粘性製品と熱伝導:考慮すべき5つのポイント

粘性の高い食品について適切な質問をすることは、熱交換器を設計する場合に欠かせません。また、標準的な粘度計で粘性を測定するだけでは、それを実行することはできません。
スプーンで乳製品を食べる乳児

ケチャップやヨーグルトなど粘性の高い製品を処理する熱交換器の設計と寸法を決める前に、製品の主な特性を把握する必要があります。以下の質問に答えて確認してみましょう。

  1. その製品は粘性をでんぷん(プリンなど)から得ていますか、酵素作用(ギリシャヨーグルトの培養菌など)から得ていますか、または固形物や脂肪分の割合を増やして(ベビーフードなど)得ていますか?
  2. その製品には粒子は含まれていますか?含まれている場合には、どれくらいの大きさで、せん断や圧力に対する感度はどの程度ですか?
  3. 熱に対する感度はどの程度ですか? たとえば、その製品は付着物が問題になるほどタンパク質が多いですか?
  4. その製品は腐食性のものですか? 食品加工処理用の熱交換器の構成で最も一般的な素材はステンレス鋼です。高耐食ステンレス鋼やチタンなどの金属も、腐食の問題や機械的強度の要件によって必要に応じて使われます。
  5. 最後にして最も重要な質問が、せん断速度と温度を変えた場合、その製品の「目で確認できる」粘性はどの程度かです。

標準的なB型粘度計で粘性を測定するだけでは、不十分です。せん断速度は粘性の高い食品に影響します。通常は、シャーシニング(ずり減粘)かシャーシックニング(ずり増粘)のどちらかが起きます。

たとえば、でんぷんを含む製品であれば、2つのテストを実行する必要があります。1つ目のテストでは、製品を温めてでんぷんを増やします。2つ目では、製品を冷やして減らします。熱交換器の設計者にサンプルを提供して、設計者が必要なテストをさまざまな温度とせん断速度で実行できるようにします。

粘性は全体的な熱伝達係数で重要な役割を果たすため、粘性によって、熱交換器が熱伝達を実行するために必要な伝熱面の大きさが決まります。実際の粘性を把握していないと、適正な熱交換器サイズを得られなくなります。

適切な質問をする必要があります。上記の質問の答えに基づいて、必要な伝熱量を効率的に提供できる熱交換器の設計と寸法を決めます。

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