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Mischen und Beschichten von Teig: Verwendung der Rotationsviskositätsmessung im Labor zur Echtzeit-Prozesskontrolle mit einem Inline-Viskosimeter

Anwendung

Die Kundenanwendung des Rheonics SRV-Sensors zur Messung der Teigviskosität in einem Teigmisch- und Beschichtungssystem ist eine etablierte und weit verbreitete Methode zur Gewährleistung der Teigkonsistenz.

Kunden verlassen sich traditionell auf Rotationsviskosimeter, um die Viskosität von Teig in ihren Labors zu messen. Dies hat zu einem erheblichen Datenvolumen geführt, mit dem Kunden mithilfe des SRV die Teigviskosität in ihren Prozesslinien ermitteln möchten.

SRV-Battermixing_viscosity Management

Zweck der Fallstudie

Untersuchung, ob eine Korrelation zwischen Rotationsviskosimetermessungen und SRV-Inline-Messungen möglich ist.

Rotationsviskosimeter-Messungen

Brookfield LV ist ein häufig verwendetes Labor-Rotationsviskosimeter für Lebensmittelanwendungen. Brookfield liefert folgende Informationen zu Spindeln und Bereichen. Je nach Viskositätsbereich muss für die Messungen die entsprechende Spindel eingesetzt werden.

Brookfield LV - Spindel- und Viskositätsbereiche

Abb.1. Brookfield-Informationen zu Spindeln und anwendbarer Viskosität

SRV im Vergleich zum Rotationsviskosimeter - besser geeignet für die Prozessumgebung

Abb.2. Anwendbarkeit des Rheonics SRV-Viskosimeters unter Prozessbedingungen

Batteriemischen & Viskositätsmessungen

Eine Mischung aus Mehl und einer handelsüblichen Teigmischung (Knorr Panier-Mischung) wurde unter kontinuierlichem Rühren mit einem Laufradmischer zu Wasser gegeben, bis eine homogene und mäßig viskose Mischung erhalten wurde. Alle Messungen wurden bei Raumtemperatur (ca. 25 ° C) durchgeführt.

Messungen mit originaler / unverdünnter Teigmischung

Die folgende Viskosität als Funktion der Viskosimeterspindeldrehzahl wurde erhalten:

Tabelle 1. Brookfield-Viskositätsmessungen mit dem vorbereiteten Mehl-Teig-Wasser-Gemisch

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

 

SRV-Werte im Rührgefäß: Statisch 80 cP.; unter Rühren 150 CP.

Messungen nach der ersten Verdünnung des Teigs

Eine kleine Menge Wasser wurde zugegeben und die Messungen wiederholt:

Tabelle 2. Brookfield-Viskositätsmessungen mit dem vorbereiteten Mehl-Teig-Wasser-Gemisch nach dem ersten Verdünnungsschritt

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

 

Der SRV-Wert im Rührgefäß während des Mischens betrug 66 cP bei gleichem Wert für die statische Messung.

Messungen nach zweiter Verdünnung des Teigs

Eine zweite Verdünnung mit Wasser wurde durchgeführt und die folgenden Viskositätswerte wurden erhalten:

Tabelle 3. Brookfield-Viskositätsmessungen mit dem vorbereiteten Mehl-Teig-Wasser-Gemisch nach dem zweiten Verdünnungsschritt

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

 

Während des Mischens betrug der SRV-Wert 40 cP; Der statische Messwert betrug 33 cP.

Analyse der Batteriediskositätsmessdaten

Alle Datensätze der angegebenen Viskosität als Funktion der LV-4-Spindeldrehzahl wurden aufgezeichnet:

 

image001

Feige.3. Brookfield-Viskositätsmessungen mit dem vorbereiteten Mehl-Teig-Wasser-Gemisch mit Abfolge von Verdünnungsschritten

 

Zusätzlich wurde die Rheonics SRV-Viskosität als Funktion der Brookfield-Viskosität sowohl für die statische als auch für die dynamische (im Mischer) aufgetragen. Messungen mit dem SRV wurden mit Brookfield-Messungen bei 100 U / min verglichen.

 

 

image003

Feige.4. Die Rheonics SRV-Viskosität wurde als Funktion der Brookfield-Viskosität für die statische Verwendung aufgetragen

 

Statische SRV-Messungen korrelieren nicht gut mit LV-4-Messwerten:

image005

Feige.5. Die statischen SRV-Werte werden für alle Spindeldrehzahlen gegen die LV-4-Werte aufgetragen

 

Für den dynamischen Fall beschrieb eine lineare Regressionslinie die Beziehung zwischen Brookfield- und SRV-Messwerten mit angemessener Genauigkeit.

image007

Feige.6. Die SRV-Viskosität von Rheonics wurde als Funktion der LV-4-Viskosität für den dynamischen Fall aufgetragen

 

Wenn die dynamischen SRV-Messwerte für alle Spindeldrehzahlen gegen die LV-4-Messwerte aufgetragen werden, wird festgestellt, dass die beste lineare Anpassung für die höchsten Drehzahlen des LV-4 erzielt wird:

image009

Feige.7. Die dynamischen SRV-Werte werden für alle Spindeldrehzahlen gegen die LV-4-Werte aufgetragen

Analyse & Schlussfolgerung

Rotationsviskosimetermessungen an einer Teigmischung aus Weißmehl, gemischt mit einer handelsüblichen Teigmischung, zeigen eine wiederholbare Abhängigkeit der Spindeldrehzahl. Diese Daten, insbesondere diejenigen, die bei den höchsten Spindeldrehzahlen und damit den höchsten Schergeschwindigkeiten aufgenommen wurden, korrelieren gut mit den Messwerten des Rheonics SRV, während dieser in den am Sensor vorbeiströmenden Teig eingetaucht ist.

 

Eine Korrelation zwischen Laborviskosimeter (Brookfield LV) und SRV kann durch Auswahl einer bestimmten Drehzahl am Rotationsviskosimeter erreicht werden. Es war jedoch besser, eine höhere Drehzahl am Rotationsviskosimeter auszuwählen, um eine lineare Beziehung zwischen Labor- und Prozesswerten zu erhalten.

Empfehlung

  • Verwenden Sie das Lab Rotationsviskosimeter, um eine Flusskurve für Ihre Teigmischung zu erstellen
  • Verwenden Sie die Skalierungsfunktion des Rheonics SRV-Sensors, um den Ausgang auf einen ähnlichen Wert zu skalieren, den Sie vom Rotationsviskosimeter bei 100 U / min erhalten
  • Das Rheonics-Inline-Viskosimeter SRV kann dann das Mischen und Beschichten des Teigs auf einen ähnlichen Wert steuern, wie Sie ihn von Ihrem Laborviskosimeter erhalten

Zusätzliche Merkmale des Inline-Prozessviskosimeters SRV, das sicherstellt, dass Ihre Labor-Rheologiemessungen zur Steuerung der Herstellungsprozesse während der Produktion verwendet werden können, sind:

  • hygienische, hygienische Verbindungen
  • CIP (Clean-in-Place)
  • extrem hohe Wiederholgenauigkeit, um genau zu geben
  • Die Reproduzierbarkeit zwischen den Sensoren ermöglicht die Wiederverwendung derselben Korrelation über mehrere Anlagen hinweg
  • Vibrationsamplituden im Submikronbereich, die die Flüssigkeitsstruktur nicht beeinflussen, ermöglichen eine genaue Messung der Flüssigkeit selbst
  • Einfache Installation direkt in der Prozesslinie, kein Bypass erforderlich, keine Unterbrechung des Flusses
  • Robuster Sensor aus Edelstahl 316L mit abgedichteten Anschlüssen (IP69K) zur Unterstützung der Reinigung bei hohen Temperaturen, hohem Druck, saurer und alkalischer Oberfläche
  • wartungsfrei
  • hoher ROI (Return-on-Investment)
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Rheonics Instrumentenauswahl

Rheonics entwickelt, fertigt und vertreibt innovative Systeme zur Flüssigkeitsmessung und -überwachung. In der Schweiz gefertigte Präzisionsviskosimeter von Rheonics bieten die von der Anwendung geforderte Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit, um in rauen Betriebsumgebungen zu überleben. Stabile Ergebnisse - auch unter ungünstigen Strömungsbedingungen. Keine Auswirkung von Druckabfall oder Durchfluss. Es ist gleichermaßen gut für Qualitätskontrollmessungen im Labor geeignet. Es müssen keine Komponenten oder Parameter geändert werden, um über den gesamten Bereich zu messen.

Vorgeschlagene Produkte für die Anwendung

  • Breiter Viskositätsbereich - Überwachen Sie den gesamten Prozess
  • Wiederholbare Messungen in Newtonschen und Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten, einphasigen und mehrphasigen Flüssigkeiten
  • Alle 316L-medienberührten Teile aus Edelstahl sind hermetisch abgedichtet
  • Eingebauter Sensor zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit
  • Kompakter Formfaktor für den einfachen Einbau in bestehende Prozesslinien
  • Einfach zu reinigen, keine Wartung oder Neukonfiguration erforderlich
  • Einzelnes Instrument zur Messung von Prozessdichte, Viskosität und Temperatur
  • Wiederholbare Messungen in newtonschen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten, einphasigen und mehrphasigen Flüssigkeiten
  • Ganzmetallkonstruktion (316L Edelstahl)
  • Eingebauter Sensor zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit
  • Kompakter Formfaktor für den einfachen Einbau in bestehende Rohre
  • Einfach zu reinigen, keine Wartung oder Neukonfiguration erforderlich
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