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水力空化:原糖溶液表面張力測定測定方法

來源:食品與機械 瀏覽 1247 次 發(fā)布時間:2023-07-25

原糖溶液的物理化學性質(zhì),如表面張力、黏度和電導率等,對原糖的制煉過程,如澄清、蒸發(fā)和結(jié)晶等有著重要的影響。目前制糖工藝過程通常通過添加表面活性劑來改變糖液的表面張力。


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(qū)別在于形成空泡的手段上。水力空化是液體通過限流區(qū)域時,液體內(nèi)局部壓強降至飽和蒸汽壓以下,液體內(nèi)會產(chǎn)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(chǎn)生高溫、高壓及高時速的微射流,從而產(chǎn)生多種極其復雜的物理、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于超聲空化,更具工業(yè)化的優(yōu)勢。


為進一步了解水力空化對原糖溶液物理化學性質(zhì)的影響,本試驗基于渦流的水力空化對原糖溶液表面張力的影響及其規(guī)律,為水力空化在制糖工業(yè)中的應用提供基礎(chǔ)和參考依據(jù)。


原糖溶液表面張力測定:


采用全自動表面張力儀測定。根據(jù)表面張力下降率,判斷水力空化對原糖溶液的空化效果。


式中:


fr——表面張力下降率,%;


f0——空化前溶液表面張力,mN/m;


ft——空化后溶液表面張力,mN/m。


試驗方法


初始濃度對原糖溶液表面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(huán)2min,測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。


渦輪出口壓力對原糖溶液表面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(huán)2min,測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。


溶液溫度對原糖溶液表面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(huán)2min,測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。


空化時間對原糖溶液表面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(huán)不同的時間(1,2,5,10,20min),測定空化前后原糖溶液的表面張力的變化。

結(jié)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面張力,表面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(shù)不變的情況下:①隨著濃度的升高,表面張力下降率逐漸升高;②隨著出口壓力的增大,表面張力下降率逐漸升高;③隨著溶液溫度的升高表面張力下降率逐漸降低;④隨著空化作用時間的延長,表面張力逐漸降低,并且在空化作用初期,其減小速度較快。


與聲空化相比,水力空化具有裝置設(shè)備簡單、能耗相對較低、操作方便、維護費用低廉、易實現(xiàn)規(guī)模化等優(yōu)點,其強化化工過程強方面的研究日趨活躍。


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