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Mezcla y recubrimiento de masa: uso de medición de viscosidad rotacional en laboratorio para control de proceso en tiempo real con un viscosímetro en línea

Aplicación

La aplicación por parte del cliente del sensor Rheonics SRV para medir la viscosidad de la masa en un sistema de mezcla y recubrimiento de masa es un método establecido y ampliamente utilizado para garantizar la consistencia de la masa.

Los clientes han confiado tradicionalmente en viscosímetros rotacionales para medir la viscosidad de la masa en sus laboratorios. Esto ha creado un volumen significativo de datos que los clientes desean utilizar para establecer la viscosidad de la masa en sus líneas de proceso utilizando el SRV.

SRV-Battermixing_viscosity management

Propósito del estudio de caso

Investigar si es posible una correlación entre las mediciones del viscosímetro rotacional y las mediciones en línea de SRV.

Mediciones con viscosímetro rotacional

Brookfield LV es un viscosímetro rotacional de laboratorio de uso común en aplicaciones alimentarias. Brookfield proporciona la siguiente información sobre husillos y rangos, es necesario desplegar el husillo apropiado para las mediciones según el rango de viscosidad.

Brookfield LV - rangos de viscosidad y husillo

Figura 1. Información de Brookfield sobre husillos y viscosidad aplicable

SRV en comparación con el viscosímetro rotacional: más adecuado para el entorno de proceso

Figura 2. Aplicabilidad del viscosímetro Rheonics SRV en condiciones de proceso

Mezcla de masa y mediciones de viscosidad

Se añadió una mezcla de harina y una mezcla de masa comercial (Knorr Panier-Mischung) al agua con agitación continua con un mezclador de impulsor hasta que se obtuvo una mezcla homogénea y moderadamente viscosa. Todas las mediciones se realizaron a temperatura ambiente (aproximadamente 25 ° C).

Medidas con mezcla de rebozado original / sin diluir

Se obtuvo la siguiente viscosidad en función de la velocidad del husillo del viscosímetro:

Tabla 1. Mediciones de viscosidad Brookfield con la mezcla preparada de harina-masa-agua

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

 

Lecturas de SRV en el recipiente de agitación: Estático 80 cP .; mientras se agita, 150 CP.

Mediciones después de la primera dilución de la masa

Se añadió una pequeña cantidad de agua y se repitieron las medidas:

Tabla 2. Mediciones de viscosidad Brookfield con la mezcla preparada de harina-masa-agua después del primer paso de dilución

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

 

La lectura de SRV en el recipiente de agitación mientras se mezclaba fue de 66 cP, con el mismo valor para la medición estática.

Mediciones después de la segunda dilución de la masa

Se realizó una segunda dilución con agua y se obtuvieron las siguientes lecturas de viscosidad:

Tabla 3. Mediciones de viscosidad Brookfield con la mezcla preparada de harina-masa-agua después del segundo paso de dilución

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

 

Durante la mezcla, la lectura de SRV fue de 40 cP; la lectura estática fue de 33 cP.

Análisis de datos de medición de viscosidad de la masa

Se trazaron todos los conjuntos de datos de viscosidad indicada en función de la velocidad del husillo LV-4:

 

image001

Fig.3. Mediciones de viscosidad Brookfield con la mezcla de harina-rebozado-agua preparada, con secuencia de pasos de dilución

 

Además, la viscosidad Rheonics SRV se representó gráficamente en función de la viscosidad Brookfield tanto para la estática como para la dinámica (en el mezclador). Las mediciones con el SRV se compararon con las mediciones de Brookfield a 100 RPM.

 

 

image003

Fig.4. La viscosidad Rheonics SRV se representó en función de la viscosidad Brookfield, para uso estático

 

Las mediciones estáticas de SRV no se correlacionan bien con las lecturas de LV-4:

image005

Fig.5. Las lecturas estáticas de SRV se grafican contra las lecturas de LV-4 para todas las velocidades del husillo

 

Para el caso dinámico, una línea de regresión lineal describió la relación entre las lecturas de Brookfield y SRV con una precisión razonable.

image007

Fig.6. La viscosidad Rheonics SRV se representó en función de la viscosidad LV-4, para el caso dinámico

 

Si las lecturas dinámicas de SRV se grafican contra las lecturas de LV-4 para todas las velocidades del husillo, se ve que se obtiene el mejor ajuste lineal para las velocidades más altas en el LV-4:

image009

Fig.7. Las lecturas dinámicas de SRV se grafican contra las lecturas de LV-4 para todas las velocidades del husillo

Análisis y Conclusión

Las mediciones del viscosímetro rotacional en una mezcla de masa que consiste en harina blanca mezclada con una mezcla de masa comercial muestran una dependencia repetible de la velocidad del eje. Estos datos, en particular los que se toman a las velocidades de husillo más altas y, por lo tanto, las tasas de cizallamiento más altas se correlacionan bien con las lecturas del SRV Rheonics mientras está sumergido en la masa que pasa por el sensor.

 

Se puede lograr una correlación entre el viscosímetro de laboratorio (Brookfield LV) y el SRV seleccionando cualquier RPM específico en el viscosímetro rotacional, pero era mejor seleccionar un RPM más alto en el viscosímetro rotacional para obtener una relación lineal entre los valores de laboratorio y del proceso.

Recomendación

  • Use el viscosímetro rotatorio de laboratorio para crear una curva de flujo para su mezcla de masa
  • Utilice la función de escala en el sensor Rheonics SRV para escalar la salida a un valor similar al que obtiene del viscosímetro rotacional a 100 RPM
  • El viscosímetro en línea Rheonics SRV puede controlar la mezcla y el recubrimiento de la masa a una lectura similar a la que obtiene de su viscosímetro de laboratorio.

Las características adicionales del viscosímetro de proceso en línea SRV que garantiza que las mediciones reológicas de su laboratorio se puedan utilizar para controlar los procesos de fabricación durante la producción son:

  • conexiones sanitarias, higiénicas
  • CIP (limpieza en el lugar)
  • repetibilidad extremadamente alta para proporcionar precisión
  • La reproducibilidad entre sensores permite la reutilización de la misma correlación en varias plantas.
  • Amplitudes de vibración submicrométricas que no afectan la estructura del fluido, lo que le proporciona una medición precisa del propio fluido.
  • Fácil instalación directamente en la línea de proceso, sin necesidad de by-pass, sin interrupción del flujo.
  • sensor robusto hecho de acero inoxidable 316L con conexiones selladas (IP69K) para soportar la limpieza a alta temperatura, alta presión, ácida y alcalina
  • mantenimiento cero
  • alto ROI (retorno de la inversión)
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Selección de instrumentos reónicos

Rheonics diseña, fabrica y comercializa sistemas innovadores de detección y monitoreo de fluidos. Los viscosímetros en línea de Rheonics, fabricados con precisión en Suiza, tienen la sensibilidad que exige la aplicación y la confiabilidad necesaria para sobrevivir en un entorno operativo hostil. Resultados estables, incluso en condiciones de flujo adversas. Sin efecto de caída de presión o caudal. Es igualmente adecuado para mediciones de control de calidad en el laboratorio. No es necesario cambiar ningún componente o parámetro para medir en todo el rango.

Producto (s) sugerido (s) para la aplicación

  • Amplio rango de viscosidad: supervise el proceso completo
  • Mediciones repetibles en fluidos newtonianos y no newtonianos, fluidos monofásicos y multifásicos.
  • Sellado herméticamente, todas las piezas húmedas 316L de acero inoxidable
  • Medida de temperatura de fluido incorporada
  • Factor de forma compacto para una instalación simple en líneas de proceso existentes
  • Fácil de limpiar, no necesita mantenimiento ni reconfiguraciones
  • Instrumento único para medir la densidad, viscosidad y temperatura del proceso
  • Mediciones repetibles en fluidos newtonianos y no newtonianos, fluidos monofásicos y multifásicos.
  • Construcción totalmente metálica (acero inoxidable 316L)
  • Medida de temperatura de fluido incorporada
  • Factor de forma compacto para una instalación simple en tuberías existentes
  • Fácil de limpiar, no necesita mantenimiento ni reconfiguraciones
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