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水力空化:原糖溶液表麵張力測定測定方法

來源:食品與機械 瀏覽 467 次 發布時間:2023-07-25

原糖溶液的物理化學性質,如表麵張力、黏度和電導率等,對原糖的製煉過程,如澄清、蒸發和結晶等有著重要的影響。目前製糖工藝過程通常通過添加表麵活性劑來改變糖液的表麵張力。


水力空化是空化的一種方式,近年來水力空化強化化工過程的研究日益受到重視。水力空化與超聲空化對過程的強化原理是相同的,區別在於形成空泡的手段上。水力空化是液體通過限流區域時,液體內局部壓強降至飽和蒸汽壓以下,液體內會產生大量的氣泡,這些氣泡在隨著液體流動過程中,遇到壓力增大時會急劇潰滅,瞬間產生高溫、高壓及高時速的微射流,從而產生多種極其複雜的物理、化學效應。研究表明,水力空化對過程的強化效果不比超聲空化差,而水力空化的能量利用率明顯高於超聲空化,更具工業化的優勢。


為進一步了解水力空化對原糖溶液物理化學性質的影響,本試驗基於渦流的水力空化對原糖溶液表麵張力的影響及其規律,為水力空化在製糖工業中的應用提供基礎和參考依據。


原糖溶液表麵張力測定:


采用全自動粉色视频黄色网站測定。根據表麵張力下降率,判斷水力空化對原糖溶液的空化效果。


式中:


fr——表麵張力下降率,%;


f0——空化前溶液表麵張力,mN/m;


ft——空化後溶液表麵張力,mN/m。


試驗方法


初始濃度對原糖溶液表麵張力的影響配置不同濃度(0.10,0.15,0.20,0.25,0.35,0.45g/mL)的原糖溶液3.5L,水浴加熱溶液到60℃,在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環2min,測定空化前後原糖溶液表麵張力的變化。


渦輪出口壓力對原糖溶液表麵張力的影響配置濃度為0.15g/mL的原糖溶液3.5L,水浴加熱溶液到60℃,在不同的壓力(0.1,0.2,0.3,0.4 MPa)下通過空化裝置循環2min,測定空化前後原糖溶液表麵張力的變化。


溶液溫度對原糖溶液表麵張力的影響配置濃度為0.15g/mL的原糖溶液3.5L,水浴加熱溶液到不同溫度(30,40,50,60,70℃),在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環2min,測定空化前後原糖溶液表麵張力的變化。


空化時間對原糖溶液表麵張力的影響配置濃度為0.15g/mL的原糖溶液3.5L,水浴加熱溶液到60℃,在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環不同的時間(1,2,5,10,20min),測定空化前後原糖溶液的表麵張力的變化。

結論:


本試驗表明水力空化的作用能夠明顯降低原糖溶液的表麵張力,表麵張力的下降程度受到原糖溶液濃度以及空化條件,即渦輪出口壓力、溶液溫度、空化作用時間等因素影響。在其它參數不變的情況下:①隨著濃度的升高,表麵張力下降率逐漸升高;②隨著出口壓力的增大,表麵張力下降率逐漸升高;③隨著溶液溫度的升高表麵張力下降率逐漸降低;④隨著空化作用時間的延長,表麵張力逐漸降低,並且在空化作用初期,其減小速度較快。


與聲空化相比,水力空化具有裝置設備簡單、能耗相對較低、操作方便、維護費用低廉、易實現規模化等優點,其強化化工過程強方麵的研究日趨活躍。


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