Effect of storage of diluted carboxymethylcellulose on rheological properties

• Autorzy: Limanowski J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ czasu magazynowania roztworzonej karboksymetylocelulozy na właściwości reologiczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study was aimed at determining changes in properties of CMC solutions over different storage times. Rheometric analyses were made for solutions with CMC concentrations 1%, 2%, 3%, 4% and stored between 24 and 120 hours. Courses of the flow curves were described by Ostwald-de Waele (O-dW), Herschel-Bulkley (H-B), Casson and Ellis models. The study showed that the best fitting of the curve to measuring points was provided by the power model. Changes in the rheological properties of diluted CMC were, therefore, evaluated based on the analysis of differences in shearing stress in the samples described with the O-dW model. Analyses demonstrated that the value of the estimated differences was changing from 0.51 Pa in the case of the 1% solution to 5.1 Pa in the case of the 4% solution, sheared at a shear rate of 72.9 s⁻¹. It seems that such minute changes in the properties of the solutions enable their application for research analyses for a period of at least five days.

PL

Wodny roztwór soli sodowej karboksymetylocelulozy (CMC) jest tanim i łatwo dostępnym płynem modelowym, zdolnym zastąpić podczas badań wiele rzeczywistych wyrobów spożywczych, symulować ich przepływ, badać pracę maszyn, projektować technologie. Celem pracy było określenie zmian właściwości roztworów CMC zachodzących w czasie jej przechowywania. Badaniom reometrycznym poddano roztwory wodne CMC o stężeniu 1, 2, 3 i 4%, magazynowane w czasie od 24 do 120 godzin. Przebiegi krzywych płynięcia oparte o średnie wartości naprężenia stycznego wyznaczonego przy rosnącej i malejącej szybkości ścinania opisano modelami Ostwalda-de Waele (O-dW), Herschela-Bulkleya (H-B), Cassona i Ellisa. Stwierdzono, że wyznaczone stałe równań H-B i Ellisa nie spełniają warunków stosowalności modeli, a spośród dwóch pozostałych, dokładniejsze dopasowanie krzywej do wyników pomiarów zapewnia model potęgowy. Zmiany właściwości reologicznych roztworzonego CMC oceniano więc w oparciu o analizę różnic wartości naprężenia stycznego w próbkach opisanych modelem O-dW, przechowywanych w czasie 24h i 120h, przy szybkości ścinania 72,9 s⁻¹. Stwierdzono, że wartość oszacowanych różnic zmieniała się od 0,51 Pa w przypadku roztworu o stężeniu 1% do 5,1 Pa w przypadku roztworu o stężeniu 4%. Wydaje się, że tak małe zmiany właściwości magazynowanych roztworów CMC umożliwiają ich wykorzystanie do badań przez okres co najmniej pięciu dni od chwili roztworzenia CMC.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: 29
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.393-403,fig.,ref.

Twórcy

autor

Limanowski J.

• Department of Process Engineering and Equipment, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• ABDELRAHIM K.A. et al. 1994. Effects of concentration and temperature on carboxymethylcellulose rheology. Int. J. Food Sci. Technol., 29: 243–253.
• ALCAIRO E.R., ZURITZ C.A. 1990. Residence Time Distribution of Spherical Particles Suspended in Non-Newtonian Flow in a Scraped-Surface Heat Exchanger. ASAE paper, 33: 1621–1628.
• ALKHADDAR R.M. et al. 2001. Residence time distribution of a model hydrodynamic vortex separator. Urban Water, 3: 17–24.
• BAILEY W.J., WEIR I.S. 1998. Investigation of methods for direct rheological model parameter estimation. J. Pet. Sci. Eng., 21: 1–13.
• BUTLER F., MCNULTY P. 1995. Time Dependent Rheological Characterisation of Buttermilk at 50C. J. Food Eng., 25: 569–580.
• FAIRHURST P.G., PAIN J.P. 1999. Passage time distributions for high solid fraction solid-liquid food mixtures in horizontal flow: unimodal size particle distributions. J. Food Engng., 39: 345–357.
• FERGUSON J., KEMBŁOWSKI Z. 1995. Reologia stosowana płynów. Wydaw. Marcus, Łódź.
• HOLDSWORTH S.D. 1971. Applicability of Rheological Interpretation of Flow and Processing Behaviour of Fluid Food Products. J. Texture Stud., 2: 393–418.
• ILLICALI C., ENGEZ S.T. 1996. Laminar flow of power law fluid foods in concentric annuli. J. Food Engng., 30: 255–262.
• JAWORSKI Z., KILJAŃSKI T. 2005. O charakterystykach reologicznych cieczy modelowych rozrzedzanych ścinaniem. Inż. Chem. Proc., 26: 513–522.
• LAREAO C.A., FRYER P.J. 1998. Vertical Flows of Solid-Liquid Food Mixtures. J. Food Engng., 36: 417–443.
• LIMANOWSKI J. 2001. Zastosowanie roztworów karboksymetylocelulozy do modelowania procesów przepływu cieczy. Inż. Rol., 2001, 10: 217–226.
• PALAZOGLU T.K., SANDEEP K.P. 2002. Effect of holding tube configuration on the residence time distribution of multiple particles in helical tube flow. J. Food Process Eng., 25: 337–350.
• PAVEZ C.M. 2002. Properties of fluids. Fenomenos de transporte y mecanica de fluidos – aspectos teoricosi. Universidas Mayor, Mayor.
• POULESQUEN A., VERGNES B. 2003a. A Study of Residence Time Distribution in Co-Rotating Twin-Screw Extruders. Part I: Theoretical Modeling. Polymer Engng. Sci., 12: 1841–1848.
• POULESQUEN A., VERGNES B. 2003b. A Study of Residence Time Distribution in Co-Rotating Twin-Screw Extruders. Part II: Experimental Validation. Polymer Engng. Sci., 12: 1849–1862.
• PRUSOV A.N. et al. 2003. Rheological Properties and Structure of Aqueous Solutions of Polysaccharides. Solutions of Mixtures of Sodium Carboxymethylcellulose Fractions, Fibre Chem., 35: 122–127.
• STEFFE J.F. 1992. Rheological Methods in Food Process Engineering. Freeman Press, East Lansing, Michigan.
• TELIS-ROMERO J. et al. 1999. Friction factors and rheological properties of orange Juice. J. Food Eng., 40: 101–106.