Ротационные вискозиметры

Вискозиметры этого типа получили большое распространение. Они основаны на измерении крутящего момента рабочего органа в анализируемой среде. В качестве вращающегося элемента используются коаксиальные цилиндры, а также диски, в том числе конические.

Рис. 8.1

В вискозиметре на рис. 8.1 во вращение приводит­ся внешний цилиндр 1. При этом жидкость при­ходит во вращательное стационарное движение, которое передается внутреннему цилиндру 2. С помощью противовеса (пружины) 3 система приводится в равновесное состояние. Момент уравновешивающей силы связан с вяз­костью следующим соотношением:

μ=4π l ωμ R²r²/R²-r²,

где l - длина внутреннего цилиндра;

ω - угловая скорость вращения наружного цилиндра;

R и r - радиусы наружного и внутреннего цилиндров.

 

Рис. 8.2

Другим типом вискозиметров являются приборы с вра­щающимся рабочим телом, погруженным в анали­зируемую жидкость. В этом случае измеряется крутящий момент с помощью специального устройства. На этом принципе основан вискозиметр фирмы «Брабендер» (ФРГ), применяемый для контроля качества (содержание влаги) творога, вырабатываемого на по­точных механизированных линиях с сепарированием творожного сгустка.

Рис. 8.2

На рис. 8.2 приведен вискозиметр с вращающими­ся дисками. Диск 1 вращается от двигателя, что при­водит, вследствие вязких свойств анализируемых жид­костей, к вращению диска 2. Крутящий момент, возникающий на диске 2, передаётся через тросик 3 и измеряется с помощью пружины 4.

Ротационные в вискозиметры типа РВ (с вращающимся цилиндром) могут использоваться для контроля вязкости сметаны и сгущенного молока с са­харом.

Для измерения вязкости кефира и сметаны разработан ротационный вис­козиметр ЭВП. Длительность его непрерывной работы не должна превышать 2–3 мин.

 

 

Вибрационные вискозиметры

Принцип действия вибрационных вискозиметров основан на изме­рении затухания колебаний чувствительного элемента, погружаемого в анали­зируемую среду, которое вызывается демпфированием жидкости.

Интенсивность распространения волн изменяется в соответствии с экспоненциальным законом:

 

I_r=I_oe^-ar,

 

где I_r - интенсивность колебаний на расстоянии r;

a - коэффициент поглощения, определяемый по формуле Стокса:

 

a = μω²/ρv³= 4π ²f ² μ / ρv³,

 

где ω - угловая скорость; v - скорость распространения в среде; ρ - плотность среды; f - частота.

 

Применяются два типа вискозиметров, основанных на вибрационном ме­тоде: электромагнитные и ультразвуковые.

В электромагнитномвискозиметре пластина жестко фиксируется в зажиме и от электромагнита приводится в резонан­сное колебательное движение. Колебание сис­темы воспринимается сенсорами. Погрешность составляет ±3 %.

В ультразвуковых приборах используется принцип измерения коэффициента затухания вибра­тора (частоты повторения возбуждающих им­пульсов), зависящего от вязкости среды. В качестве источников ультразвуковых колебаний применяются пьезо­электрические и магнитострикционные излучатели. Ультразвуковые вискозиметры обеспечивают погрешность контроля ±4 %.

 

 

Пенетрометры

 

Для контроля консистенции кефира и сметаны используется прибор, основанный на действии пенетрации. При этом намеряется время погружения индентора в продукт под действием собствен­ного веса на заданную глубину.

Первоначально шток индентора фиксируется
в определенном положении. Стакан с исследуемым продуктом помещают на столик при этом поднимают его таким образом, что­бы вершина индентора касалась поверхности продукта. При нажатии на кнопку "Пуск" од­новременно срабатывает стопор, фиксировав­ший индентор в верхнем положении и запус­кается секундомер. При достижении определенного положения останавливают секундомер, по показаниям которого судят о консистенции исследуемого продукта (кефира, сметаны). Погрешность измерения составляет ±5 %.

 

Следует отметить, что при применении приборов для измерения вязкости (консистенции) необходимо учитывать воздействие чувствительных элемен­тов на контролируемую среду. Так, ротационные вискозиметры необходимо применять лишь для периодических измерений.