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Mélange et revêtement de pâte: Utilisation de la mesure de la viscosité rotative en laboratoire pour le contrôle de processus en temps réel avec un viscosimètre en ligne

Application

L'application par le client du capteur Rheonics SRV pour mesurer la viscosité de la pâte dans un système de mélange et d'enrobage de pâte est une méthode établie et largement utilisée pour assurer la cohérence de la pâte.

Les clients se sont traditionnellement appuyés sur des viscosimètres rotatifs pour mesurer la viscosité de la pâte dans leurs laboratoires. Cela a créé un volume important de données que les clients souhaitent utiliser pour établir la viscosité de la pâte dans leurs lignes de traitement à l'aide du SRV.

Gestion SRV-Battermixing_viscosity

Objectif de l'étude de cas

Pour rechercher si une corrélation est possible entre les mesures du viscosimètre rotatif et les mesures en ligne SRV.

Mesures du viscosimètre rotatif

Brookfield LV est un viscosimètre rotatif de laboratoire couramment utilisé dans les applications alimentaires. Brookfield fournit les informations suivantes sur les broches et les plages, la broche appropriée doit être déployée pour les mesures en fonction de la plage de viscosité.

Brookfield LV - plages de broches et de viscosité

Fig. 1. Informations Brookfield sur les broches et la viscosité applicable

SRV comparé au viscosimètre rotatif - plus adapté à l'environnement de processus

Fig. 2. Applicabilité du viscosimètre Rheonics SRV dans les conditions de process

Mélange de pâte et mesures de viscosité

Un mélange de farine et d'un mélange de pâte à frire commercial (Knorr Panier-Mischung) a été ajouté à de l'eau sous agitation continue avec un mélangeur à roue jusqu'à ce qu'un mélange homogène et modérément visqueux soit obtenu. Toutes les mesures ont été effectuées à température ambiante (environ 25 ° C).

Mesures avec le mélange de pâte original / non dilué

La viscosité suivante en fonction de la vitesse de rotation de la broche du viscosimètre a été obtenue:

Tableau 1. Mesures de viscosité Brookfield avec le mélange farine-pâte-eau préparé

RPM Viscosité (cP)
100 2200
60 2600
50 2800
30 3400
20 3700
12 4400

 

Lectures SRV dans le récipient d'agitation: statique 80 cP.; en remuant, 150 CP.

Mesures après la première dilution de la pâte

Une petite quantité d'eau a été ajoutée et les mesures ont été répétées:

Tableau 2. Mesures de viscosité Brookfield avec le mélange farine-pâte-eau préparé après la première étape de dilution

RPM Viscosité (cP)
100 1100
60 1300
50 1400
30 1900
20 2200
12 2900

 

La lecture de SRV dans le récipient d'agitation pendant le mélange était de 66 cP, avec la même valeur pour la mesure statique.

Mesures après la deuxième dilution de la pâte

Une seconde dilution avec de l'eau a été effectuée et les lectures de viscosité suivantes ont été obtenues:

Tableau 3. Mesures de viscosité Brookfield avec le mélange farine-pâte-eau préparé après la deuxième étape de dilution

RPM Viscosité (cP)
100 620
60 700
50 730
30 880
20 960
12 900

 

Pendant le mélange, la lecture SRV était de 40 cP; la lecture statique était de 33 cP.

Analyse des données de mesure de viscosité de la pâte

Tous les ensembles de données de viscosité indiquée en fonction de la vitesse de broche LV-4 ont été tracés:

 

image001

Fig.3. Mesures de viscosité Brookfield avec le mélange farine-pâte-eau préparé, avec séquence d'étapes de dilution

 

De plus, la viscosité Rheonics SRV a été tracée en fonction de la viscosité Brookfield pour les valeurs statique et dynamique (dans le mélangeur). Les mesures avec le SRV ont été comparées aux mesures Brookfield à 100 tr / min.

 

 

image003

Fig.4. La viscosité Rheonics SRV a été tracée en fonction de la viscosité Brookfield, pour une utilisation statique

 

Les mesures statiques de SRV ne correspondent pas bien aux lectures LV-4:

image005

Fig.5. Les lectures statiques SRV sont tracées par rapport aux lectures LV-4 pour toutes les vitesses de broche

 

Pour le cas dynamique, une droite de régression linéaire décrit la relation entre les lectures de Brookfield et de SRV avec une précision raisonnable.

image007

Fig.6. La viscosité Rheonics SRV a été tracée en fonction de la viscosité LV-4, pour un cas dynamique

 

Si les lectures dynamiques SRV sont tracées par rapport aux lectures LV-4 pour toutes les vitesses de broche, on voit que le meilleur ajustement linéaire est obtenu pour les vitesses les plus élevées sur le LV-4:

image009

Fig.7. Les lectures dynamiques SRV sont tracées par rapport aux lectures LV-4 pour toutes les vitesses de broche

Analyse et conclusion

Les mesures du viscosimètre rotatif sur un mélange de pâte à frire composé de farine blanche mélangée à un mélange de pâte du commerce montrent une dépendance répétable de la vitesse de la broche. Ces données, en particulier celles prises aux vitesses de broche les plus élevées, et donc les taux de cisaillement les plus élevés, correspondent bien aux lectures du Rheonics SRV alors qu'il est immergé dans la pâte passant devant le capteur.

 

Une corrélation entre le viscosimètre de laboratoire (Brookfield LV) et SRV peut être obtenue en sélectionnant n'importe quel régime spécifique sur le viscosimètre rotatif, mais il était préférable de sélectionner un régime plus élevé sur le viscosimètre rotatif pour obtenir une relation linéaire entre le laboratoire et les valeurs de processus.

Recommandation

  • Utilisez le viscosimètre rotatif de laboratoire pour créer une courbe de débit pour votre mélange de pâte
  • Utilisez la fonction de mise à l'échelle sur le capteur Rheonics SRV pour mettre à l'échelle la sortie à une valeur similaire à celle obtenue avec le viscosimètre rotatif à 100 tr / min
  • Le viscosimètre en ligne Rheonics SRV peut ensuite contrôler le mélange et le revêtement de la pâte à une lecture similaire à celle obtenue avec votre viscosimètre de laboratoire

Les caractéristiques supplémentaires de SRV, viscosimètre de processus en ligne qui garantit que les mesures rhéologiques de votre laboratoire peuvent être utilisées pour contrôler les processus de fabrication pendant la production sont:

  • raccords sanitaires et hygiéniques
  • CIP (nettoyage en place)
  • répétabilité extrêmement élevée pour donner des
  • la reproductibilité inter-capteurs permet de réutiliser la même corrélation entre plusieurs usines
  • amplitudes de vibration submicroniques qui n'affectent pas la structure du fluide, vous donnant une mesure précise du fluide lui-même
  • installation facile directement dans la ligne de processus, pas besoin de by-pass, pas de perturbation du débit
  • capteur robuste en acier inoxydable 316L avec connexions étanches (IP69K) pour supporter un nettoyage à haute température, haute pression, acide et alcalin
  • zéro entretien
  • ROI élevé (retour sur investissement)
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Sélection d'instruments rhéoniques

Rheonics conçoit, fabrique et commercialise des systèmes innovants de détection et de surveillance de fluides. Fabriqués avec précision en Suisse, les viscosimètres en ligne de Rheonics possèdent la sensibilité requise par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables - même dans des conditions de flux défavorables. Aucun effet de perte de charge ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle de la qualité en laboratoire. Pas besoin de changer un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.

Produit (s) suggéré (s) pour l'application

  • Large plage de viscosité - surveillez le processus complet
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, fluides monophasés et multiphasés
  • Pièces mouillées 316L entièrement en acier inoxydable hermétiquement scellées
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des lignes de processus existantes
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
  • Instrument unique pour la mesure de la densité de process, de la viscosité et de la température
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, les fluides monophasés et multiphasés
  • Construction entièrement en métal (acier inoxydable 316L)
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des tuyaux existants
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
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