - Việc giảm cấu trúc là thuận nghịch, nghĩa là vận tốc cắt (γ) giảm thì lựccắt tác dụng (τ) cũng giảm và cấu trúc được tạo thành trở lại nhất thời hoặc lâudài. Ví dụ: Trạng thái của đường non C: trước, trong và sau khi khuấy trộn.2. MỤC ĐÍCH: Độ nhớt đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất, từ độ nhớt tacó thể tính toán được những vấn đề sau: - ...