Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
16
BÀI 5: XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT

1. KHÁI NIỆM:
Độ nhớt là trở lực bên trong của một chất lỏng, mà trở lực này cần phải
vượt qua được một lực, mà với lực đó tạo ra sự chảy của chất lỏng.
Người ta thường phân biệt chất lỏng Newton ứng với độ nhớt Newton và
chất lỏng không Newton ứng với độ nhớt không Newton.
Người ta có thể bi
ểu diễn khái niệm hay định nghĩa trên theo hình vẽ sau:
Nếu gọi:

γ==
dy
dx
tga (Sự cắt, sự trượt)

'
dt
dy
γ= [S
-1
] (Vận tốc cắt)

τ=
A
F
1
[P
a

kg1
.
m
Ns1
2

Phần lớn các chất lỏng Newton có độ nhớt nhỏ ví dụ: Nước nguyên chất,
bơ ca cao nguyên chất, dầu thực vật nguyên chất, các dung dịch có chứa độ khô
< 60Bx
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
17
Đối với chất lỏng Newton, người ta có thể biểu diễn trạng thái độ nhớt của
nó qua đường cong chảy.
* Đặc trưng đối với độ nhớt Newton:
- Đường cong chảy là đường thẳng
- Đường cong chảy đi qua gốc toạ độ
- Góc α
1
> α thì độ nhớt tăng, khi độ nhớt ban đầu với góc α
- Góc α
2
> α thì độ nhớt giảm, khi độ nhớt ban đầu với góc α.
Nếu biểu diễn quan hệ trên bằng một đường cong độ nhớt, ta có:

Hình vẽ 1.1: Đường cong độ nhớt của một chất lỏng Newton
* Đặc trưng đối với độ nhớt Newton:
- Đường cong độ nhớt là một đường thẳng.

- Đường cong chảy không bắt đầu tư τ = 0, mà là từ τ = τ
o
: nghĩa là điểm
đầu tiên sau khi vượt qua giới hạn cháy.
- Sự tăng lên của góc α của đường cong ở giá trị lớn nhất (độ nhớt cao) và
thay đổi theo vận tốc cắt (γ') tăng.
b. Đường cong độ nhớt
:
- Sau khi vượt qua giới hạn chảy τ
o
thì khối sôcôla bắt đầu chảy với độ
nhớt ban đầu cực đại η
o
. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cân
bằng không thay đổi η
∝
. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cân
bằng không thay đổi η
∝
đạt được giá trị cao của vận tốc cắt γ'.
- Độ nhớt ban đầu cao η
o
là do cấu trúc của các phần tử khuếch tán trong
bơ cacao.
- Nhờ lực cắt tác dụng τ mà cấu trúc giảm đi với vận tốc cắt tăng. Cuối
cùng, một sự giảm cấu trúc hoàn toàn xảy ra ở độ nhớt cân bằng η
∝
.
- Việc giảm cấu trúc là thuận nghịch, nghĩa là vận tốc cắt (γ') giảm thì lực
cắt tác dụng (τ) cũng giảm và cấu trúc được tạo thành trở lại nhất thời hoặc lâu

- Áp suất ra
∆p = P
1
- P
2
: Hiệu số áp suất
V,P - Những đại lượng có thể thay đổi.

* Các đại lượng cần đo: Q, ∆p
- Phạm vi bán kính mao quản: R = 0,18 3,2mm
- Phạm vi đo: v = η/δ = 0,2 đến 5000mm
2
/s; δ - Khối lượng riêng.
* Phương trình tính toán:
- Đối với chất lỏng Newton, độ nhớt: η = (π∆pR
4
) / (8LQ).
- Vận tốc cắt ở thành mao quản γ'
w
= (4Q) / πR
3
= V
- Lực cắt ở thành mao quản τ
w
= (∆pR) / 2L = P
- Dòng lưu thế:

π
τ
×π=

v : Vận tốc rơi ở trạng thái cân bằng
* Các đại lượng cần đo:
v = L/∆
t

Trong đó: L - Khoảng cách rơi
∆
t
- Thời gian rơi (∆
t
= 30 300gy)
- Phạm vi đo đối với viên bi rơi tự do trong nước nguyên chất η = 0,3
3000 m.P
a
.S.
- Phạm vi đo đối với viên bi có tải (đo trong dung dịch) η = 4
10
12
m.P
a
.S
- Phương trình tính toán: Đo nhớt biểu kiến:

V
)g.f.r(
9
2
2
s
∆

= τ
max
/τ
min
tỷ lệ lực cắt
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
21
* Các đại lượng cần đo: Ω và M.
- Phạm vi đo: η = 1 18.10
6
m.P
a
S.
* Công thức tính toán:
Đối với chất lỏng Newton: Độ nhớt:
Ω
×
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
π
=η
M
R
1
R

a
)]/(ϕ/Ω)
- Vận tốc cắt : γ' = Ω/ϕ
- Lực cắt : τ = 3M / 2πR
3
a

3.5. Đo độ nhớt thông qua đo điện trở của dung dịch:
Loại này mới chỉ được ứng dụng trong vài năm gần đây. Ví dụ: Đo độ
nhớt của bột nhão trong nướng bánh mì.
4. XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT BẰNG NHỚT KẾ OSVAL:
Cấu tạo của nó thuộc loại nhớt kế mao quản, độ nhớt của dung dịch cần
đo tỷ lệ vớ
i thời gian chảy của một thế tích dung dịch (còn gọi là lưu thể) qua
ống. Mao quản và hiệu số áp suất của nó (∆p).
* Cấu tạo nhớt kế OSVAL: Nhớt kế OSVAL gồm hai nhánh:
- Nhánh mao quản "M" có ống mao quản ac dài 10cm, bầu ab có thể tích
7ml
Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm
22
- Nhánh "N" có đường kính 1 + 1,6cm, gồm ống hút nối với bơm tay để
lấy chất lỏng từ đầu đ (thế tích 10ml) sang bầu ab.
Thực hiện: Đổ dung dịch cần đo độ nhớt qua nhánh
N vào đầu đ. Bịt kín miệng nhánh "N" bằng nút cao su.
Dùng bơm tay cao su nối với đầu ống H để lấy dung dịch
từ bình đ sang nhánh "M" lên đúng bằng vạch b. Mở nút
cao su ở miệng nhánh "N" cho thông với bên ngoài.
Bấm thờ
i gian theo dõi từ lúc dung dịch cần đo từ vạch
b xuống vạch a. Cũng làm như thế để đo độ nhớt của

n
- Tỷ trọng của nước ở nhiệt độ (nếu t = 20
o
C thì d
n
= 0,9986)
z
n
- Thời gian chảy của nước (tính bằng giây = s)
d
đ
- Tỷ trọng của dung dịch cần đo
z
đ
- Thời gian chảy của dung dịch cần đo (s).
Nhớt kế OSVAL chỉ dùng để đo độ nhớt của dung dịch có nồng đồng <
60 Bx. Đối với dung dịch có nồng độ lớn > 60 Bx thường dùng nhớt kế quay.
5. KẾT QUẢ ĐO; SỐ LƯỢNG SINH VIÊN VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN
THÍ NGHIỆM:
- Kết quả đo là kết quả của ít nhất 2 lần đo ở cùng điều kiệ
n.
- Số lượng sinh viên mỗi nhóm từ 2 - 3 sinh viên.