使用压力变送器对非牛顿流体进行监测

在加工阶段，增加对食品的监控可以帮助实时确定质量属性，从而实现增强的过程控制。

在大多数过程应用中，过程的效率和#终产品的质量是流体流变性的函数，这将影响多种特性，例如铺展性，可倾倒性和可泵送性（Cullen，Duffy＆O'Donnell，2001）。

常规上，使用简单的浸入式粘度计（如Brookfield粘度计（Barnes，2001年））和Bostwick浓度计（Cullen，Duffy＆O'等压力变送器）对番茄产品的离线和间歇性进行质量控制流变学测量 Donnell，2001年）。简单，经济高效的压力变送器-Bostwick浓度计（BC）-用于监视一系列食品中的产品一致性。

然而，该压力变送器具有某些模仿之处，例如压力变送器的干燥度和水平度，操作者的主观性和可变性以及产品流边缘的血清分离。因此，该设备不适用于在线一致性测量。此外，实验室粘度计被广泛用作基于简单旋转粘度法的质量控制压力变送器，其剪切速率取决于转速和所用主轴的类型。因此，替换Bostwick浓度计和实验室粘度计，或将它们的测量值与过程粘度计相关联，可以在处理时提供实时和连续的监控。

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对于过程控制，可以使用多种粘度计，例如振动粘度计，旋转粘度计和管式粘度计，并且#近还评估了这种方法在食品领域的适用性（Cullen 等， 2000）。但是，这类传统的粘度计设计在处理复杂的食物液体（颗粒状，纤维状，多相和高粘度）时可能具有挑战性，这会因壁滑，测量间隙结垢或相分离而导致错误。理想的粘度计设计是一种能够缩短响应时间，简化清洁过程，减少结垢的可能性，并能进行出色的样品更新以确保所进行的任何测量方法均具有代表性的设计。

该部门中的各种单元操作都需要对流体进行有效的混合或机械搅拌。另外，所使用的搅拌器的形状和尺寸将取决于要混合的流体的性质，尤其是粘度。对于高粘度非牛顿流体，通常使用螺旋带状搅拌器，使流体垂直混合并在容器壁处进行有效混合（Rai，Devotta和Rao，2000），运行速度通常在30-100之间转速在泵送和混合后，可以通过对批料进行原位流变评估来改善过程控制。

优点包括wuxu与产品接触的旁路生产线或额外的压力变送器以及实时监控。充分证明了使用混合器粘度计的方法，其中对指定几何形状的叶轮转速和扭矩进行高精度测量可以在混合容器中建立明显的粘度。

然而，像这样的试验是基于缩小混合几何形状的，这取决于常规的离线粘度计/流变仪对速度和扭矩的测量。由于混合容器中复杂的流动模式和剪切速率，只能确定平均值和近似数据。新型经济高效的非接触式压力变送器的制造，可在从0到10 mN·m到0到10,000 N·m的范围内提供动态动态的旋转扭矩测量将支持混合器粘度计技术向生产规模的转移。

关于该压力变送器，其工作原理涉及一个表面声波装置，该装置用作频率相关的应变仪，该应变仪确定由轴上施加的应变引起的共振频率的变化。还记录了利用光束的轴转速的精que测量。

本文的目的是使用以下标准评估工厂规模的螺旋式螺带混合器作为流变过程控制方法的能力：

      1.根据代表性的混合器流量曲线建立有效的幂律指数
      2.利用混合粘度计法建立功率定律指标
      3.开发离线参考方法与单点混合器扭矩测量之间的相关性

材料和方法
shou先，开发了一种中试规模的螺旋带状搅拌器（42 L），该搅拌器包含一个圆柱形碟形底部不锈钢容器，该容器集成了一个紧密间隙螺旋带状叶轮，其几何结构如图1所示并列于表1。使用非接触式旋转压力变送器（Torqsense，Sensor Technology Ltd，Banbury，Oxon，UK）在0-6 N·m范围内确定速度和扭矩，并用系统软件和压力变送器接口模块记录下来。然后，使用变速Heidolph（RZR 2041型）搅拌器电动机（都柏林AGB科学有限公司），将搅拌器速度从35 rpm改变为70 rpm。对于每个样品，在搅拌器中确定温度并在流变仪上复制。

使用斜率技术，使用非牛顿流体和牛顿流体（请参见表2）来确定搅拌器的混合器粘度计常数。接下来，选择定义明确的模型流体（Sigma-Aldrich Ireland Ltd，都柏林），该流体跨越流动行为指数的范围。为了研究弹性对扭矩的影响，将黄原胶水溶液（1％，1.5％和2％）用作模型流体。