ใบรบรองโครงงานวศวกรรมการอาหาร

ภาควชาวศวกรรมการอาหาร

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

ปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวศวกรรมการอาหาร

เรอง การออกแบบเครองวดความหนดโดยใชระบบทอ

ผดาเนนการ นายพลสวสด แฝงสมศร และ นางสาววรรณภา ทองสายใหญ

อาจารยทปรกษา อาจารยสกญญา วชชกจ

ไดรบการพจารณาเหนชอบโดย

ประธานกรรมการ...................................วนท..............เดอน................. .....พ.ศ..................

(อาจารยสกญญา วชชกจ)

กรรมการ ...................................วนท..............เดอน........................พ.ศ....................

(อาจารยอนพนธ เทอดวงศวรกล)

กรรมการ ...................................วนท..............เดอน........................พ.ศ....................

(อาจารยเชาว อนประสทธ)

ภาควชาวศวกรรมการอาหาร

.................................................

(อ.ดร.อนพนธ เทอดวงศวรกล)

หวหนาภาควชาวศวกรรมการอาหาร

วนท...........เดอน..................พ.ศ............

ก

คานยม

โครงงานวศวกรรมการอาหาร เรองการออกแบบเครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใช

ระบบทอ (Design of Tube Viscometer for measuring rheological properties of liquid food)

เปนโครงงานทไดจดทาขนในสวนของรายวชา 212499 (โครงงานวศวกรรมการอาหาร) โครงงานนม ทานอาจารยสกญญา วชชกจ อาจารยอนพนธ เทอดวงศวรกล และอาจารย

เชาว อนประสทธ เปนทปรกษาดานการออกแบบสรางเครอง และทาการทดสอบ นอกจากนยงไดรบ

ความชวยเหลอและการอานวยความสะดวกในการสรางเครอง อปกรณในการประกอบและการ

ทดสอบเครองจากบคลากร เพอนนสต ภาควชาวศวกรรมการอาหาร คณะวศวกรรมศาสตร


ในนามผรบผดชอบโครงงาน ขอบกลาวคาขอบคณททกทานไดชวยเหลอและสนบสนนใน

ดานตางๆ ทาใหโครงงานสาเรจลลวงไปไดดวยด ขอขอบคณมา ณ โอกาสน

คณะผจดทา

25 มนาคม 2548

ข

บทคดยอ

ชอเรอง การออกแบบเครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ

โดย นายพลสวสด แฝงสมศร 44057172

นางสาววรรณภา ทองสายใหญ 44050565

สาขาวชาเอก วศวกรรมการอาหาร คณะวศวกรรมศาสตร


อาจารยทปรกษาโครงงาน อาจารยสกญญา วชชกจ

วนท............เดอน..................พ.ศ..........

เครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ ประกอบดวย ปมใบพดขบเคลอนดวย

มอเตอรดนอาหารเหลวจากถงพกเคลอนทผานทอสแตนเลส ซงการเคลอนทนทาใหเกดความดน

สญเสยภายในทอ ซงสามารถวดไดจากอปกรณวดความดน โดยความดนสญเสยและอตราการไหล

ของอาหารเหลวทวดไดจะนาไปใชในการคานวณคา ความเคนเฉอนและอตราเฉอน ตามลาดบ

จากการทดสอบความหนดของอาหารเหลวโดยใชเครองวดความหนดนพบวา โมลาลดผสม

นา มคาอตราเฉอนระหวาง 132.9 - 687.7 s-1 และความเขมขน 65% 75 %และ 85% มลกษณะ

ของเหลวแบบ power law ซงมคาดชนความขนเหลวและคาดชนการไหลอยในชวง 0.19-0.88

Pa.sn และ 0.67-0.74 ตามลาดบ นาเชอม มคาอตราเฉอนระหวาง 87.5-441.4 s-1 และความ

เขมขน 55Obrix 65Obrix และ 75Obrix มลกษณะของเหลวแบบ power law ซงมคาดชนความขน

เหลวและคาดชนการไหลอยในชวง 0.14–3.1 Pa.sn และ 0.67-0.94 ตามลาดบ สวนนามนปาลมม

คาอตราเฉอนระหวาง 198.9 -397.6 s-1และมลกษณะของเหลวแบบ Bingham plastic ซงมคาดชน

ความขนเหนยวและคาแรงเฉอนทจดครากเทากบ 0.085 Pa.sn และ 0.334Pa ตามลาดบ

ค

Abstract

Title Design of Tube Viscometer for measuring rheological properties of liquid

food

By Mr.Poonsawat Phaengsomsri 44057172

Ms.Wannipa Thongsaiyai 44050565

Major Food Engineering Faculty of Engineering

Kasetsart University Kamphaengsaen Campus

Project Advisor ..........................................................

Ms.Sukanya Witchchukit

................./.................../.....................

The tube viscometer consists of a centrifugal pump connected to stainless steel

tubing. During each flow of a fluid, pressure drops were measured using a pressure

transducer. The flow rates and the pressure drops from each flow were then used for

shear rate and shear stress calculation, respectively. In a shear rate range of 132.9 -

687.7 s-1, molasses mixed with water (65%,75%, and 85% by weight) behaved as power

law fluids; the average consistency and flow behavior indices were 0.19 – 0.88 Pa.sn and

0.67 – 0.74 ,respectively. In a shear rate range of 87.5-441.4 s-1, Syrups (55 Obrix, 65 Obrix,

and 75 Obrix) behaved as power law fluids; the average consistency and flow behavior

indices were 0.14 – 0.31 Pa.sn and 0.67 – 0.94, respectively. Latterly, In a shear rate range

of 198.9 -397.6 s-1, used palm oil behaved as Bingham plastic fluid; the average

consistency index and yield stress value was 0.085 Pa.sn and 0.334, respectively.

สารบญ

เรอง หนา

คานยม ก

บทคดยอ ข

Abstract ค

สารบญภาพ ง

สารบญตาราง ฉ

วตถประสงค 2

ตรวจเอกสาร 3

1. รโอโลย ( Rheology ) 3

2. Fluid Rheology 3

2.1 คณสมบตการไหลแบบคงตว 4

2.2 พฤตกรรมของของไหลกบแบบจาลองทางคณตศาสตร 6

2.3 เครองมอวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ 10

2.4 เครองมอวดความหนดแบบหมน 16

3. ขอมลทวไปของ liquid food ทใชในการทดลอง 20

3.1 นาตาล 20

3.2 ขบวนการผลตนาตาลจากออย 21

3.3 นามนปาลม 22

การออกแบบเครอง Tube viscometer 26

การสรางและการประกอบเครอง Tube viscometer สาหรบทดสอบอาหารเหลว 27

ขนตอนการดาเนนงาน 31

ผลการทดสอบ 35

วจารณผลการทดสอบ 43

สรปผลของโครงงาน 44

ขอเนอแนะ 45

เอกสารอางอง 46

ภาคผนวก 47

ง

สารบญภาพ

หนา

รปท 1 แสดง streamline flow เมอ fluid ไหลในทออยางชา 4

รปท 2 แสดงการสมมตชนการไหลของของเหลวระหวางแผน 4

รปท 3 แสดงความสมพนธระหวาง Shear stress และ Shear rate 8

รปท 4 แสดงผลของเวลาทมตอของเหลว 9

รปท 5 แสดงเครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ 10

รปท 6 แสดงความเคนเฉอนทผนงทอเมอทาใหเกดการไหลของของเหลวในทอ 11

รปท 7 แสดงการไหลชวงทางเขาทอแบบราบเรยบ 14

รปท 8 เครองมอวดความหนดแบบแกนหมน 16

รปท 9 การออกแบบ bob ทถกตอง 20

รปท 10 แบบจาลองเครอง Tube Viscometer 26

รปท 11 แสดงลกษณะ Reservoir ทรงกระบอก 27

รปท 12 แสดงลกษณะของบอลวาลว 27

รปท 13 แสดงอปกรณของระบบทอ (Pipe fitting) ตอแบบเกลยวกบทอสง 28

รปท 14 แสดงลกษณะของปมและชดควบคมความเรวรอบมอเตอรทใช 28

รปท 15 แสดงลกษณะ pressure Transducer 29

รปท 16 แสดงลกษณะใบกวน 29

รปท 17 แสดงลกษณะถงรองรบอาหารเหลว 29

รปท 18 แสดงลกษณะโครงขาตงเหลกรองรบ Reservoir และตวปม 30

รปท 19 แสดงภาพจรงลกษณะโครงเหลกรองรบ Reservoir และตวปม 30

รปท 20 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rate กบ Shear stress 35

ของโมลาลดผสมนาทความเขมขนตางๆ ณ อณหภมหอง

รปท 21 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rateกบ apparent viscosity 36



ของนาเชอมทความเขมขนตางๆ ณ อณหภมหอง

จ

สารบญภาพ (ตอ)

รปท 23 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rateกบ apparent viscosity 38



ของนามนปาลม ณ อณหภมหอง

รปท 25 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rate กบ Apparent viscosity 40


รปท 26 แสดงแสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ 3/ RQ π ของโมลาลด 85 % 47

รปท 27 แสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ •

γ ของโมลาลด 85 % 48







รปท 32 แสดงแสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ 3/ RQ π ของนาเชอม 75 Obrix 52


γ ของนาเชอม 75 Obrix 52







รปท 38 แสดงแสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ 3/ RQ π ของนามนปาลม 56


γ ของนามนปาลม 57

รปท 40 แสดงความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟากบความดน 58

ฉ

สารบญตาราง

หนา

ตารางท 1 แสดง typical mathematical models of Time-Independent Fluids 8

ตารางท 2 แสดงแสดงสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมด 23

โดยใชวธกาซลควดโครมาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ

ตารางท 3 แสดงแสดงสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมด 24

โดยใชวธกาซลควดโครมาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ

ตารางท 4 แสดงชนด/พฤตกรรมของอาหารเหลว และคาดชนทสาคญ 41

ตารางท 5 แสดงการเปรยบเทยบความหนดระหวาง Brookfield 42

Synchrolectic-Viscometer กบ Tube Viscometer ทสรางขน

ตารางท 6 แสดงลกษณะตารางบนทกผลการทดลอง (โมลาลด 85%) 49



ตารางท 9 แสดงลกษณะตารางบนทกผลการทดลอง (นาเชอม 75% Brick) 53

ตารางท 10 แสดงลกษณะตารางบนทกผลการทดลอง (นาเชอม 65%) 55

ตารางท 11 แสดงลกษณะตารางบนทกผลการทดลอง (นาเชอม 55%) 56

ตารางท 12 แสดงลกษณะตารางบนทกผลการทดลอง (นามนปาลมใชแลว) 58

ตารางท 13 แสดงผลการสอบเทยบอปกรณวดความดนสญเสย (Pressure Transducer) 60

บทนา

อาหารเหลวเปนทนยมตอผบรโภคในปจจบน สามารถแบงเปน 2 จาพวกใหญ คอ อาหาร

เหลวทเปนสารแขวนลอย และไมเปนสารแขวนลอย อาหารเหลวทเปนลกษณะสารแขวนลอยไดแก

นม ซงมปรมาณของของแขงแขวนลอยอยในระดบนอย สวนพนทบตเตอร และ มายองเนสมปรมาณ

ของแขงแขวนลอยอยมาก อาหารเหลวทไมเปนสารแขวนลอยไดแก นาอดลม เปนตน

เนองจากปจจบนผบรโภคตองการบรโภคผลตภณฑทมคณภาพ มความถกตองในสวนผสม

ของผลตภณฑ รวมไปถงความปลอดภยจากการบรโภคมาก คณสมบตความหนดของอาหารเหลว

เปนปจจยสาคญในการออกแบบกระบวนการผลตอาหาร การลาเลยงอาหารไปยงแตละขนตอนการ

ผลต และยงมผลตอคณสมบตทางกายภาพของผลตภณฑสดทาย ซงจะตองเปนทยอมรบของ

ผบรโภคอกดวย ตวอยางความคาดหวงของผบรโภคตอผลตภณฑสดทายไดแก ความคาดหวงทจะ

ไดบรโภคซอสมะเขอเทศทไมเหลวและไมขนหนดจนเกนไป

การศกษาลกษณะการไหลและวดคาความหนดของอาหารเหลวเปนองคประกอบยอยใน

ศาสตรทเรยกวา รโอโลย ระบบการศกษาลกษณะการไหลของอาหารเหลวม 3 แบบใหญๆ คอ

แบบแกนหมน (Rotational viscometry) แบบทอ (Tube viscometry) และ แบบแกนใบพด

(Vane viscometry) แมวาแบบแกนหมนจะเปนทนยมใชกนมากในวงการอตสาหกรรม เชน

Brookfield Synchrolectic-Viscometer แตในงานอตสาหกรรมอาหาร กระบวนการผลตอาหาร

เหลวสวนใหญนนดาเนนการในทอ การออกแบบและสราง Tube Viscometer เพอศกษาลกษณะ

การไหลและวดคาความหนดของอาหารเหลวไดใกลเคยงกบการไหลในระบบทอจรง นอกจากนยง

เปนระบบทชวยใหประหยดคาใชจายอกดวย

วตถประสงค

1. เพอศกษาและออกแบบ Tube Viscometer สาหรบทดสอบอาหารเหลว

2. เพอศกษาพฤตกรรมการไหลของโมลาลดผสมนา นาเชอมและนามนปาลม

3. เพอเปรยบเทยบผลการทดลองกบ Brookfield Synchrolectic-Viscometer

2

การตรวจเอกสาร

1. รโอโลย ( Rheology )

รโอโลย คอศาสตรทศกษาถงพฤตกรรมเชงกลของวสดในการตอบสนองตอแรงทมากระทา

โดยการตอบสนองทเกดขนนนอยในลกษณะการเสยรปทรงและการไหล รโอโลยเปนศาสตรท

เกยวของกบกลศาสตรและพลศาสตรโดยอาศยสมการทางคณตศาสตรและพนฐานทางฟสกสและฟ

สกลเคม เพอใชในการอธบายการตอบสนองตอแรงกระทาของวสด ไมเพยงเทานนรโอโลยยง

เชอมโยงไปถงความรสกสมผสของคนเรา เราไดพบบทเรยนทางรโอโลยทกวน ตวอยางงายๆ ของร

โอโลยทเราพบและสมผสได เชนบนโตะอาหาร เราทกคนทราบวาถาจะใหซอสมะเขอเทศไหลลงบน

ไสกรอกอนหอมกรนของเราตองตบกนขวด ซอสมะเขอเทศเปนของผสมทมความเคนทจดคราก

ซอสจะไหลไดกตอเมอเราใหแรงมากพอ ทจะทาใหความเคนทกระทาตอซอสในขวดมคาสงกวา

ความเคนทจดคราก ดงนนรโอโลย คอศาสตรทเชอมโยงกบประสาทดานการสมผส เราสามารถ

เชอมโยงความรสกสมผส เชน ความเหนยว ยดหยน เหนอะหนะ เนยนฯลฯ เขากบสมบตตางๆ ทางร

โอโลยได ปจจบนรโอโลยจงมบทบาทสาคญไมใช แควสดศาสตรและวศวกรรมศาสตรเทานน รโอโล

ยยงเปนการศกษาทสาคญในทางเภสชกรรมและเครองสาอาง ในทางการแพทยรวมถงดานอาหาร

(MTEC, 2545)

2. Fluid Rhelogy

รโอโลย คอศาสตรทศกษาการเปลยนรปทรง (deformation) ตอการไหล (flow) ของวตถเพอ

ตอบสนองแรงกล (mechanical force) ทมากระทาในเทอมของความเปนอลาสตก (elastic) และ

ความหนด (viscosity) การทดสอบดวยรโอโลยจะชวยใหเขาใจถงความสมพนธของความหนด

(viscosity) และความเปนอลาสตก (elastic) ของอาหารทมผลตอการเปลยนแปลงองคประกอบ

กระบวนการผลต และตวแปรตางๆ ในการเกบรกษาอาหาร ดงนนการวเคราะหพฤตกรรมการไหล

ของของเหลว (liquid food) เชน ซอสตางๆ นาผลไม สารอมลชนและสารแขวนลอยจงตองเรมท

การศกษาคณสมบตของของไหลในการตานทานตอแรงเฉอน (shear flow of liquid food)

รายละเอยดทางทฤษฎและการพสจนสตรสามารถสบคนไดจาก นมตร (2543) และ Steffe (1996 )

3

2.1 คณสมบตการไหลแบบคงตว (concept of steady state-shear flow)

เมอพจารณาชนการไหลของของเหลวอยางตอเนองในทอ แลวอาจสมมตไดเปนวงแหวน

บางๆ ซอนกนเปนชนๆ และจะพบวาใจกลางจะเคลอนทเรวทสด และชนนอกสดจะอยกบท ทงน

เปนเพราะความเสยดทานทเกดขนระหวางชนสมมตแตละชน แสดงดงรปท 1

รปท 1 แสดง streamline flow เมอ fluid ไหลในทออยางชา

ทมา : สวรรณ และคณะ (2541)

การไหลแบบนเรยกการไหลแบบ streamline ซงจะกาหนดเปนการไหลของชนบางๆ

จานวนมาก แตละชนจะมการเคลอนทสมพนธกน

อยางไรกตามสามารถเขยนแสดง ความสมพนธของความเคนเฉอนและความเรวของการ

เฉอนทเกดขนในลกษณะสมการได พจารณารปท 2

รปท 2 แสดงการสมมตชนการไหลของของเหลวระหวางแผน

ทมา : นมตร (2543)

L

h

4

จากรปท 2 ดงแผนวตถแบนซงวางบนผวของไหลดวยแรง = P จนมความเรว = u ของไหล

บรเวณทตดกบแผนวตถจะไหลดวยความเรว = u ดวย และพบวาในชนถดลงมาความเรวของการ

ไหลจะแปรคาลดลงเปนเสนตรงดงรป

พจารณาเสนสมมต AB กอนทจะทาการดงแผนวตถเสนนจะวางตวในแนวดง เมอดงแผน

วตถ จด B จะเคลอนทไปทจด B’ และเสมอนวาเสน AB หมนรอบจด A เมอมม δβ มคานอยๆ และ

พจารณาเปนมมเรเดยน จะได

tan δβ = δβ = δL/h

จากระยะทาง = ความเรว x เวลา

δL = u δt

แทนคา ; δβ = u δt / h

หรอ δβ / δt = u / h

เทอม δβ / δt เรยกวา อตราการเปลยนแปลง เมอเทยบกบเวลาของคาอตราเฉอน (Rate of

Shearing Strain) แทนดวยสญลกษณ γ˙(อตราเฉอน)

จากความเคนเฉอนหรอหนวยแรงเฉอน

σ = แรง / พนท

σ = P/A

เนองจากคา γ˙จะแปรผนโดยตรงตามคาความเคนเฉอน σ

หรอ σ = u/h

คาอตราสวนความเรวตอระยะในแนวดง (u/h) สามารถเขยนอยในรปของอนพนธของคาการ

เปลยนแปลงความเรวของการไหลเทยบกบระยะทาง ในแนวดงของของไหลไดเปน du/dy

σ α du/dy

σ = μ du/dy

หรอ σ = μ (γ˙) n (1)

เมอ du/dy เขยนในรป γ˙ กรณ n เทากบ 1 เปน Newtonian Fluid

μ คอคาความหนดของของไหล หรอคาสมประสทธของการเสยดทาน (Pa.s)

บางครงอาจเรยกวา สมประสทธของความหนด (coefficient of viscosity)

เรยกสมการ (1) วาสมการความหนดของนวตน

5

2.2 พฤตกรรมของของไหลกบแบบจาลองทางคณตศาสตร (Mathematical Models)

อาหารเหลวสวนใหญจะมลกษณะการไหลแบบ Non-Newtonian ซงเปนคณสมบตท

เกยวของอยางมากกบการควบคมคณภาพอาหารและการออกแบบเครองมอแปรรปอาหาร โดยของ

ไหลแบบนอนนวโตเนยน คอของไหลทไมเปนไปตามสมการ (1) ซงของไหลแบบ Non-Newtonian น

เปนของไหลทมความสมพนธระหวาง σ กบ du/dy ทไมเปนไปตามสมการความหนดของนวตน

ของไหลนอนนวโตเนยนแบงออกเปน 3 ประเภทคอ

2.2.1 ของไหลประเภทไมขนกบเวลา (Time-Independent Fluid)

2.2.2 ของไหลประเภทขนกบเวลา (Time-dependent Fluid)

2.2.3 ของไหลประเภทยดหยนตว (Viscoelastic Fluids)

2.2.1 ของไหลประเภทไมขนกบเวลา (Time-Independent Fluid)

ของไหลประเภทไมขนกบเวลามลกษณะเปนของไหลซงภายใตความสมพนธกบแรงเฉอน

นนจะไมมเวลาเขามาเกยวของ

ของไหลประเภทนยงแบงออกเปน 3 ประเภทดงน

ก. ของไหล Dilatant เปนของไหลซงใหความสมพนธระหวางแรงเฉอนกบความหนดใน

ลกษณะจะมการเพมคาความหนดเมอแรงเฉอยเพมขน รปสมการความสมพนธระหวางความเคน

เฉอนกบคาอตราการเปลยนแปลงความเรวตามระยะในแนวดง

σ = K (du/dy) n ; (n>1) (2)

เมอ K = คาดชนความขนเหลว (consistency index)

n = คาดชนการไหล (flow behavior index)

ของไหลประเภทนไดแก นาดนขน ทรายเปยก ผงละลายนามความเขมขนสง

6

ข. ของไหลพลาสตกเทยม (Psuedoplastic) ของไหลประเภทนมพฤตกรรมในลกษณะคา

ความหนดลดลงเมอคาความเคนเฉอนเพมขน รปสมการเปน

σ = K(du/dy) n ; (n<1) (3)

เมอ K = คาดชนความขนเหลว (consistency index)


ของไหลประเภทนไดแก ขผง จาระบ มายองเนส และนาผลไมเขมขน เปนตน

ค. ของไหลพลาสตกบงแฮม (Bingham Plastic Fluids) ของไหลประเภทนจะมพฤตกรรม

เหมอนของแขงในระยะเรมตน เมอถกความเคนเฉอนกระทาจนกระทงถงจดคราก (Yield) จะ

เปลยนเปนคณสมบตเหมอนของไหลนวโตเนยน รปสมการทใชอธบายพฤตกรรมความสมพนธ

ระหวางความเคนเฉอนกบความหนด และการเปลยนแปลงความเรวจะเปน

σ = σ 0 + μ0 . du/dy (4)

เมอ σ 0 = หนวยแรงเฉอนทจดคราก (Yield)

ของไหลประเภทนไดแก ชอลกโกแลต โคลนทถกขดขนมา ขผง สบและยาสฟนหรอพวก

สารประกอบ (ส) ,slurries, plastic นาสลปของเซรามก

สรป จากสมการท (2) ,(3) และ (4) สามารถรวมและจดรปใหม เพออธบายลกษณะ

ของเหลว Non-Newtonian ประเภทไมขนกบเวลา ไดเปน

σ = K (γ˙) n + σ 0 (5)

โดยท K = คาดชนความขนเหลว (consistency index)


σ0 = หนวยแรงเฉอนทจดคราก (yield stress) คาความเคนเฉอนเรมตนทตองการ

เอาชนะเพอใหเกดการไหล

7

ตารางท 1 Typical mathematical models of Time-Independent Fluids

ทมา : Steffe (1996)

รปท 3 ความสมพนธระหวาง Shear stress และ Shear rate ของของไหล


Fluid Type K n σ๐ Examples

Newtonian > 0 1 0 Water, fruit juices, milk, honey,

vegetable oil

Hesachel-Bulkley > 0 0 < n < ∝ > 0 Minced fish paste, raisin paste

Shear – thinning

(pseudoplastic)

> 0 0 < n < 1 0 Applesauce, banana puree,

orange juice concentrate

Shear – thickening

(dilatent)

> 0 1 < n < ∝ 0 Some type of honey, 40 % raw

cron starch solution

Bingham plastic > 0 1 > 0 Tooth plate, tomato plate

Casson

Shear Stress

Shear Rate

Hesachel-Bulkley

Bingham

Newtonian

Shear – thinning

Shear – thickening

8

นอกจากนยงมสมการของ Casson ทสามารถใชอธบายพฤตกรรมของไหลประเภทนอนนว

โตเนยนไดเชนกน เชน อาหารเหลว ประเภทชอลกโกแลตจะใชสมการของ Casson ในการอธบาย

σ 0.5 = σ 00.5 + ( ηCA γ˙) 0.5 (6)

โดยท ηCA = คาความหนดของ Casson

2.2.2 ของไหลประเภทขนกบเวลา (Time-dependent Fluid)

ลกษณะทเดนของของไหลทขนอยกบเวลากคอ เปนของไหลทคาหนวยแรงเฉอนจะมคา

เปลยนแปลงเมอเวลาเปลยนไป ของไหลประเภทนแบงเปน 2 ชนด คอ

ก. ของไหล rheopectic ของไหลประเภทนจะมคาของหนวยแรงเฉอนเพมขนตามเวลา (คา

Shear stress เพมขนเมอเวลามากขน) ทาใหของไหลประเภทนมอตราความเครยด (Strain rate)

คงท ของไหลประเภทนไดแก สารละลายยปซม เปนตน

ข. ของไหล Thixotropic ของไหลชนดนมคาหนวยแรงเฉอนตรงกนขามกบประเภท (ก)

กลาวคอคาหนวยแรงเฉอนจะลดลงตามระยะเวลาเพอรกษาใหคา du/dy มคาคงท ของไหลชนดนม

การแตกตวในระดบโมเลกล และสรางโมเลกลขนใหมในเวลาเดยวกน Thixotropic Fluid จะแสดง

พฤตกรรมของ Newtonian เมอเรมเคลอนท และจะแสดงพฤตกรรมแบบ Non-Newtonian

ตามมา ซงมสวนคลายกบพฤตกรรม Bingham Plastic ของไหลประเภทนไดแก สแหงเรว

อาหารเหลวบางชนด เปนตน

รปท 4 ผลของเวลาทมตอของเหลว

ทมา : Steffe ( 1996 )

9

2.2.3 ของไหลประเภทยดหยนตว (Viscoelastic Fluids)

ของไหลชนดนจะใหสมบตทมทงการยดหยน (Elastic) และมความหนด (Viscous) กลาวคอ

ในระหวางการไหลจะมการเปลยนแปลงรปรางในลกษณะยดหยนตวเองได ตวอยางของไหลประเภท

ยดหยนตว ไดแก แปงเปยก เปนตน

2.3 เครองมอวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ (Tube Viscometer)

เครองมอวดความหนดแบบทอ Capillary Viscometers ทอจะมเสนผานศนยกลางเพยง

0.1-4 mm แตทอทสรางขนตามปกตมเสนผานศนยกลางทใหญกวา และในอตสาหกรรม ทอสง

อาหารเหลวจะมขนาดตงแต 12 ถง 32 mm

สดสวนระหวางความยาวทอและเสนผานศนยกลางทอ (L/D) อยระหวาง 2-400 เครองมอ

วดความหนดแบบ Tube Viscometer นสามารถใชศกษาการไหลของอาหารเหลวเชน ซอส แปง ซป

และอาหารจาพวก diary product

รปท 5 เครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ


10

เครองมอวดความหนดแบบ นเปนการวดความหนดแบบอาศยหลกการความแตกตางของ

ความดนในทอ (Pressure drop) ซงตองมคาเพยงพอทจะเอาชนะแรงเฉอนของของไหล จนทาให

ของเหลวไหลไดดวยอตราการไหลคาหนง (volumetric flow)

Tube Viscometer มอปกรณทสาคญคอ pressure transducers เพอวด Pressure drop

ในทอ และม flow meter เพอวดอตราการไหลของของเหลวในทอ

ก. การวเคราะหสมการสาหรบเครองมอวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ

เครองมอวดความหนดแบบ Tube Viscometer อยางงายแสดงดงรปท 6

รปท 6 แสดงความเคนเฉอนทผนงทอเมอทาใหเกดการไหลของของเหลวในทอ


การประยกตใชหลกการความดนตกครอมระหวางทอสาหรบหาคาความหนดตองอยภายใน

เงอนไขดงน

1. การไหลอยในสภาวะ คงตว (steady state)

2. คณสมบตไมขนกบเวลา (Time-Independent Fluid)

3. ในการไหลภายในทอถอวาไมมการลนไถลเกดขน และของไหลไหลจนเตมทอ

4. ของไหลตองเปนแบบราบเรยบและคงท

5. ความเรวการไหลไมขนกบรศม

6. เปนของไหลชนดทอดตวไมได(มการเปลยนแปลงของคณสมบตของสารทอยในสภาพ

ของเหลวเนองมาจากการเปลยนแปลงของความดนจะมนอยมาก)

7. ความหนดของของไหลไมแปรผนตามแรงดน

8. การวดกระทาภายใต เงอนไขของอณหภม(Isothermal)

11

จากรปท 6 เมอทาการสมดลแรงของหนาตดทอ ในชวงความยาว L จะได

ΔPπ r2 = σ2 πrL (7)

σ = ΔPr/2L (8)

เมอความเคนเฉอนทผนงทอแทนดวย σW จะได

σW = ΔPR/2L (9)

ของไหลไหลในทอ พจารณาระหวาง r และ r+dr

อตราการไหลในทอ (Volumetric flow rate, Q) สามารถแสดงดงสมการน

dQ = u2 πrdr (10)

ทาการ Integrate โดย 2r dr = dr2 จะได

Q = π [ur2 - ∫r2du] (11)

เมอ ƒ(σ) = -du/dr เขยน form ความสมพนธของ shear stress และ shear rate และ

จาก dr = (R/ σW) dσ และ σW = (R/r)σ เมอ du = - ƒ(σ)dr จะได

du = - ƒ(σ)d(R/ σW) dσ (12)

จะได

Q = - π ( )∫ −W

dRfR ww

σ

σσσσσ0

222 )/)((/ (13)

Q / πR3 = 1/ (σW)3∫0

2 )( σσσ df

(14)หรอ

Q / πR3 (σW)3 = ∫ σ ƒ(σ) dσ (15) 0

สมการสามารถจดรปใหมโดย Rabinowitsch-Mooney

γ˙W = ƒ(σW) = (3Q/ πR3) + σW [ d(Q/ πR3) / dσW ] (16)

สมการ Rabinowitsch-Mooney ใชประมาณสดสวนของอตราเฉอน (shear rate) สาหรบของไหล

ทกประเภท

โดย =wσ ความเคนทผนงทอ (Wall shear stress)

r2=0

r2=R2

12

ข. เทอมไรมต เรยโนลดนมเบอร (Reynolds Number,Re)

ในการทจะบอกวาในขณะนการไหลเปนแบบใดนนจะใชคาของเทอมไรมตทเรยกวา เรย

โนลด นมเบอร (Reynolds Number,Re) เปนตวบอกสาหรบทอหนาตดกลมโดย

เงอนไข N Re [ N Re,Critical โดยทสตรคานวณ Re จะเปนพฤตกรรมแบบตางๆ คอ

Newtonian Fluid

N Re ,N = ρ ū D (17)

µ

N Re ,N Critical = 2100 (18)

โดยท ρ = ความหนาแนน

ū = ความเรวเฉลยของการไหลภายในทอ

D = เสนผานศนยกลางภายในทอ

µ = คาความหนดไดนามกสของของไหล

จากสตรในการคานวณคาเรยโนลดนมเบอร จะเหนวาคาดงกลาวแปรผนโดยตรงกบ

ความเรวเฉลยของการไหล (ū) กรณยงความเรวมากขนเทาไรคา Re จะเพมขนตาม กลาวคอ สภาพ

การไหลจะมลกษณะเปนแบบปนปวนขนเรอยๆ

Power law fluids

N Re, PL = (Dn (ū)2-nρ /8 n-1K ) (4n/3n+1) (19)

N Re, PLcritical = 6424n (2+n)(2+n)/(1+n)/(1+3n)2 (20)

N Re, PLcritical = 2100n (4n+2)(5n+3) /3(1+3n)2 (21)

โดยท N Re,PL = Power law Reynolds Number

N Re,PLcritical = Critical Reynolds Number


K = คาดชนความขนเหลว (consistency index)

สมการท (21) ใชเมอ 0< n < 0.6

13

Bingham plastic fluids

N Re,B = ρ D ū /ηpl (22)

N Re,B critical = NHe/8Cc ( 1- 4Cc/3 + Cc4 /3 ) (23)

โดยท N Re,B = Bingham Reynolds Number

N Re,B Critical = Critical Reynolds Number

NHe = Hedstrom Number

Cc = Critical Value of c

ηpl = คาดชนความขนเหลว (consistency index)

ซง Cc และ NHe หาไดจากสมการ

Cc / (1- cc)3 = NHe/16,800 (24)

NHe = D2σ0 ρ / (ηpl)2 (25)

ค. การปรบปรงสภาพการไหลในทอ

1. การสญเสยเนองจากการไหลในชวงทางเขาทอ

รปท 7 การไหลชวงทางเขาทอแบบราบเรยบ

ทมา: นมตร (2543)

ชวงความยาวทอ (L)

14

จากรปท 7 แสดงลกษณะการไหลของบรเวณปากทางเขาทอ ในกรณการไหลเปนแบบ

ราบเรยบ สามารถพจารณาสภาพการไหลทเกดขนไดเปน 3 ลกษณะคอ

ก. ชวงการไหลทไมรบกวนจากผนงทอ (Invicid Core Length; Li) เรมตนจากปาก

ทางเขาของไหลยงสวนทไมถกรบกวนจากผนงทอ ความเรวของการไหลในแตละหนาตด ยงคงม

ลกษณะคงท และจะเรมถกรบกวนจากแรงเสยดทานจากผนงทอเพมขนเรอยๆ จนมผลเตมตลอด

หนาตดการไหล นบตงแตชวงนไป ความเรวของการไหลจะมลกษณะแปรผนตามคา x (ความยาว

ทอ ) และ y (รศมทอ)

ข. การไหลในชวงปรบตว (Development Length; Ld) เรมจากเมอสนสดระยะ L i

การไหลจะมการปรบตวไปเรอยๆ จนความเรวของการไหลทหนาตดทอ มลกษณะแปรผนตามคา y

(รศมทอ) เพยงอยางเดยว ระยะทางนบจากปากทางเขาทอจนถงหนาตดทอใดๆ ทความเรวม

คาคงท เรยกวา ความยาวชวงทางเขา (Entrance Length ; LE) การสญเสยในชวงทางเขาทอ

สามารถปรบแกได โดยใชทอใหมความยาวดวยอตราสวน LE/L ≥ 0.01

ค. การไหลชวงปรบตวสมบรณ (Developed Flow) เปนสภาพการไหลทความเรว

ของการไหล มคาคงทตลอดระยะทางการไหล (โดยทความเรวการไหลแปรผนตามคารศมทอเพยง

อยางเดยว)

2. การลนไถลทผนงทอของของไหล จะพบไดนอยในอาหารทมลกษณะคลายจเร เชน โย

เกรต หรอสารใหความหนด พวกแซนแทนกม (Xanthan Gum) เนองจากอาหารเหลานมลกษณะ

เปนเนอเดยวกน โครงสรางอนภาคยดเกาะกน จงไมมการแพรกระจายของอนภาคไปยงผนงทอ

ดวยเหตน การลนไถลจงพบในอาหารทมลกษณะเปนอนภาคแขวนลอยอยในเนอ เชนเครองดม

จาพวกชา จะมอนภาคขนาดเลกๆ คลายตะกอนจานวนมากแขวนลอยอย ซงเมอของไหลจาพวกน

ไหลภายในทอปด อนภาคเหลานจะแพรกระจายไปทผนงทอและเกดการลนไถล แตเราสามารถลด

ผลกระทบจากการลนไถลได โดยการเพมขนาดทอและใชทอทมผวขรขระเลกนอย

ในการทดลองอตราการไหลทวดได (Q measured) จะประกอบดวย การไหลสวนทเกดการลน

ไถลกบสวนทไมเกดการลนไถล (QWS)

Q measured = Qm = QWS + πR2us (26)

หรอ

Qm/ πR3σW = QWS/ πR3 σW + β/R (27)

โดย us = ความเรวการลนไถล

β = us/σW (28)

เราสามารถหาคา β ไดจากการเปลยนขนาดทอตางๆ กน

15

2.4 เครองมอวดความหนดแบบแกนหมน (Concentric cylinder viscometry)

เครองมอการวดความหนดแบบหมน จะประกอบดวยตวถวย (cup) และจานหมน (bob)

รปทรงกระบอก หลกการคอ การวดคาแรงบดภายในทรงกระบอก จากรปท 8 ของเหลวจะถกบรรจ

อยระหวางทรงกระบอกทซอนกน 2 ชน และ bob ขณะท bob หมน มผลทาใหถวยตองอยกบท

ขอดของ คอมขนาดกะทดรด งายและสะดวกตอการใชงาน และสามารถวดความสมพนธ

ของ Shear stress และ shear rate ไดอยางตอเนอง แตจากดอยทวาเมอของเหลวบางชนดทม

คณสมบตเปน Non-newtonian คาทไดจะเปนการประมาณความถกตองแมนยาอาจมนอยลง

รปท 8 เครองมอวดความหนดแบบหมนอยางงาย ประกอบดวยตว bob ทหมนและตว cup

ทอยกบท (Ω =ความเรวเชงมมของ bob, h = ความสง bob, Rc= รศมตวถวย และ Rb=

รศม bob)


16

ก. การวเคราะหสมการสาหรบเครองมอวดความหนดแบบหมน (Analytical equation for

concentric cylinder viscometry)

เงอนไขการวเคราะหเครองมอวดความหนดแบบหมน

1. การไหลอยในสภาวะคงตว (Steady state)

2. ในการไหลภายในทอถอวาไมมการ Slip เกดขน

3. ของไหลตองเปน Laminar flow และคงท

4. ความเรวการไหลไมขนกบรศมหรอมมของการไหล

5. เปนของไหลทมวคามดนคงท (Incompressible)

หลกการคอ การวดคาแรงบด โดยของเหลวถกบรรจอยระหวางชองวาง (gap) ทเกดจากการ

ซอนทรงกระบอก 2 ชน คอ cup และ bob คาทไดเปนจานวนรอบตอหนงหนวยเวลา ทงนจานวน

รอบไปการหมน (N) และคา Torque (M) กคอคา γ˙(shear rate) และ σ (shear stress)

ความสมพนธระหวางคา Torque (M) และ σ (shear stress) เขยนไดดงน

M = 2πrhrσ = 2π hr2σ (29)

σ = M/2π hr2 (30)

โดยท r = คารศม ณ จดใด ๆ (Rb< r < Rc)

ความเรวเชงเสน (u) ทรศม r ใดๆ จากเสนผานศนยกลางของทรงกระบอกมคาเทากบ ωr

เมอ ω คอ ความเรวเชงมม เมอรศมเปลยนไป dr ความเรวเชงเสนเปลยนจาก u เปน u+du

สามารถเขยนเปนความสมพนธดงน

u+ du = (r+dr) (ω+dω) (31)

จดใหอยในรป shear rate จะได

du/dr = ω+ r(dω /dr) (32)

เมอ คอความเรวเชงมมทศนยกลางของทรงกระบอก ทาใหเกดความเคนเฉอนกบของเหลว

ทผวทรงกระบอกดานนอกทขนกบ r

du/dr = r(dω/dr) (33)

จาก

γ˙=f(σ) = -du/dr = -rdω /dr (34)

จากสมการ (30) ,เขยน r ไดใหมเปน

r= (M/2πh)1/2 (σ)-1/2 (35)

17

( )∫ ∫=

Ω=

=0

/2/1ω

ω

σ

σ

σσσωc

b

dfd

derivative ,r ดวย shear stress

dr/dσ = ( M/2πh)1/2 (-1/2)(σ)-3/2 (36)

แทนสมการท (30) ใน(36) จะได

dr/dσ = (2πhr2/2πh)1/2 (-1/2)(σ)-3/2 = -r/2σ

หรอ

dr/r = - dσ/2σ (37)

จากสมการท (34) , differential ความเรวเชงมม และเขยนใหอยในรปความสมพนธของ

shear stress

dω = dr/r ƒ(σ) (38)

จะได

dω = 1/2 ƒ(σ) dσ/σ (39)

เมอความเรวของทรงกระบอกดานนอกไมไดหมน (ω=0), integrating(39)

(40)

( )∫=Ω

c

b

dfσ

σ

σσσ /2/1

การใชสมการความเรวเชงมมแสดงแบบจาลองใดๆ สาหรบของไหล (Angular velocity

equations for typical rheological models)

Newtonian model

Ω = M/4πμh (1/ Rb2-1/Rc

2) (42)

Power Law model

Ω = n/2K1/n (M/2πh Rb2) 1/n [1- (Rb / Rc)

2/n] (43)

Bingham plastic model

Ω = (M/2πhη pl) [1/Rb2 – 1/Rc

2] - σ 0/ηpl ln(Rc/Rb) (44)

(41)

18

การคานวณอตราสวนความเคน (Shear rate calculations)

วธการประมาณคาอตราสวนความเคน Shear rate ของเครองมอวดความหนดแบบหมน

จะใชการประมาณคาความเคนเฉอนเบองตนดวยสมการ Power Law และ Newtonain

การประมาณคาความเคนเฉอนเบองตน (Simple shear approximation)

ของเหลวทบรรจอยระหวางทรงกระบอกทซอนกน 2 ชน หรอระหวาง bob และ cup ใหชอง

วา (gap) มขนาดแคบมาก (Rc-Rb≤ Rb) จะไดอตราสวนความเคน, Shear rate ท bob :

γ˙b = Ω /(α -1) (45)

โดยท α= Rc/Rb

Newtonian approximation

γ˙b = 2Ω /( α 2/ α 2 -1) (46)

Power Law approximation

γ˙b = (2Ω /n)( α 2/n/ α 2/n -1) (47)

ข. การปรบปรงสภาพการไหลในระบบแกนหมน

1. การลนไถลทผนงของของไหลในถวยและ bob (wall slip) อนภาคเลก ๆ ทแขวนลอยอย

ในของไหล (fluid food) จะทาใหเกดการลนไถลทผวของ bob และ cup เชนเดยวกบทเกดขนกบการ

ไหลในทอปดของเครองมอวดแบบ tube viscometer วธทจะลดผลกระทบทเกดขนเนองจากอนภาค

เลก ๆ ทแขวนลอยอยเกดการลนไถลทผวของ bob และ cup ทาโดยการใช bob และ cup ทมผว

ขรขระเลกนอยสาหรบอนภาคหรอตะกอนทแขวนลอยอยางหนาแนน

ผลกระทบทเกดจากการลนไถลของอนภาคทผวของ bob และ cup ใหใสเทอมของ

ความเรวการลนไถล (us)ลงในสมการ (41) จะได

Ω = 1/2 ∫ ƒ(σ) dσ/σ + (us)bob/Rb + (us)cup/Rc (48) σb

σc

19

2. End effect ผลกระทบทเกดจากปรากฏการณ End effect ใหแกไขโดยใช bob

ทออกแบบใหมลกษณะดงรป

รปท 9 แสดงการออกแบบ bob ทถกตอง

3. ขอมลทวไปของอาหารเหลวทใชในการทดลอง

3.1 นาตาล

นาตาลทใสขนมและอาหารอนๆ เปนอาหารสาคญทใหพลงงาน ไมวาจะอยในรป

ของผลกสขาว หรอสนาตาลแดงกตาม มชอทางวทยาศาสตรวา ซโครส ทางวทยาศาสตรมนาตาล

มากมาย เชน กลโคสและฟรกโทส มในพชและสตวและผลไม แลกโทสมในนานมของสตวเลยงลก

ดวยนม พชสเขยวสรางนาตาลไดดวยแสงแดด อากาศ และนา ดวยวธทเรยกวา การสงเคราะหดวย

แสง กลโคสเปนนาตาลทสาคญทสด มอยในเลอดของสตว และในนาเลยงของพช นาตาลทกชนดม

สารประกอบเคมจาพวกคารโบไฮเดรต ประกอบดวยธาตคารบอน ไฮโดรเจน และออกซเจน ถาเอา

กรดซลฟวรก หรอกรดกามะถนชนดเขมขน ใสลงในนาตาลทรายสขาว กรดจะดดนาออกไปจาก

นาตาลทรายเหลอแตถานสดา สารบางชนดไมใชคารโบไฮเดรตแตมรสหวานจด เชน แซกคารน และ

แอสพารแทม มรสหวานราว 300 และ 200 เทา ของนาตาลทรายตามลาดบ ใชแทนนาตาลไดเฉพาะ

ในเรองของความหวาน เรยกสารพวกนวา นาตาลเทยม ทกวนนแอสพารแทม เปนทนยมมากกวา

แซกคารน เพราะยงไมพบวามอนตรายตอคน มของดมหลายอยางทใสอแสพารแทม เชน นาอดลม

บางชนด นาผลไมผง ลกกวาด (กฤษณา, 2541)

To rul and Arslan (2004) ไดศกษา โมลาลด ทม ethanol 1–5% โดยนาหนก โดยใช

เครองวดความหนดแบบแกนหมน ทความเรวรอบ 4.8 - 60 rpm ทอณหภมชวง 45 -60 oC พบวา

ของผสมนมพฤตกรรมแบบ power law โดยมคาดชนความขนเหนยวและคาดชนการไหลอยระหวาง

1.96-19.51 Pa.sn และ 0.756–0.970 ตามลาดบ

20

3.2 ขบวนการผลตนาตาลจากออย

ขบวนการผลตนาตาลทรายหรอนาตาลดบ สามารถแบงเปน 5 ขนตอนดงน

1. บวนการสกดนาออย (Juice Extraction)

2. การทาความสะอาดหรอทาใสนาออย (Juice Purification)

3. การตม (Evaporation)

4. การเคยว (Crystallization)

5. การปนแยกผลกนาตาล (Centrifugaling)

ขบวนการผลตจะเรมจากการลาเลยงออยเขาสโรงงานโดยรถบรรทกของชาวไร รถจะถกยก

เอยงหนารถขนดวยชดไฮดรอลค และใช ตะกาว (Unloader) ชวยเขยเพอใหออยไหลหลนสสะพาน

ลาเลยงออย (Cane Carrier) ออยจะถกลาเลยงเขาสขบวนการสกดนาออย จากออยทมลกษณะเปน

ลาจะถกมดชด (Cane Cutter) ตดเปนชนๆ แลวผานเขาไปต (ทบ) ดวยเครองเชรดเดอร (Shredder)

เพอใหออยมสภาพละเอยดเหมาะสาหรบการสกดนาออยโดยชดลกหบ ออยจะถกบบนาดวยชด

ลกกลงซงมอย 5-6 ชด กากออยทผานการสกดนาออยจากลกหบชดสดทาย จะถกนาไปเปน

เชอเพลงเผาไหมภายในเตา ( Boiler) เพอผลตไอนามาใชเปนกาลงในการขบเครองจกรปนไฟฟา

และใหความรอนสาหรบขบวนการผลต (กฤษณา,2541)

เนองจากนาออยมสงสกปรกตางๆ เชน กากออยละเอยด ขโคลน และสารแขวนลอยตางๆ

ฉะนนจงตองแยกเอาสงสกปรกเหลานออก ซงบางสวนสามารถแยกออกไดโดยวธทางกล เชน กาก

ออยและขโคลนกใหผานเครองกรอง สวนทไมสามารถแยกออกโดยวธทางกลไดกใชวธทางเคมเขา

ชวย โดยการใหความรอนและเตมปนขาวแกนาออย ซงจะทาใหสารแขวนลอยและสงสกปรกตางๆ

จบตวเปนกลมตกตะกอนแยกตวออกมาในถงพกใส (Clarifier) สวนทนอนกนในถงพกใสเรยกวาข

โคลน (Mud)จะถกนาไปสกดใหแหงแยกเอานาออยทตดไปดวยโดยใชเครองกรองระบบสญญากาศ

(Vacuum Filter) ขโคลนแหง (Filter Cake) ทผานการกรองจะจาหนายหรอแจกแกชาวไรเพอใชเปน

ปย นาออยใสจากถงพกใสจะผานการกรองอกครง เพอแยกเอากากทอาจหลงเหลอออกกอนถกสง

เขาสชดหมอตม (Multiple Evaporator) เพอระเหยเอานาออก (ประมาณ 70%) นาออยขนทออกมา

จากหมอตมลกสดทาย เรยกวานาเชอม (Syrup) จะนาเขาหมอเคยวระบบสญญากาศ (Vacuum

Pan) เพอระเหยนาออกอกสวนหนงจนนาเชอมถงจดอมตว ผลกนาตาลเลกๆจะถกเตมเขาไปในหมอ

เพอเปนแกนใหนาตาลในนาเชอมมาเกาะเปนผลกทใหญขน การเคยวจะดาเนนไปจนกระทงผลก

นาตาลมขนาดเทาทตองการ ผลกนาตาลและกากนาตาลจากหมอเคยวรวมเรยกวาแมสควท

(Massecuite) จะถกนาไปปนแยกผลกนาตาลออกจากกากนาตาลโดยใชเครองปน (Centrifugals)

ผลกนาตาลทไดนจะมสนาตาลออนและมกลนออยเรยกวานาตาลดบ (Raw Sugar) นาตาลดบจะ

21

ถกแบงเปน 2 สวน สวนหนงจะบรรจกระสอบเพอจาหนายไปยงตางประเทศ และอกสวนหนงจะนา

กลบไปละลายเพอผลตนาตาลรไฟน (Refined Sugar) และนาตาลทรายขาว (White Sugar) ทม

สงเจอปนตากวานาตาลดบในการผลตนาตาลทรายรไฟนและนาตาลทรายขาวจะละลายนาตาลดบ

ดวยนารอนหรอนาเหลองจากการปนละลาย (Green Molasses) นาตาลดบทผสมเรยกวา แมกมา

(Magma) จะถกนาไปปนละลาย นาเชอมทไดจากหมอปนละลาย (Affinated Syrup) จะถกนาไป

ปนละลายอกครงเพอละลายผลกนาตาลบางสวนทยงละลายไมหมดจากการปน จากนนนาเชอมจะ

ผานตะแกรงกรองเขาผสมกบปนขาวเขาฟอกสโดยหมอฟอก (Carbonator) ทใชกาซคารบอนได-

ออกไซดเปนสารฟอกส นาเชอมทผานการฟอกสจะผานการกรองละเอยดโดยหมอกรองชนดใช

แรงดนสง (Pressure Filter) เพอแยกตะกอนตางๆออก นาเชอมทไดจะผานไปฟอกสเปนครงสดทาย

โดยขบวนการแลกเปลยนประจ ไดเปนนาเชอมรไฟน (Fine Liquor) และเขาสขบวนการเคยวและ

ปนแยกผลกเชนเดยวกบทไดอธบายมาแลว ผลกนาตาลรไฟนและนาตาลทรายขาวทไดจากการปนก

จะเขาหมออบ (Dryer) เพอไลความชนออก แลวบรรจกระสอบเพอรอการจาหนายออกสทองตลาด

ทงในประเทศและตางประเทศ กากนาตาลสดทาย (Final Molasses) ซงไดจากการปนแยกผลกของ

นาตาล ซงมความหวานอยบางแตไมสามารถแยกออกโดยวธผลตตามปกตไดกจะนาเขาถงเกบ เพอ

จาหนายไปใหแกโรงงานผลตอาหารสตว, โรงเหลา, โรงงานผลตผงชรสหรอจาหนายไปยง

ตางประเทศตอไป (กฤษณา,2541)

Cancela (2004) ไดศกษาเยอหมคารบอนในนาตาล (Carboxymethyl cellulose, CMC)

ความเขมขน 0.5–2.0% ผสมกบซโครส ความเขมขน 20–40% ทอณหภมระหวาง 25–40 oC ม

พฤตกรรมการไหลแบบ power-law โดยมคาดชนความขนเหลวและคาดชนการไหลอยระหวาง

0.0123 – 0.1033 Pa.sn และ 0.6871 – 0.9821 ตามลาดบ

3.3 นามนปาลม

รฐมนตรวาการกระทรวงสาธารณสขออกประกาศไววานามนปาลมทไดจากผลของตน

ปาลมทมชอทางวทยาศาสตรวา อเลอส กนเอนซส (Elaeis guineensis) เปนอาหารควบคมเฉพาะ

โดยนามนปาลมแบงออกได ดงตอไปน

1. นามนปาลมจากเนอปาลม (Palm oil)

2. นามนปาลมโอลอนจากเนอปาลม (Palm olein)

3. นามนปาลมสเตยรนจากเนอปาลม (Palm stearin)

4. นามนปาลมจากเมลดปาลม (Palm kernel oil)

5. นามนปาลมโอลอนจากเมลดปาลม (Palm kernel olein)

6. นามนปาลมสเตยรนจากเมลดปาลม (Palm kernel stearin)

22

การผลตนามนปาลมใหทาได ดงน

• วธธรรมชาต ทาโดยการบบอดหรอบบอดโดยใชความรอน และนามาทาใหสะอาดโดยการ

ลาง การตงไวใหตกตะกอน การกรอง หรอการหมนเหวยง

• วธผานกรรมวธ ทาโดยนานามนปาลมทไดจากธรรมชาตหรอทไดจากการสกดดวย

สารละลายตามทไดรบความเหนชอบจากสานกงานคณะกรรมการอาหารและยา และนามา

ผานกรรมวธ ทาใหบรสทธอกครงหนง

• วธอนตามทไดรบความเหนชอบจากสานกงานคณะกรรมการอาหารและยา

ทผลตเพอจาหนาย นาเขาเพอจาหนาย หรอทจาหนาย เพอใชรบประทานหรอใชปรงแตง

อาหาร ตองมคณภาพหรอมาตรฐาน ดงตอไปน

1. มคาของกรด (Acid value) ไมเกน 10 มลลกรม โปแตสเซยมไฮดรอกไซด ตอนามน 1

กรม สาหรบนามนปาลมททาโดยวธธรรมชาต และไมเกน 0.6 มลลกรม โปแตสเซยมไฮดรอกไซด ตอ

นาหนก 1 กรม สาหรบนามนปาลมททาโดยวธผานกรรมวธ

2. มคาเพอรออกไซด (Peroxide value) ไมเกน 10 มลลกรมสมมลยเพอรออกไซด

ออกซเจน ตอนามน 1 กโลกรม

3. มสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมด โดยใชวธกาซลควดโคร

มาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ (Gas Liquid Chromatography หรอ G L C)

ตารางท 2 แสดงสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมดโดยใชวธกาซลควดโคร

มาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ

กรดลอรค (Lauric acid) ไมเกน 1.2

กรดไมรสตค (Myristic acid) ระหวาง 0.5 ถง 5.9

กรดปาลมมตค (Palmitic acid) ระหวาง 32 ถง 59

กรดปาลมมโตลอค (Palmitoleic acid) ไมเกน 0.6

กรดสเตยรค (Stearic acid) ระหวาง 1.5 ถง 8.0

กรดโอลอค (Oleic acid) ระหวาง 27 ถง 52.0

กรดไลโนลอค (Linoleic acid) ระหวาง 5.0 ถง 14

กรดไลโนลนค (Linolenic acid) ไมเกน 1.5

กรดอราซดค (Arachidic acid) ไมเกน 1.0

23

4.มคาสปอนฟเคชน (Saponification value) ระหวาง 190 ถง 209 มลลกรม โปแตสเซยม

ไฮดรอกไซด ตอนามน 1 กรม

5. มคาไอโอดนแบบวจส (Iodine value, Wijs) ดงน

ก . ระหวาง 50 - 56 สาหรบนามนปาลมจากเนอปาลม

ข . ไมนอยกวา 55 สาหรบนามนปาลมโอลอนจากเนอปาลม

ค . ไมเกน 48 สาหรบนามนปาลมสเตยรนจากเนอปาลม

6. มสารทสปอนฟายไมได (Unsaponifiable matter) ไมเกนรอยละ 1.2 ของนามนปาลม

ทผลตตามไดรบการยกเวนไมตองมคณภาพหรอมาตรฐาน นามนปาลมตาม ทผลตเพอจาหนาย

นาเขาเพอจาหนาย หรอทจาหนาย เพอใชรบประทานหรอใชปรง

แตงอาหาร ตองมคณภาพหรอมาตรฐาน ดงตอไปน

1. มคาของกรด (Acid value) ไมเกน 0.6 มลลกรม โปแตสเซยมไฮดรอกไซด

ตอนามน 1 กรม สาหรบนามนปาลมททาโดยวธผานกรรมวธ

2. มคาเพอรออกไซด (Peroxide value) ไมเกน 10 มลลกรมสมมลยเพอร

ออกไซด ออกซเจน ตอนามน 1 กโลกรม

3.มสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมดโดยใชวธกาซ

ลควดโครมาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ (Gas Liquid Chromatography) หรอ G L C) เวนแตนามน

ปาลม โอลอนจากเมลดปาลมและนามนปาลมสเตยรนจากเมลดปาลม ใหมไดตามทไดรบความ

เหนชอบจากสานกงานคณะกรรมการอาหารและยา

ตารางท 3 แสดงสวนประกอบของกรดไขมนเปนรอยละของกรดไขมนทงหมดโดยใชวธกาซลควดโคร

มาโตกราฟฟ หรอ จ แอล ซ

กรดคาโปรอค (Caproic acid) ไมเกน 0.5

กรดคาปรลค (Caprylic acid) ระหวาง 2.4 ถง 6.2

กรดคาปรค (Capric acid) ระหวาง 2.6 ถง 7.0

กรดลอลค (Lauric acid) ระหวาง 41 ถง 55

กรดไมรสตค (Myristic acid) ระหวาง 14 ถง 20

กรดปาลมมตค (Palmitic acid) ระหวาง 6.5 ถง 11

กรดสเตยรค (Stearic acid) ระหวาง 1.3 ถง 3.5

กรดโอลอค (Oleic acid) ระหวาง 10 ถง 23

กรดไลโนลอค (Linoleic acid) ระหวาง 0.7 ถง 5.4

24

4. มคาสปอนฟเคชน (Saponification value) ระหวาง 230 ถง 254 มลลกรม โปแตส

เซยมไฮดรอกไซด ตอนามน 1 กรม

5. มคาไอโอดนแบบวจส (Iodine value, Wijs) ระหวาง 13 ถง 23 เวนแตนามนปาลมโอล

อนจากเมลดปาลม และนามนปาลมสเตยรนจากเมลดปาลม ใหมไดตามทไดรบความเหนชอบจาก

สานกงานคณะกรรมการอาหารและยา

6. มสารทสปอนฟายไมได (Unsaponifiable matter) ไมเกนรอยละ 1 ของนาหนก

7. มสงทระเหยได (Volatile matter) ทอณหภม 105 องศาเซลเซยส ไมเกนรอยละ 0.2

ของนาหนก

8. มปรมาณสบ (Soap content) ไมเกนรอยละ 0.005 ของนาหนก

9. มกลนและรสตามลกษณะเฉพาะของนามนปาลมจากเมลดปาลม

10.มสงอนทไมละลาย (Insoluble impurities) ไมเกนรอยละ 0.05 ของนาหนก

11.ไมมกลนหน

12.ไมมนามนแร

มาตรฐานตามขอกาหนดทระบไวตองแสดงฉลากไวทภาชนะบรรจวา "หามใชรบประทาน"

ดวยตวอกษรสแดงขนาดไมเลกกวา 1 เซนตเมตร ในกรอบพนสขาว และในฉลากนนใหแสดง

เครองหมายทสานกงานคณะกรรมการอาหารและยาออกใหไวดวย (ทองหยด,2524)

Wan Nik (2005) ไดศกษา นามนพช ไดแก นามนมะพราว นามนทานตะวน นามนจาก

ขาว โดยใชเครองวดความหนดแบบแกนหมน ทความเรวรอบ 3-100 rpm ทอณหภมชวง 40-100 oC

พบวาของผสมนมพฤตกรรมแบบ Herschel-Bulkley โดยมคาดชนความขนเหนยวและคาดชนการ

ไหลอยระหวาง 0.0055 - 0.211 Pa.sn และ 0.135 – 0.799 ตามลาดบ

25

การออกแบบ Tube Viscometer

รปท 10 แบบจาลองเครอง Tube Viscometer

Reservoir (ถงพกอาหารเหลว)

บอลวาลว

โครงรองรบ Reservoir

มอเตอรขบปม

ตวปรบแนวระดบทอสง

ทอสง

Inverter อปกรณปรบความเรวรอบของมอเตอร

ชดอปกรณวดความดนสญเสย

26

การสรางและการประกอบเครอง Tube viscometer สาหรบทดสอบอาหารเหลว

1. Reservoir (ถงพกอาหารเหลว ทรงกระบอก)

1.1 ถงสเเตนเลสเปนรปทรงกระบอกเปดดานบนตามรปท 11

1.2 เจาะรทกนถงสแตนเลสใหมขนาด 2.0 ซม. แลวเชอม Basket strainer ตดทกนถง

รปท 11 แสดงลกษณะ Reservoir ทรงกระบอก

2. บอลวาลว (กอกนา)

ตอเขากบ Basket Strainer โดยตอแบบเกลยว (screwed) บอลวาลว ทาหนาทควบคม (

ปด-เปด ) การจายอาหารเหลวจาก Reservoir เขาสทอสงอาหารเหลวเขาทางดดปม

รปท 12 แสดงลกษณะของบอลวาลว

Basket Strainer

27

3. ทอ

3.1 ทอสงอาหารเหลวเขาปม คอ ทอสแตนเลสขนาดเสนผาศนยกลาง 1.60 ซม.

ยาว 0.55 ม. จานวน 1 ทอ ปลายขางหนงนามาเขากบบอลวาลว อกปลายหนงตอเขาทางดดของ

ปม โดยตอแบบเกลยว (screwed)

3.2 ทอสงอาหารเหลวออกจากปม คอทอสแตนเลสขนาดเสนผาศนยกลาง 1.60 ซม.

ยาว 1.50 ม. จานวน 1 ทอ นามาตอเขากบทางออกของปมโดยใชอปกรณของระบบทอ (Pipe

fitting) เชน ของอ (elbow) ขอลด และตอแบบเกลยว (screwed)

4. ปม (Pump หรอเครองสบ) และชดควบคมความเรวรอบมอเตอร (Inverter) คอ ปมใบพด (Centrifugal) ชนด AF-SERF ขนาด 0.2 kW, 50-60 Hz, 2820-3420 rpm, 200-

220 Volt ผลตโดยบรษท Mitsubishi Electric Corporation

รปท 14 แสดงลกษณะของปมและชดควบคมความเรวรอบมอเตอรทใช

รปท 13 แสดงอปกรณของระบบทอ (Pipe fitting) ตอแบบเกลยวกบทอสง

28

5. ชดอปกรณวดความดนสญเสยในทอ

ประกอบดวย Pressure transducer ขนาด 0 - 2.5 bar

หมอแปลง (Supplier) ขนาด 0 – 24 volt

มลตมเตอร (Multimeter)เปน display แสดงผลของคาความดนสญเสยภายในทอ

6. ใบกวน (Mixing Paddle)

7. ถงรองรบอาหารเหลว ใชถงรองรบอาหารเหลวทไหลออกจากทอ

รปท 15 แสดงลกษณะ pressure Transducer

รปท 16 แสดงลกษณะใบกวน

รปท 17 แสดง ลกษณะถงรองรบอาหารเหลว

29

8. โครงขาตงเหลก ใชรองรบ Reservoir และตวปม

รปท 19 แสดงภาพจรงลกษณะโครงเหลกรองรบ Reservoir และตวปม

รปท 18 แสดงลกษณะโครงขาตงเหลกรองรบ Reservoir และตวปม

30

ขนตอนการดาเนนงาน

วสดอปกรณทใชในการทดสอบ

1. อาหารเหลว (Liquid Food) มดงน

1.1 นาเชอม (Syrup)

ความหวาน 75Obrix



1.2 โมลารด (molasses)

ความเขมขนโมลารด 85%



1.3 นามนปาลม (ใชแลว)

นามนปาลมโอเลอน ตราเกสร ผลตโดย บรษท นามนพชปทม จากด

เหตผล ทเลอกอาหารเหลวขางตนมาศกษาพฤตกรรมการไหล เนองจาก

1. หาซองายตามทองตลาด

2. ประหยดเนองจากมราคาถก

3. สามารถทจะศกษาพฤตกรรมการไหลไดหลายความเขมขน

2. อปกรณชงตวงวด ไดแกบกเกอร เครองชงละเอยด 2 ตาแหนง และนาฬกาจบเวลา

การสอบเทยบอปกรณวดความดนสญเสย ( Pressure transducer)

ชดอปกรณวดความดนสญเสยภายในทอ จะมการแสดงผลการวดคาความดนตกครอม

(bar) ออกมาทมลตมเตอร ในรปของแรงเคลอนไฟฟา (Voltage) ดงนนจงจาเปนตองสอบเทยบ

อปกรณ Pressure transducer เพอหาความสมพนธระหวางความดนตกครอมกบแรงเคลอนไฟฟา

ใหอยในรปแบบของสมการ เพอสะดวกแกการนาขอมล(ความดนตกครอม ในหนวยของบาร) ไปใช

ในการคานวณ ทงนไดแสดงไวในภาคผนวกตารางท 13

31

การดาเนนการใหเปนไปตามสมมตฐาน

. การศกษาพฤตกรรมการไหลของอาหารเหลวภายในทอโดยใชหลกการ Tube Viscometer

ตองเปนไปตามสมมตฐาน คอการไหลเปนแบบราบเรยบ และของไหลไหลเตมทอ ดาเนนการดงน 1. ใชอตราความเรวรอบมอเตอร ททาใหอาหารเหลวแตละประเภทมพฤตกรรมการไหลแบบ

ไหล Laminar flow โดยใชเงอนไข NRe.N critical [ 2,100 ]

2. อตราความเรวรอบมอเตอรทใชขบดนปมตองมมากพอจะใหปมสงอาหารเหลวออก

ทางดานจาย (ทอจาย) ใหไหลไดเตมทอและสมาเสมอ

วธการทดสอบและการคานวณ

1. เมอออกแบบและสรางเครองมอวดความหนดโดยระบบทอตามรปท 9 แลว

2. นาอาหารเหลวทจะทดสอบ (นาเชอม โมลาลด นามนปาลม) ใสใน Reservoir ทรงกระบอก

ประมาณ 8 ลตร พรอมทงใชใบกวนคนอาหารเหลวดวยอยางสมาเสมอ (ทาการทดลองทละ

ชนดอาหารเหลว)

3. เปดบอลวาลว (กอกนา) เพอใหอาหารเหลวจาก Reservoir ไหลเขาสทอทางเขาปม

4. เรมเดนปมโดยสงการทชดอปกรณควบคมความเรวรอบมอเตอร (Inverter) โดยตองเปนไป

ตามสมมตฐานขางตน

5. ปลอยอาหารเหลวทถกขบดนใหผานทอสกระยะเวลาหนง เพอใหการไหลเปนไปอยาง

สมาเสมอ และของไหลไหลเตมทอ

6. รอรบอาหารเหลวทถกขบดนออกมาในหนงหนวยเวลา ดงนนเราจะได

Volumetric Flow Rate ( Q ) คออตราการไหลของอาหารเหลวในหนงหนวยเวลา โดยทา

การจบเวลา 15 วนาท แลวนาอาหารเหลวทไหลลงถงรองรบอาหารเหลวมาหาอตราการไหล

เทยบกบเวลาในหนวยวนาท โดย

6.1 อาหารเหลวทรองรบไดใน 15 วนาท = Q (m3 / 15 วนาท) แปลงหนวยใหเปน cm3/s

6.2 ความดนตกครอม (∆P)

∆P = P1 – P2 โดย P1 ไดจาก Pressure Transducer

P2 ใชความดนบรรยากาศ = 1 atm

32

7. ทาการทดสอบอยางนอย 5 ครงตอของเหลวชนดเดยวกน โดยปรบเปลยนความเรวรอบ

มอเตอรใหแตกตางกน 5 ความเรวรอบไมซากน เพอใหได Shear stress ตางกน และนา ไป

plots curves

8. ขอมลจากการทดลองตามขอ 6 และ 7 ตามลาดบ นามาใชคานวณหาคาตางๆ ดงน

8.1 The shear stress at the tube wall (σW ) คอ แรงเฉอนทผนงทอ

ไดจากสมการ σW = ∆P.R / 2L

8.2 คานวณคา Q/πR3 ณ ความเรวรอบมอเตอรตาง ๆ กน

9. หาความสมพนธระหวาง σW และ Q/πR3 ใหอยในรปสมการ วธการมดงน

9.1 หาความสมพนธระหวาง σW และ Q/πR3 โดย plots ขอมลลงบนกราฟ แลว fitting

curve ดวยฟงกชนตางๆ เชน Power function (โครงงานนใช MS.Excel) โดยให σW เปนตวแปร

ตน , แกนนอน และ Q/πR3 เปนตวแปรตาม ,แกนตง 9.2 เลอกชนดเสนแนวโนม (การถดถอย) โดยใหคา R2 ใกลเคยง 1 มากทสด สมการ

ความสมพนธระหวาง σW และ Q/πR3 ทไดนามาหาความชน (m) โดย Derivative สมการ

m = dy/dx = d(Q/πR3)/dσW

9.3 แทนคา m ลงใน Rabinowitsch-Mooney Equation เพอคานวณสดสวนความเคน

(shear rate , •

wγ )

•

wγ = (3.Q/πR3) + σW [(d(Q/πR3)/dσW)]

10. หาความสมพนธระหวาง •

wγ และ σW ใหอยในรปสมการ (shear stress versus shear rate

available for plotting) เมอ แกนตง คอ σW และ แกนนอน คอ •

wγ โดยเลอกชนดเสนแนวโนมท R2

ใกลเคยง 1 มากทสด

11. สมการทางคณตศาสตรทแสดงความสมพนธระหวางความเคนเฉอน σW และสดสวนความ

เคน•

wγ ทได จะนาไปสการวเคราะหและพจารณาเลอก Mathematical models (Newtonian

Shear-thinning, Power law etc.) ทเหมาะสมกบพฤตกรรมการไหลของอาหารเหลว

33

12. การวเคราะหขอมลและการพจารณาเลอก Mathematical models ทเหมาะสมกบพฤตกรรมการ

ไหลของอาหารเหลวแตละประเภท ไดแสดงไวในภาคผนวกรวมทงรายงานคาดชนตางๆ ทสาคญ

แสดงไวในตารางท 4

13. เปรยบเทยบความหนด (Viscosity) ทไดจากเครองวดความหนดโดยระบบทอทสรางขน

กบเครองมอวดความหนดแบบหมน ชนด Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+ แสดง

ไวในตารางท 5 โดยวเคราะหขอมลดวยการแจกแจงแบบท มดงน

สมมตฐานหลก , H o = คาเฉลยความหนดของ Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน

DV-I+ ใกลเคยงกบคาเฉลยความหนดของ Tube Viscometer

สมมตฐานรอง , H 1 = คาเฉลยความหนดของ Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน

DV-I+ แตกตางกบคาเฉลยความหนดของ Tube Viscometer

ระดบนยสาคญ , ;= 0.05

ชวงวกฤต t > t0.05,6 จะได t > 1.943

t <- t0.05,6 จะได t < -1.943 ใหคาเฉลยผลตางของคาความหนดทวดไดจากเครอง Brookfield Synchrolectic-

Viscometer รน DV-I+ กบ Tube Viscometer คอ đ โดย đ = Σ di / n (เมออาหารเหลวม 7 ชนดแทน n =7)

Sd

2 = n Σ di

2 - ( Σ di )2

n ( n-1 )

และ T = (đ – μd) / ( Sd / n½ ) (เมอคาเฉลยประชากรคอ μd = 0)

n

i = 1

n

i = 1

n

i = 1

Reject H0 Accept H0 Reject H0

t = - 1.943 t = 1.943

34

ผลการทดสอบ

1. เมอทดสอบโมลาลดผสมนาทง 3 ความเขมขน ดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ

15, 20, 25,30,35,40 Hz เพอหาพฤตกรรมการไหลและคาดชนตางๆ ของอาหารเหลว ซงผลการ

ทดสอบเปนไปตามรปท 20

0

10

20

30

40

50

0 200 400 600 800

Wall Shear rate

Wal

l She

ar s

tress

(Pa)

โมลาลด 85%โมลาลด 75%โมลาลด 65 %

รปท 20 แสดงความสมพนธระหวาง shear stress กบ shear rate


จากรปท 20 พบวาโมลาลดผสมนาทง 3 ความเขมขน มพฤตกรรมการไหลแบบ Power law

ซงมคาดชนความขนเหลวอยในชวง 0.19 - 0.88 Pa.sn คาดชนการไหลมคาอยระหวาง 0.64 - 0.74

จากการคนหาขอมลอางองพบวา To rul and Arslan (2004) ไดศกษาพฤตกรรมการไหลของ

โมลาลดทมแอลกอฮอล 1 – 5% โดยนาหนก โดยใชเครองวดความหนดแบบแกนหมน ทความเรว

รอบ 4.8 - 60 rpm ทอณหภมชวง 45 -60 oC พบวาของผสมนมพฤตกรรมแบบ power law

เชนเดยวกน

9942.08711.0

2

6436.0

=

=•

Rw γσ

9322.019.0

2

7308.0

=

=•

Rww γσ

9897.02935.0

2

7274.0

=

=•

Rww γσ

(s-1)

35

2. การทดสอบโมลาลดผสมนาทง 3 ความเขมขน ดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ

15, 20, 25,30,35,40 Hz เพอหาแนวโนมของความหนดเฉพาะจดของโมลาลดผสมนาซงผลการ

ทดสอบจะเปนไปตามรปท 21

00.020.040.060.08

0.10.120.140.16

0 200 400 600 800Wall Shear rate

Appa

rant

vis

cosi

ty (P

a.s)

โมลาลด 85%โมลาลด 75%โมลาลด 65%

จากรปท 21 พบวาโมลาลดทมชวงอตราเฉอน 132.9 - 687.7 1−s ทมพฤตกรรมการไหล

เปนแบบ Power law มคาความหนดเฉลยลดลง แสดงวาโมลาลดผสมนา เปน power law ชนด

Shear thinning กลาวคอเมออตราเฉอนในทอมากขนมผลทาใหคาความหนดเฉพาะจดมคาลดลง

รปท 21 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rate กบ apparent viscosity

ของโมลาลดผสมนา ณ อณหภมหอง

(s-1)

36

3. การทดสอบนาเชอมทง 3 ความเขมขน ดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ 15, 20,

25,30,35,40 Hz เพอหาพฤตกรรมการไหลและคาดชนตางๆ ของอาหารเหลว ซงผลการทดสอบจะ

เปนไปตามรปท 22

01020304050

0 200 400 600Wall Shear rate

Wal

l She

ar s

tress

(Pa)

นาเชอม 75 brixนาเชอม 65 brixนาเชอม 55 brix

รปท 22 แสดงความสมพนธระหวาง shear stress กบ shear rate


จากรปท 22 พบวา ผลการทดสอบนาเชอมทง 3 ความเขมขนมพฤตกรรมการไหลแบบ

Power law ซงมคาดชนความขนเหลวอยในชวง 0.14 – 3.1 Pa.snและคาดชนการไหลมคาอย

ระหวาง 0.67- 0.94 จากการคนหาขอมลอางองพบวา Cancela (2004) ไดศกษาพฤตกรรมการไหล

ของเยอนาตาล (Carboxymethyl cellulose, CMC) ความเขมขน 0.5–2.0% ผสมกบซโครส ความ

เขมขน 20–40% ทอณหภมระหวาง 25–40 oC มพฤตกรรมการไหลแบบ power-law โดยมคาดชน

ความขนเหลวและคาดชนการไหลอยระหวาง 0.0123 – 0.1033 Pa.s และ 0.6871 – 0.9821

ตามลาดบ

9322.0002.3

2

6722.0

=

=•

Rww γσ

9884.03293.0

2

8109.0

=

=•

Rww γσ

9883.01379.0

2

9306.0

=

=•

Rww γσ

(s-1)

37

4. การทดสอบ นาเชอมทง 3 ความเขมขน ดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ 15, 20,

25,30,35,40 Hz เพอหาแสดงแนวโนมของความหนดเฉพาะจด ของอาหารเหลว ซงผลการทดสอบ

จะเปนไปตามรปท 23

00.10.20.30.40.50.60.70.8

0 100 200 300 400 500

Wall Shear rate

App

aran

t vis

cosi

ty(P

a.s)

นาเชอม 75brix นาเชอม 65 brixนาเชอม 55 brix

จากรปท 23 พบวานาเชอมทมชวงอตราเฉอน 87.5 - 441.4 1−s มพฤตกรรมการไหลเปน

แบบ Power law และมคาความหนดเฉลยลดลง ซงสามารถบอกไดวานาเชอม เปน power law

ชนด Shear thinning กลาวคอเมออตราเฉอนในทอมากขนมผลทาใหคาความหนดเฉพาะจดมคา

ลดลง

รปท 23 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rate กบ apparent viscosity

ของนาเชอม ณ อณหภมหอง

(s-1)

38

5. การทดสอบนามนปาลมดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ 15, 20, 25,30,35,40 Hz

เพอหาพฤตกรรมการไหลและคาดชนตางๆ ซงผลการทดสอบจะเปนไปตามรปท 24

10

15

20

25

30

35

150 250 350 450Wall shear rate

Wal

l she

ar st

ress

(Pa)

รปท 24 แสดงความสมพนธระหวาง shear stressกบ shear rate


จากรปท 24 การทดสอบมนปาลมพบวา มพฤตกรรมการไหลแบบ Bingham plastic ซงม

คาดชนความขนเหลวเทากบ 0.0839 Pa.sn และคาดชนการไหลมคาเทากบ 1 และคาความเคนทจด

ครากเทากบ 0.334 Pa โดยมคาความหนดเทากบ 0.085 Pa.s ซงมคาใกลเคยงกนกบคาความหนด

ทวดไดจากเครอง Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+ มคาความหนดเฉลยเทากบ

0.089 Pa.s และจากการคนหาขอมลอางองพบวา Wan Nik (2005) ไดศกษาพฤตกรรมการไหล

นามนพช ไดแก นามนมะพราว นามนทานตะวน นามนจากขาว โดยใชเครองวดความหนดแบบแกน

หมน ทความเรวรอบ 3 - 100 rpm ทอณหภมชวง 40 -100 oC พบวาของผสมนมพฤตกรรมแบบ

Herschel-Bulkley โดยมคาดชนความขนเหลวและคาดชนการไหลอยระหวาง 0.0055 - 0.211 Pa.s

และ 0.135 – 0.799 ตามลาดบ จะเหนไดวาจากขอมลของ Wan Nik กบผลการทดสอบแตกตางกน

เนองมาจากความแตกตางของอณหภม ชนดของนามน เปนตน

9936.03342.00839.0

2 =

+=•

Rww γσ

(s-1)

39

6. การทดสอบนามนปาลม ดวยเครอง Tube viscometer โดยใชความถ 15, 20, 25,30,35,40 Hz

เพอหาแนวโนมของความหนดเฉพาะจด ของนามนปาลม ซงผลการทดสอบจะเปนไป

ตามรปท 25

00.020.040.060.08

0.1

0 200 400 600Wall Shear rate

Appa

rant

vis

cosi

ty(P

a.s)

จากรปท 25 พบวาสวนนามนปาลม ทมชวงอตราเฉอน 198.9 -397.6 1−s มพฤตกรรมการ

ไหลแบบ Bingham Plastic โดยมคาความหนดเฉลยใกลเคยงกน

รปท 25 แสดงความสมพนธระหวาง Shear rate กบ Apparent viscosity


(s-1)

40

7. อาหารเหลวทงสามชนด สามารถจาแนกพฤตกรรมการไหลและคาดชนตางๆ ของอาหารเหลว

ไดตามตารางท 4

ตารางท 4 แสดงชนด/พฤตกรรมของอาหารเหลว และคาดชนทสาคญ

อาหารเหลวทใช

ทดสอบ

พฤตกรรมการไหล ชนด n K

(Pa.sn)

σ0

(Pa)

โมลาลด 85% Power law Shear – thinning 0.6436 0.8711 0



นาเชอม 75Obrix Power law Shear – thinning 0.6722 3.002 0



นามนปาลม Bingham Plastic - 1 0.0839 0.3342

จากตารางท 4 พบวาโมลาลดผสมนาทง 3 ความเขมขน มพฤตกรรมการไหลแบบ

Power law ชนด Shear – thinning เนองจาก n < 1 ซงมคาดชนความขนเหลวอยในชวง

0.19 - 0.88 Pa.sn คาดชนการไหลมคาอยระหวาง 0.64 - 0.74 ผลการทดสอบนาเชอม ทง 3 ความ

เขมขนมพฤตกรรมการไหลแบบ Power law ชนด Shear – thinning เนองจาก n < 1 ซงมคาดชน

ความขนเหลวอยในชวง 0.14 – 3.1 Pa.sn และคาดชนการไหลมคาอยระหวาง 0.67- 0.94 และผล

การทดสอบมนปาลมมพฤตกรรมการไหลแบบ Bingham plastic เนองจาก n เทากบ 1 และม

Yield Stress เทากบ 0.3342 Pa

ทมาของเงอนไข : Steffe (1996)

41

8. คาความหนดของอาหารเหลวทไดจากการทดสอบดวยเครองวดความหนดโดยระบบทอ

ทสรางขน กบเครองมอวดความหนดแบบหมน ชนด Brookfield Synchrolectic-Viscometer

รน DV-I+ แสดงไวตามตารางท 5

ตารางท 5 แสดงการเปรยบเทยบความหนดระหวาง Brookfield Synchrolectic-Viscometer

กบ Tube Viscometer ทสรางขน

คาเฉลยความหนด (Pa.s)

อาหารเหลวทใช

ทดสอบ

Brookfield

Synchrolectic-

Viscometer

Tube Viscometer

โมลาลด 85% 0.137 0.121

โมลาลด 75% 0.088 0.058

โมลาลด 65% 0.050 0.035

นาเชอม 75Obrix 0.529 0.545



นามนปาลม 0.089 0.085

จากตารางท 5 เมอนาไปวเคราะหตามการแจกแจงแบบท พบวาคา T = 1.052 ซงอยนอก

ชวงวกฤต ดงนนจงไมสามารถปฎเสธ H0 ทระดบนยสาคญ 0.05 ทาใหทราบวาคาเฉลยความหนด

ของ Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+ ใกลเคยงกบคาเฉลยความหนดของ Tube

Viscometer แตทงนยงมอาหารเหลวบางชนดคอ โมลาลดผสมนา 65% และ 75% ยงมคาความ

หนดเฉลยทแตกตางกบคาทวดไดจากเครอง Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+

ทงนเนองมาจาก เกดความคลาดเคลอนจากการวเคราะหขอมลในขนการหาความสมพนธของ

สมการ และสมการถดถอย

42

วจารณผลการทดสอบ

จากผลการทดสอบเครองสามารถวจารณไดดงน

1. จากผลการทดสอบจะเหนไดวา คาความหนดทวดจากเครอง Tube viscometer ทสราง

ขน จะมคาใกลเคยงกนกบเครอง Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+ (ตารางท 5)

แตยงมอาหารเหลวบางตว คอ โมลาลดผสมนา 65% และ 75% ยงมคาความหนดคลาดเคลอนไป

จากเครอง Brookfield Synchrolectic-Viscometer รน DV-I+ แสดงวาการวเคราะหขอมลทไดจาก

การทดลองมความคลาดเคลอน อาจจะเนองมาจากความถกตองของเครองมอวด การอานคาของ

ผทาการทดลองรวมไปถงสภาวะแวดลอมภายนอกทสงผลเชน อณหภม

2. โมลาลดผสมนา เขมขน 85% 75 %และ 65% และ นาเชอม เขมขน 75Obrix 65Obrix

และ 55Obrix มลกษณะของเหลวแบบ power law ซงมคาดชนความขนเหลวลดลงและคาดชนการ

ไหลเพมขน (ตารางท 4) แสดงวาอาหารทมความหนดมาก ความเขมขนของตวถกละลายสง จะ

ไหลไดยากจงมคาดชนการไหลตาแตมคาดชนความขนเหลวสง

3. อณหภมเปนปจจยทมผลตอความหนดของอาหารเหลวกลาวคอ ตามปกตเมอเพม

อณหภมเขาไปจะทาใหความหนดลดลง แตสาหรบนาเชอมการเพมอณหภมมผลทาใหความหนด

เพมขน เพราะวาอณหภมทาใหนา(ตวทาละลาย) ระเหยออกไป จนทาใหนาเชอมมความขนขน

แสดงวาความเขมขนของสารละลายมผลตอความหนดของอาหารเหลว

43

สรปผลของโครงงาน

1. การออกแบบและสรางเครองมอวดความหนดโดยระบบทอ (Tube Viscometer) เพอ

ทาการศกษาพฤตกรรมการไหลของอาหารเหลวภายในทอน เมออาหารเหลวมลกษณะการไหลเปน

Power law การศกษาตองอยในชวงอตราเฉอน 87.5 – 687.7 1−s และเมออาหารเหลวเปน

Bingham Plastic การศกษาตองอยในชวงอตราเฉอน 198.9 -397.6 1−s

2. จากผลการทดสอบพบวา โมลาลดผสมนา เขมขน 65% 75 %และ 85% มลกษณะ

ของเหลวแบบ Power law ซงมคาดชนความขนเหลวและคาดชนการไหล อยในชวง 0.19 - 0.88

Pa.sn และ 0.67 - 0.74 ตามลาดบ นาเชอมเขมขน 75Obrix 65Obrix และ 55Obrix มลกษณะ

ของเหลวแบบ power law ซงมคาดชนความขนเหลวและคาดชนการไหลอยในชวง 0.14 – 3.1

Pa.sn และ 0.67- 0.94 ตามลาดบ สวนนามนปาลมมลกษณะของเหลวแบบ Bingham plastic ซง

มคาดชนความขนเหนยวและคาแรงเฉอนทจดคราก เทากบ 0.085 และ 0.334 ตามลาดบ

3. โมลาลดผสมนาความเขมขน 65-85% ทมชวงอตราเฉอน 132.9 - 687.7 1−s พบวา

โมลาลดผสมนา มคาความหนดลดลงเปนอาหารเหลวชนด Shear thinning นาเชอมความเขมขน

55,65 และ 75o brix ทมชวงอตราเฉอน 87.5 - 441.4 1−s พบวานาเชอมมคาความหนดลดลงเปน

อาหารเหลวชนด Shear thinning สวนนามนปาลม(ใชแลว) ทมชวงอตราเฉอน 198.9 -397.6 1−s ม

พฤตกรรมการไหลแบบ Bingham plastic มคาความหนดใกลเคยงกน

44

ขอเสนอแนะ เครองวดความหนดของอาหารเหลวโดยใชระบบทอ ควรมการแกไขและปรบปรงดงน

1. ควรทาเปนระบบปด ทมการหมนเวยนของอาหารเหลว เพอความสะดวกในการทดสอบ

และประหยดเวลาในการใชงาน

2. ควรเพมการศกษาอาหารเหลวหลายๆ ชนด ทงทมผอนทาอยแลวและทาขนมาใหม เพอ

จะไดขอมลใหมมาวเคราะหและศกษาใหมากขน

3. เขยนโปรแกรมรองรบ เชนใชการสงการระบบควบคมโดยผานคอมพวเตอร เปนระบบ

อตโนมต ทาใหเกดความสะดวกและงายตอการประยกตใชไดตอไป

4. อาจจะทาใหเปนระบบเลกกวาน เพอลดการสญเสย ประหยดตวอยางทใชในการทดสอบ

5. ควรจะเลอกใชปมทสามารถปมอาหารเหลวไดทกชนด ซงจะทาใหเราสามารถเลอก

ทดสอบอาหารเหลวไดหลายชนดมากขน แทนทการนาอาหารเหลวมาผสมนาเพอทจะลดความหนด

และเพอทาใหปมทเลอกมาสามารถปมอาหารเหลวไดตามทเราตองการ

6. เครองมอวดความหนดโดยใชระบบทอนจะใชปมเปนตวสง อาหารเหลวมผลทาให

ลกษณะอาหารเหลวมคณสมบตเปลยนไปเนองจากแรงเหวยงใบพดของปม ดงนนอาจจะใชระบบ

ขบดนอาหารเหลวทมความตอเนอง เพราะจะมผลทาใหการขบดนอาหารเหลวคอนขางคงตวและ

เสถยรตวงายกวาการใชปม อกทงคณสมบตของอาหารเหลวเปลยนแปลงเลกนอย

45

หนงสออางอง 1. กฤษณา ชตมา. 2541. รไวใชวา ประสาวทยาศาสตร. สญญากาศ. 2547(15): 25-28

2. กองสงเสรมและพฒนาดานการมาตรฐาน. 2545. เอกสารคมอผบรโภค.

3. นมตร เฉดฉนทพพฒน. 2543. กลศาสตรของของไหล. มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขต

กาแพงแสน.

4. MTEC. 2545. รโอโลยศาสตรทสมผสได. วารสารนาร 1 (1).

แหลงทมา : http\\www.Emtec.com, 4 ตลาคม 2547.

5. ทองหยด จตตวระ. 2524. ราชกจจานเบกษา ตอนท 46.

6. สวรรณ หอมหวล และ คณะ. 2541. Design and Fabrication of Continuous Recording

Tube Viscometer. รายงานผลการวจยฉบบสมบรณ.มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

7. Cancela. 2004. Effects of temperature and concentration on carboxymethylcellulose

with sucrose rheology. Journal of Food Engineering. 65(4): 473-628.

8. Nik wan. 2005. Rheology of bio-edible oils according to several aheological model and

its potential as hydraulic fluid. Industrial Crops and products. 46(11-12): 667-2000.

9. Steffe. J.F. 1996. Rheological method in food process engineering. 2nd Edition.

Freeman Press, East Lansing, MI.

10. To rul, Hasan and N. Arslan. 2OO3.Production of carboxymethyl cellulose from sugar

beet pulp cellulose and rheological behaviour of carboxymethyl cellulose. Journal

of Food Engineering. 54(1): 73-86

11. To rul, Hasan and N. Arslan. 2OO4. Mathematical model for prediction of apparent

viscosity of molasses. Journal of Food Engineering. 62(3): 281-289.

46

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=IssueURL&_tockey=%23TOC%235088%232004%23999349995%23506769%23FLA%23Volume_65,_Issue_4,_Pages_473-628_(December_2004)&_auth=y&view=c&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=b15e165962041b5cf4d17d6816c205d8

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=IssueURL&_tockey=%23TOC%235708%232005%23999539988%23576654%23FLA%23Volume_46,_Issues_11-12,_Pages_1667-2000_(July_2005)&_auth=y&view=c&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=c4bce953761cea11c8d33cfba3754092

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_aset=V-WA-A-W-EV-MsSAYVW-UUW-U-AAABBZBZWC-AAAUEVVVWC-EYUAEBZVU-EV-U&_rdoc=14&_fmt=full&_udi=B6TFD-490RF8F-2&_coverDate=10%2F01%2F2003&_cdi=5224&_orig=search&_st=13&_sort=d&view=c&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=7334f4ae65b885b0cbf46a5d3c254e03#hit2

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=IssueURL&_tockey=%23TOC%235224%232003%23999459998%23448100%23FLA%23display%23Volume_54,_Issue_1,_Pages_1-130_(1_October_2003)%23tagged%23Volume%23first%3D54%23Issue%23first%3D1%23Pages%23first%3D1%23last%3D130%23date%23(1_October_2003)%23&_auth=y&view=c&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=1461bdb6464c82c899e681f94170a79c

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=IssueURL&_tockey=%23TOC%235224%232003%23999459998%23448100%23FLA%23display%23Volume_54,_Issue_1,_Pages_1-130_(1_October_2003)%23tagged%23Volume%23first%3D54%23Issue%23first%3D1%23Pages%23first%3D1%23last%3D130%23date%23(1_October_2003)%23&_auth=y&view=c&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=1461bdb6464c82c899e681f94170a79c

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=JournalURL&_cdi=5088&_auth=y&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=13082bf2df913e80b691877395f31a86

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=JournalURL&_cdi=5088&_auth=y&_acct=C000009878&_version=1&_urlVersion=0&_userid=122832&md5=13082bf2df913e80b691877395f31a86

020406080

100120

0.00 20.00 40.00 60.00Wall shear stress (Pa)

ภาคผนวก

ตารางท 6 ตารางแสดงการวเคราะหขอมลของโมลาลด 85% ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer

ขอมลจาเพาะ

ความหนาแนน , ρ = 1300.65 kg/m3

ความหนดทวดไดจาก Brookfield Viscometer = 0.137 Pa.s

รศมทอ = 8 x 10-3

m

พนทหนาตดทอ = 2.011 x 10-4 m2

NRe,PL Critical = 1491.855

Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

45.7 5439.7 19.9 28.4 2.4 132.9 25.76

74.1 7578.1 27.8 46.1 2.6 209.8 49.62

84.6 7766.0 28.5 52.6 2.6 231.6 59.39

120.4 9695.9 35.6 74.8 2.8 323.8 95.85

105.3 9683.8 35.5 65.5 2.8 295.5 79.92

171.6 12812.9 47.0 106.7 3.2 469.2 155.01

3RQπ

3RQπ = 0.2842 σw

2

R2 = 0.990

รปท 26 แสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ 3RQπ

ของโมลาลดผสมนาทความเขมขน 85% ณ อณหภมหอง

47

0102030405060


Wal

l she

ar s

tress

(Pa)

ตารางท 7 ตารางแสดงการวเคราะหขอมลของโมลาลด 75% ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer ขอมลจาเพาะ



รศมทอ = 8 x 10-3

m



Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

68.2 4315.4 15.8 42.4 7.0 238.7 86.67

102.3 5460.2 20.0 63.6 6.6 323.9 145.20

133.7 6031.1 22.1 83.1 6.4 391.9 204.14

165.9 6706.3 24.6 103.2 6.2 462.4 268.66

185.6 7475.5 27.4 115.4 5.9 509.4 309.89

215.2 8372.9 30.7 133.8 5.6 574.7 374.11

รปท 27 แสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ w

•

γ


9942.08711.0

2

6436.0

=

=•

Rw γσ

(s-1)

48

0

30

60

90

120

150

0 10 20 30 40Wall shear stress (Pa)

รปท 28 แสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ


05

101520253035

0 200 400 600 800Wall shear rate

Wal

l she

ar s

tress

(Pa)


γ


3RQπ

3RQπ

3RQπ = -0.0468 σw + 8.517σw - 82734

R2 = 0.990

2

9897.02935.0

2

7274.0

=

=•

Rww γσ

(s-1)

(S -1)

49

ตารางท 8 ตารางแสดงการวเคราะหขอมลของโมลาลด 65% ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer ขอมลจาเพาะ



รศมทอ = 8 x 10-3

m



Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

86.1 4115.4 15.1 53.6 15.1 388.7 171.63

129.3 4560.3 16.7 80.46 13.6 469.3 287.61

148.7 4891.0 17.9 92.4 12.7 505.3 343.46

178.7 5243.6 19.2 111.1 11.9 561.4 433.71

237.4 5667.9 20.8 147.6 10.9 670.8 622.01

246.4 6578.1 24.1 153.2 9.4 687.7 652.10

0

50

100

150

200

10.00 15.00 20.00 25.00Wall shear stress (Pa)

รปท 30 แสดงความสมพนธระหวาง σw กบ


9401.0

43.562)(06.2283

=

−=

R

LnRQ

wσπ

3RQπ

(S -1)

3RQπ

50

05

1015202530

200 400 600 800

Wall shear rate

Wal

l she

ar s

tress

(Pa)

ตารางท 9 แสดงการวเคราะหขอมลของนาเชอม 75Obrix ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer




รศมทอ = 8 x 10-3

m



Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

43.2 16859.8 61.9 26.9 0.11 87.5 6.77

49.1 17859.7 65.5 30.5 0.14 100.8 8.03

53.1 19295.6 70.8 33.0 0.17 111.8 8.91

115.2 42576.7 156.2 71.6 0.81 341.6 24.93

131.9 45576.6 167.3 82.0 0.89 395.2 29.84

146.5 47909.8 175.8 91.1 0.95 441.4 34.30


γ


9322.019.0

2

7308.0

=

=•

Rww γσ

(s-1)

51

020406080

100

0 50 100 150 200Wall shear stress (Pa)

รปท 32 แสดงความสมพนธระหวาง wσ กบ 3/ RQ π

ของนาเชอม 75Obrix ณ อณหภมหอง

0

50

100

150

200


Wal

l she

ar s

tress

(Pa)


γ


3RQπ

(S -1)

9964.0

629.36345.00037.0

2

23

=

+−=

RRQ

ww σσπ

R2 = 0.9322

6722.0

002.3 ww

•

= γσ

(s-1)

52

ตารางท 10 แสดงการวเคราะหขอมลของนาเชอม 65Obrix ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer ขอมลจาเพาะ



รศมทอ = 8 x 10-3

m



Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

58.4 5296.1 19.4 36.3 2.28 153.4 44.85

73.2 6475.6 23.8 45.5 2.38 193.3 58.67

99.3 7706.3 28.3 61.7 2.48 255.2 84.32

125.9 10603.6 38.9 78.3 2.65 338.3 111.81

131.8 10578.0 38.8 82.0 2.65 349.0 118.07

170.2 11988.2 44.0 105.8 2.73 437.6 160.02

020406080

100120

0 20 40 60shear stress(Pa)



3RQπ

(S -1) 3R

Qπ = 0.9816 σw

R2 = 0.9773

1.2182

53

0

10

20

30

40

50

0 100 200 300 400 500Wall shear rate

Wal

l she

ar s

tress

(Pa)

ตารางท11 แสดงการวเคราะหขอมลของนาเชอม 55Obrix ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer ขอมลจาเพาะ



รศมทอ = 8 x 10-3

m


NRe,PLCritical = 1984.17

Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,PL

58.4 3501.3 12.8 36.3 2.03 135.0 51.89

66.07 73.2 4937.2 18.1 45.5 2.26 177.6

99.3 5757.6 21.1 61.7 2.40 235.9 91.54

125.9 8424.2 30.9 78.3 2.85 322.8 117.99

131.8 8680.6 31.9 82.0 2.89 337.9 123.92

170.2 10501.0 38.5 105.8 3.19 440.5 162.88

(s-1)


γ


8109.0

3293.0 ww

•

= γσ

R2 = 0.9884

54

20406080

100120

0 20 40 60Wall shear stress (Pa)



01020304050


Wal

l she

ar s

tress

(Pa)

3RQπ

(S -1)

3RQπ = 0.0227 σw + 1.4419σw – 14.809

R2 = 0.9809

2

(s-1)


γ


9306.0

1379.0 ww

•

= γσ

R2 = 0.9883

55

ตารางท12 แสดงการวเคราะหขอมลของนามนปาลม( ใชแลว ) ทอณหภมหองดวย Tube Viscometer



ความหนดทวดไดจาก . Brookfield Viscometer = 0.0885 Pa.s

รศมทอ =8 x 10-3

m


NRe,B Critical = 2099.99

Q

)/( 3 scm )(Pa

P∆

)(Pawσ

)()/

1

3

−sRQ π

wdRQd σπ /)/( 3

)( 1−

•

swγ

NRe,B

54.5 4745.7 17.4 33.9 5.58 198.9 0.05

0.07 83.2 5690.6 20.9 51.7 4.65 252.3

94.6 6304.5 23.1 58.8 4.20 273.7 0.08

0.10 115.5 7197.8 26.4 71.8 3.68 312.5

131.1 8091.0 29.7 81.5 3.27 341.7 0.11

161.1 9122.6 33.5 100.2 2.90 397.6 0.14

020406080

100120

10 20 30 40Wall shear stress (Pa)


ของนามนปาลม (ใชแลว) ณ อณหภมหอง

3RQπ

(S -1)

9882.0

83.244)(166.97

2

3

=

−=

R

LnRQ

wσπ

56

10

15

20

25

30

35


Wal

l she

ar s

tress

(Pa)


γ

ของนามนปาลม (ใชแลว) ณ อณหภมหอง

(s-1)

3342.00839.0 +=•

ww γσ

R2 = 0.9936

57

ตารางท 13 แสดงผลการสอบเทยบอปกรณวดความดนสญเสย (Pressure Transducer)

Volt = 0.2544Bar - 0.042R2 = 0.9999

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15

แรงดนไฟฟา ,Volt

ความ

ดน ,B

ar

รปท40 แสดงความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟากบความดน

Volt Bar Volt Bar 0 0 5.28 1.3

0.588 0.1 5.67 1.4 0.98 0.2 6.06 1.5

1.369 0.3 6.45 1.6 1.764 0.4 6.84 1.7 2.154 0.5 7.23 1.8 2.547 0.6 7.62 1.9 2.94 0.7 8.02 2 3.32 0.8 8.41 2.1 3.71 0.9 8.81 2.2 4.1 1 9.2 2.3 4.5 1.1 9.59 2.4 4.89 1.2 9.99 2.5

58

Design of Tube Viscometer for measuring rheological ...

Documents

Transcript of Design of Tube Viscometer for measuring rheological ...