联系大家 / Contact

  • 澳门威利斯人88038
  • 联系人:王伟
  • 电 话:0533-8299008 13280657534
  • 手 机:13280657534
  • 传 真:请填写您的传真
  • 邮 箱:sddachina@163.com
  • 网 址:http://www.sdcmcchina.com/
  • 地 址:山东省淄博市周村区开发区工业园16号

黄原胶水溶液的流变性能研究

发布日期:2015-06-03 16:37:15
黄原胶是野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为原料,经发酵生产的一种微生物胞外酸性 杂多糖[1]。黄原胶广泛用于食品、石油、医药、矿产等领域,而且常被用于生物(质)反应 器研究的粘性非牛顿流体模拟介质。研究黄原胶水溶液的流变性质,获得其流变方程,对于 引导黄原胶的生产和应用有现实意义。国内外对于黄原胶的流变性质研究虽然比较多[2-6], 但主要研究pH值、搅拌和温度等因素的影响,关于浓度对于黄原胶水溶液流变性质的影响 的报道较少,对于黄原胶水溶液粘度和温度的关系,由于没有考虑剪切速率对于粘度影响的 原因,不同研究者得出的结论也有较大差别,此外,对于黄原胶水溶液的动态流变性质,鲜 有研究报道。因此,本文对浓度和温度对于黄原胶水溶液流变性质的影响以及黄原胶水溶液 的动态流变进行了研究。
1实验材料和方法
1.1材料
食品级黄原胶粉末购自山东阜丰发酵有限企业,规格为FF0360,粒度为80-120目,其 它参数符合GB13886-2007标准。
1.2流变性能的测定
称取一定量的黄原胶粉末,溶于50mL超纯水中,配成浓度为1, 2, 6, 8, 10,14, 20, 30, 40g/L的水溶液。采用ARES流变仪(美国TA企业)的同轴圆筒测试系统对黄原 胶水溶液进行稳态和动态流变实验研究,样品温度由流变仪自带的温控炉进行控制(精确到
0.01°C)。稳态流变实验考察其粘度与剪切速率的关系;动态流变实验包括动态应变扫描和 动态频率扫描,前者考察黄原胶水溶液的线性粘弹区,后者考察弹性模量和粘性模量随浓度 和扫描频率的变化。
2实验结果与讨论
2.1浓度对黄原胶水溶液粘度的影响
303.15K时不同浓度黄原胶水溶液粘度随剪切速率变化的关系结果见图1。
1000
图1不同浓度黄原胶水溶液的粘度曲线
不论是低浓度还是高浓度,黄原胶水溶液都呈现明显的剪切变稀性质。Amundaram[5]研究了 浓度低至500ppm的黄原胶水溶液,发现其就有较强的剪切稀化性质。在相同剪切速率下, 粘度随黄原胶浓度升高而増大,而且浓度从2g/L増大到6g/L,粘度増加幅度最大,0.25/s、 2.5/s和25/s剪切速率时粘度分别増加了 4.6倍、3.8倍和2.7倍。1g/L和2g/L的黄原胶水溶 液在0.1/s剪切速率附近出现了牛顿第一平台区,而浓度大于6g/L,实验剪切速率范围内没 有出现牛顿第一平台区。
黄原胶水溶液活化能数值分别是-7.7 kJ/mol和-4.0 kJ/mol。表2中12.6/s时关联出 的活化能数值与他们的结果在量级上一致。从表2中可知,只有2g/L的黄原胶水溶液在不 同剪切速率下的粘度-温度关系可以用Arrhenius公式很好地拟合,活化能的绝对值随剪切速 率増大而降低,说明在低剪切速率时,粘度对于温度变化更敏感,这主要是由于弱剪切没有 破坏黄原胶水溶液中黄原胶分子间相互缠绕形成的弱空间结构,温度升高,黄原胶分子伸展, 并且热运动加剧,该空间结构逐步解体,因此表现为粘度下降。随着黄原胶浓度増大,水溶 液中分子间距离缩小,分子链发生交叠和缠结并最终形成凝胶,受分子间越来越强的网络结 构制约,温度升高,分子链的伸展和热运动幅度下降,因此,粘度变得对温度不敏感。
2.3黄原胶水溶液的动态流变特性
不同黄原胶浓度的线性粘弹区见图5。
3结论
(1)黄原胶水溶液为假塑性流体,幂律模型能很好地关联其流变方程,稠度系数K随浓度 増大而线性増大,流动指数n随着浓度升高先减小、后増大;
(2)只有2g/L的黄原胶水溶液粘度-温度关系满足Arrhenius定律,随着黄原胶浓度増大, 粘度-温度关系不再满足Arrhenius定律;
(3)黄原胶水溶液的线性粘弹区范围几乎与浓度无关,应变小于20%的区域都是其线性粘 弹区;同一浓度的黄原胶水溶液弹性模量远大于粘性模量,随着浓度升高,粘性模量和弹性 模量都増大。
 
XML 地图 | Sitemap 地图