بومیسازی ، طراحی ، ساخت و ارزیابی ویسکومتر برای برخی مواد بیومهندسی (سیالات نیوتنی وغیرنیوتنی)
/مریم قائمی دیزجی
: کشاورزی
، ۱۳۹۶
، راشدی
چاپی
کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک بیوسیستم- طراحی و ساخت
۱۳۹۶/۰۶/۲۰
تبریز
رئولوژی علمی است که به مطالعه تغییر شکل مواد و ازجمله جریان آنها میصپردازد .در ارزیابی کیفیت مواد غذایی نیاز به داشتن اطلاعات و دادهصهای مربوط به خواص فیزیکی و مکانیکی موادغذایی میباشد .برای طراحی فرایندها، انجام محاسبات مهندسی لازم است که بخشی از آن در رابطه با مواد غذایی به درک رفتار جریان ماده بر میگردد .در مورد سیالات نیوتنی ویسکوزیته ثابت و مستقل از سرعت برش است، در حالیکه در سیالات غیر نیوتنی، ممکن است با افزایش سرعت برش، ویسکوزیته افزایش یا کاهش یابد .بدین شکل که در سیالات رقیق شونده با افزایش سرعت برش، ویسکوزیته کاهش مییابد ولی در سیالات غلیظ شونده با افزایش سرعت برش،ویسکوزیته نیز افزایش مییابد .برای جریان یافتن سیالات پلاستیکی نیاز به یک تنش اولیه میباشد .در رابطه با سیالات وابسته به زمان، با تغییر زمان ویسکوزیته تغییر میکند .مواد غذایی که هم رفتار الاستیکی و هم رفتار ویسکوز دارند، معروف به مواد غذایی ویسکوالاستیک هستند .خواص رئولوژیکی از مهمترین خواص مواد بیومهندسی میباشد که از اندازهصگیریصهای آزمایشگاهی بهصدست می-آیند .از متداولصترین ابزارهای اندازهصگیری برای تعیین ویسکوزیته موادغذایی، دستگاه ویسکومتر میصباشد .در این تحقیق بومیسازی طراحی و ساخت یک نمونه از ویسکومترهای چرخشی در زمینه موادغذایی انجام شد .که می-توان از این دستگاه برای تعیین ویسکوزیته سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی استفاده نمود .مهمترین هدف این تحقیق عبارت بود از تولید دانش فنی جهت بومیسازی طراحی و ساخت یک ویسکومتر چرخشی .در این راستا از یک لودسل جهت اندازهگیری گشتاور استفاده گردید .این گشتاور متعاقبا "برای تعیین ویسکوزیته، تنش برشی و کرنش برشی بهکار رفت .سیستم HMI در رابطه با تنظیمات ضروری برای انجام آزمایشات مختلف بر روی ویسکومتر تعبیه گردید .نتایج ارزیابی اولیه نشان داد که این ویسکومتر قابلیت مقایسه با ویسکومتر مشابه ساخت خارجی را دارد
Rheological properties are defined as mechanical properties that result in deformation and the flow of material in the presence of a stress. In order to evaluate the food quality, it is important to understand the physical and mechanical properties of the food. In process design and calculation, it is necessary to understand the material behavior such as rheology. The viscosity is constant and independent of shear rate in Newtonian fluids. If the fluid is non-Newtonian, its viscosity may increase or decrease with increasing shear rate. For shear thinning fluids viscosity decreases with increasing shear rate while for shear thickening fluids viscosity increases with increasing shear rate. A yield stress is required for plastic fluids to flow. For time-dependent fluids, viscosity changes with respect to time. The rheological properties are the most important properties of the material which can be obtained from experimental measurements. Viscometer is a general device for measuring food viscosity. Concentric Cylinder (Coaxial Rotational) Viscometers is mostly used in many food quality control and calculate the properties of the materials. In this research, Concentric Cylinder is customized, designed and fabricated and partially evaluated. A new model of rotational viscometer applied in food industry have been localized. This viscometer can be applied for measuring Newtonian and non-Newtonian fluids. The main reason of this study is obtaining know-how and localization of rotational viscometer. Applying load cell instead of spring allow us to calculate the torque that can be used to calculate shear stress, strain stress subsequently for gaining viscosity. HMI system is installed on the viscometers system to be able to calibrate the speed of spindle and the time of the viscometers. The primary evaluation of this viscometer shows that it can it compatible with other top brands in the world