Solids, on the other hand, are norm

Solids, on the other hand, are normally described as elastic materials. An

ideal elastic material stores all imposed deformation energy and will conse-
quently recover totally upon release of stress. A viscous fluid can therefore

be described as a fluid which resists the act of deformation rather than the

state of deformation, while an elastic material resists the act as well as the

state of deformation.

A number of materials show viscous as well as elastic properties, i.e.

they store some of the deformation energy in their structure while some is

lost by flow. These materials are called viscoelastic; there are many exam-
ples among foodstuffs.

Shearing

In rheology, shearing of a substance is the key to knowledge of flow behav-
iour and structure. A sheared flow is achieved through flow between parallel

planes, rotational flow between coaxial cylinders where one cylinder is sta-
tionary and the other one is rotating, telescopic flow through capillaries and

pipes, and torsional flow between parallel plates.

To enable study of the viscosity of a material, the shearing must induce

stationary flow of the material. The flow occurs through rearrangement and

deformation of particles and through breaking of bonds in the structure of

the material.

Fig. 3.2 Different types of shearing.

If we want to study the elasticity (structure) of a material, the shearing

must be very gentle so as not to destroy the structure. One way to achieve

this is to apply an oscillating shear to the material with an amplitude low

enough to allow an unbroken structure to be studied.

Shearing between parallel planes is normally used for the basic definition

of shear stress and shear rate, corresponding to how much deformation is

applied to the material and how fast.

Newtonian fluids

Newtonian fluids are those having a constant viscosity de-
pendent on temperature but independent of the applied

shear rate. One can also say that Newtonian fluids have

direct proportionality between shear stress and shear rate in

laminar flow.

σyx = η · dv

The proportionality constant is thus equal to the viscosity of

the material. The flow curve, which is a plot of shear stress

versus shear rate, will therefore be a straight line with slope

η for a Newtonian fluid. The viscosity curve, which is a plot of

viscosity versus shear rate, will show a straight line at a con-
stant value equal to η.

Dairy Processing Handbook/chapter 3 39

F

dy

• = η · γ

dy

Fig. 3.3 Definition of shear stress and shear rate is

based on shearing between parallel planes.

Viscoplastic

Shear thickening

Newtonian

Shear thinning

Shear

•

rate γ

Fig. 3.4 Flow curves for Newtonian and

non-Newtonian fluids.

Viscosity η

Shear thickening

Bingham plastic

Newtonian

Shear thinning

Viscoplastic

Shear

•

rate γ

Fig. 3.5 Viscosity curves for

Newtonian and non-Newtonian fluids.

Anti-thixotropic

Newtonian

Thixotropic

Shear

•

rate γ

A Newtonian fluid can therefore be defined by a single viscosity value at

a specified temperature. Water, mineral and vegetable oils and pure sucrose

solutions are examples of Newtonian fluids. Low-concentration liquids in

general, such as whole milk and skimmilk, may for practical purposes be

characterised as Newtonian fluids.

Non-Newtonian fluids

Materials which cannot be defined by a single viscosity value at a specified

temperature are called non-Newtonian. The viscosity of these materials

must always be stated together with a corresponding temperature and

shear rate. If the shear rate is changed the viscosity will also change. Gener-
ally speaking, high concentration and low temperature induce or increase

non-Newtonian behaviour.

Apart from being shear rate dependent, the viscosity of non-Newtonian

fluids may also be time dependent, in which case the viscosity is a function

not only of the magnitude of the shear rate but also of the duration and, in

most cases, of the frequency of successive applications of shear. Non-
Newtonian materials that are time independent are defined as shear thin-
ning, shear thickening or plastic. Non-Newtonian materials that are time

dependent are defined as thixotropic, rheopectic or anti-thixotropic.

Shear thinning flow behaviour

The viscosity of a shear thinning fluid (sometimes also denoted pseudoplas-
tic fluid) decreases with increasing shear rate. Many liquid food systems

belong to this category of fluids. The shear rate dependency of the viscosity

can differ substantially between different products, and also for a given

liquid, depending on temperature and concentration. The reason for shear

thinning flow behaviour is that an increased shear rate deforms and/or rear-
ranges particles, resulting in lower flow resistance and consequently lower

viscosity.

Typical examples of shear thinning fluids are cream, juice concentrates,

shampoo and salad dressings. It should be noted that although sucrose

solutions show Newtonian behaviour independent of concen

Kết quả (Việt) 2:

Chất rắn, mặt khác, thường được mô tả như là vật liệu đàn hồi. Một cửa hàng vật liệu đàn hồi lý tưởng tất cả đối với năng lượng biến dạng và sẽ conse- xuyên phục hồi hoàn toàn khi phát hành căng thẳng. Một chất lỏng nhớt do đó có thể được mô tả như một chất lỏng mà kháng cự lại những hành động của biến dạng chứ không phải là trạng thái biến dạng, trong khi một vật liệu đàn hồi chống lại các hành động cũng như tình trạng biến dạng. Một số tài liệu cho thấy tính chất nhớt cũng như đàn hồi, tức là họ lưu trữ một số năng lượng biến dạng trong cấu trúc của họ trong khi một số đang bị mất do dòng chảy. Những vật liệu này được gọi là viscoelastic; có rất nhiều dụ ples trong thực phẩm. Cắt Trong lưu biến, cắt một chất là chìa khóa để hiểu biết về dòng chảy behav- iour và cấu trúc. Một dòng chảy sheared đạt được thông qua dòng chảy giữa song song máy bay, dòng chảy luân phiên giữa trụ đồng trục, nơi một xi lanh là đập, tionary và một trong những khác là luân phiên, dòng kính thiên văn thông qua các mao mạch và đường ống, và dòng chảy xoắn giữa các tấm song song. Để kích hoạt tính nghiên cứu về độ nhớt của một vật chất, cắt phải được làm cho dòng chảy văn phòng phẩm của vật liệu. Các dòng chảy xảy ra thông qua việc sắp xếp lại và biến dạng của các hạt và thông qua phá vỡ trái phiếu trong cấu trúc của vật liệu. Hình. 3.2 Các loại hình cắt. Nếu chúng ta muốn nghiên cứu độ đàn hồi (cấu trúc) của một vật chất, cắt phải rất nhẹ nhàng để không làm phá hủy cấu trúc. Một cách để đạt được điều này là áp dụng một lực cắt dao động cho vật liệu với một thấp biên độ đủ để cho phép một cấu trúc liên tục được nghiên cứu. Cắt giữa mặt phẳng song song thường được sử dụng cho các định nghĩa cơ bản của ứng suất cắt và tốc độ cắt, tương ứng với bao nhiêu biến dạng được áp dụng cho các tài liệu và làm thế nào nhanh chóng. chất lỏng Newton chất lỏng Newton là những người có độ nhớt triển liên tục độc vào nhiệt độ nhưng độc lập với áp dụng tốc độ cắt. Một cũng có thể nói rằng chất lỏng Newton có tỉ lệ trực tiếp giữa ứng suất cắt và tốc độ cắt trong dòng chảy tầng. Σyx = η · dv Các hằng số tỉ lệ là như vậy, bằng với độ nhớt của vật liệu. Các đường cong dòng chảy, mà là một âm mưu của các ứng suất cắt so với tốc độ cắt, do đó sẽ là một đường thẳng có độ dốc η cho một chất lỏng Newton. Đường cong độ nhớt, mà là một âm mưu của độ nhớt so với tốc độ cắt, sẽ hiển thị một đường thẳng ở một niệm giá trị STANT bằng η. Sữa Sổ tay chế biến / chương 3 39 F dy • = η · γ dy hình. 3.3 Định nghĩa về lãi suất căng thẳng và cắt cắt được dựa trên xé giữa mặt phẳng song song. Viscoplastic cắt dày Newton cắt tỉa cắt • Tỷ lệ γ hình. 3.4 đường cong chảy cho Newton và chất lỏng phi Newton. Độ nhớt η cắt dày Bingham nhựa Newton cắt tỉa Viscoplastic cắt • Tỷ lệ γ hình. 3,5 đường cong độ nhớt cho chất lỏng Newton và phi Newton. Anti-thixotropic Newton thixotropic cắt • Tỷ lệ γ Một chất lỏng Newton do đó có thể được xác định bởi một giá trị độ nhớt duy nhất tại một nhiệt độ xác định. Nước, khoáng sản và dầu thực vật và đường sucroza tinh khiết giải pháp là những ví dụ của các chất lỏng Newton. Chất lỏng thấp tập trung ở chung, chẳng hạn như sữa nguyên và skimmilk, có thể vì một mục đích thực tế được mô tả như là chất lỏng Newton. Chất lỏng phi Newton liệu mà không thể được xác định bởi một giá trị độ nhớt duy nhất tại một quy định nhiệt độ được gọi là phi Newton. Độ nhớt của các tài liệu này phải luôn luôn được nêu cùng với một nhiệt độ tương ứng và tốc độ cắt. Nếu tốc độ cắt được thay đổi độ nhớt cũng sẽ thay đổi. Nhìn chung đồng minh nói, nồng độ cao và nhiệt độ thấp gây ra hoặc làm tăng hành vi phi Newton. Ngoài việc tốc độ cắt phụ thuộc, độ nhớt của phi Newton chất lỏng cũng có thể phụ thuộc thời gian, trong trường hợp này có độ nhớt là một chức năng không chỉ của độ lớn của tốc độ cắt mà còn thời hạn, và trong hầu hết trường hợp, các tần số của các ứng dụng kế tiếp của lực cắt. Phi vật liệu thuyết Newton là thời gian độc lập được quy định như cắt thin- hoạch, cắt dày hoặc nhựa. Vật liệu phi Newton mà là thời gian phụ thuộc được xác định là thixotropic, rheopectic hoặc chống thixotropic. Hành vi lưu lượng mỏng cắt Độ nhớt của chất lỏng cắt mỏng (đôi khi còn được ký hiệu là pseudoplas- dịch tic) giảm với tốc độ cắt tăng. Nhiều hệ thống thức ăn lỏng thuộc thể loại này của chất lỏng. Sự phụ thuộc tốc độ cắt của độ nhớt có thể khác nhau đáng kể giữa các sản phẩm khác nhau, và cũng cho một cho chất lỏng, tùy thuộc vào nhiệt độ và nồng độ. Lý do của việc cắt hành vi lưu lượng mỏng là một tăng biến dạng tốc độ cắt và / hoặc rear- khoảng hạt, dẫn đến kháng dòng chảy thấp hơn và do đó giảm độ nhớt. Ví dụ điển hình của chất lỏng mỏng cắt là kem, nước trái cây cô đặc, dầu gội và dầu trộn salad. Cần lưu ý rằng mặc dù sucrose giải pháp cho Newton độc lập hành vi của concen