一種澱粉粘度測試儀和測量方法
2023-08-01 02:07:31 2
一種澱粉粘度測試儀和測量方法
【專利摘要】本發明公開了測試儀器領域的一種澱粉粘度測試儀，包括電爐、轉桶，轉子、步進電機、扭力矩傳感器、溫度控制儀以及計算機，所述轉桶置於所述電爐內，所述溫度控制儀連接所述電爐，控制所述轉桶內樣品的溫度依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫的狀態，所述扭力矩傳感器與所述步進電機同軸連接；所述轉子包括轉軸以及與位於所述轉軸底端的攪拌槳,所述轉子通過所述轉軸，與所述步進電機的底部可拆卸地同軸連接，所述攪拌槳上均布有若干個通孔；所述轉子從所述轉桶的頂部伸入轉桶，並可在所述轉桶內旋轉，所述計算機連接所述扭力矩傳感器。其技術效果是：能在不更換扭力矩傳感器的前提下，保證對於澱粉粘度測量準確性的要求。
【專利說明】一種澱粉粘度測試儀和測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測試儀器領域的一種澱粉粘度測試儀和測量方法。
【背景技術】
[0002] 澱粉是糧食作物中的主要成分，在澱粉和水構成的懸浮液中，澱粉微晶束熔融的 過程稱為澱粉的糊化。澱粉粘度是指澱粉懸浮液加熱至糊化溫度以上時所形成的樣品粘性 的度量，是反映澱粉糊化特性的重要指標，該指標的測量是食品等工業中的常規測量項目。 目前的測量澱粉粘度的澱粉粘度測試儀都是在德國布拉本德澱粉粘度測試儀的基礎上進 行研製的。
[0003] 請參閱圖1，在申請日為2012年9月4日，申請號為201220447156. 0的發明專利 申請中，公布了一種澱粉粘度測試儀，包括升降裝置7、轉子3、冷卻棒300、轉桶2、電爐1、扭 力矩傳感器5、溫度傳感器（圖中未顯示）、步進電機4和計算機9。其中步進電機4位於電 爐1的下方，用於帶動位於電爐1內的轉桶2的旋轉。升降裝置7控制轉子3的高度，使轉 子3從轉桶2的上方伸入轉桶2,對轉桶2內的樣品進行測量。測量的過程中，轉桶2與轉 子3之間產生剪切作用，步進電機4產生一個扭力矩，扭力矩與樣品的粘度成正比。位於轉 子3上方的扭力矩傳感器5發出與該扭力矩大小成正比的電信號，傳遞給與其連接的計算 機9,計算機9按照GB/T22427. 7 - 2008國家標準中對於德國布拉本德澱粉粘度測試儀使用 的相關規定以相同的時間間隔，將該電信號轉為數位訊號並存儲在其存儲器中，繪製轉桶2 內樣品的溫度，以及步進電機4的扭力矩隨時間變化的曲線。冷卻棒300與轉子3是一體 的，並與轉子3 -起伸入轉桶2,對轉桶2內的樣品進行冷卻。所述溫度傳感器同時連接電 爐1和冷卻棒300,按照GB/T22427. 7 - 2008國家標準對於德國布拉本德澱粉粘度測試儀使 用的相關規定，對轉桶2中樣品的溫度進行控制。
[0004] 澱粉結構的種類很多，不同結構的澱粉在粘度上的差異非常大，為了滿足對於澱 粉粘度進行測量的要求，扭力矩傳感器量程範圍大，影響了扭力矩和粘度測量的準確性， 同時還要經常為了測量不同粘度的澱粉更換不同的扭力矩傳感器，提高了澱粉粘度測試儀 的成本。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種澱粉粘度測試儀以及一種澱 粉粘度測量方法，其能在不更換扭力矩傳感器的前提下，滿足對於澱粉粘度測量準確性的 要求。
[0006] 實現上述目的的一種技術方案是：一種澱粉粘度測試儀，包括電爐、轉桶，轉子、步 進電機、扭力矩傳感器、溫度控制儀以及計算機，所述轉桶置於所述電爐內，所述溫度控制 儀連接所述電爐，控制所述轉桶內樣品的溫度依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫 的狀態，所述扭力矩傳感器與所述步進電機同軸連接；
[0007] 所述轉子包括轉軸以及與位於所述轉軸底端的攪拌槳，所述轉子通過所述轉軸， 與所述步進電機的底部可拆卸地同軸連接，所述攪拌槳上均布有若干個通孔；所述轉子從 所述轉桶的頂部伸入轉桶，並可在所述轉桶內旋轉，在所述轉子旋轉的過程中，所述步進電 機受到與所述轉桶內樣品的粘度成正比，與所述攪拌槳的受力面積呈正比的扭力矩， 所述扭力矩傳感器生成幅度與該扭力矩大小呈正比的電信號；
[0008] 所述計算機連接所述扭力矩傳感器，以相同的時間間隔採集所述扭力矩傳感器生 成的電信號，並將其轉成數位訊號後計算所述轉桶內樣品的粘度並記錄。
[0009] 進一步的，所述電爐包括：風冷裝置和加熱裝置，所述風冷裝置和所述加熱裝置 分別連接所述溫度控制儀，所述溫度控制儀控制所述風冷裝置和所述加熱裝置的功率。 [0010] 進一步的，所述扭力矩傳感器與所述步進電機的底部同軸連接，所述轉子的轉軸 與所述扭力矩傳感器的底部可拆卸地同軸連接。
[0011] 再進一步的，所述轉子是通過位於所述轉軸頂部的轉頭與所述扭力矩傳感器的底 部可拆卸地同軸連接的。
[0012] 進一步的，所述攪拌槳的高度大於所述轉桶高度的二分之一，而小於所述轉桶高 度的三分之二。
[0013] 進一步的，所述攪拌槳上的通孔為在所述攪拌槳上從下至上，呈單列分布的若干 個圓形、正多邊形或者平行四邊形的通孔。
[0014] 進一步的，所述通孔為在所述攪拌槳上呈多列分布的若干個通孔。
[0015] 進一步的，所述步進電機和所述扭力矩傳感器固定在一個升降裝置上。
[0016] 本發明的另外一種方法是：一種澱粉粘度測量方法，包括下列步驟：
[0017] (1)根據轉子的攪拌槳上通孔的通孔總面積和待測樣品的粘度預測值，選擇 合適的轉子，安裝在步進電機的底部上，將電爐與溫度控制儀連接，計算機與扭力矩傳感器 連接；
[0018] (2)在位於電爐的轉桶內加入待測樣品，使待測樣品淹沒所述攪拌槳，使所述攪拌 槳的底端與所述轉桶底部之間的距離在1?1. 5mm之間；
[0019] (3)開啟所述溫度控制儀和所述扭力矩傳感器，所述溫度控制儀控制所述轉桶內 樣品的溫度依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫的狀態，所述扭力矩傳感器生成幅 度與所述轉桶內樣品粘度成正比的電信號，所述計算機以相同的時間間隔採集所述扭力矩 傳感器生成的電信號，並將其轉成數位訊號後計算所述轉桶內樣品的粘度並記錄；
[0020] (4)所述計算機繪製所述轉桶內樣品的溫度，以及所述轉桶內樣品的粘度隨時間 變化的曲線。
[0021] 採用了本發明的一種澱粉粘度測試儀的技術方案，即通過為配備不同的轉子，通 過在每種轉子的攪拌槳上設置若干個通孔，每種轉子上通孔的通孔總面積佔攪拌槳單側面 積的比例是不同的，根據扭力矩傳感器的量程，選擇合適轉子的澱粉粘度測試儀的技術方 案。其技術效果是：能在不更換扭力矩傳感器的前提下，保證對於澱粉粘度測量準確性的要 求。
[0022] 採用了本發明的一種澱粉粘度測量方法的技術方案，根據轉子的攪拌槳上通孔的 通孔總面積和待測樣品的粘度預測值，選擇合適的轉子，再進行澱粉粘度測量的澱粉 粘度測量方法的技術方案。其技術效果是：能在不更換扭力矩傳感器的前提下，保證對於澱 粉粘度測量準確性的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為現有技術明的一種澱粉粘度測試儀的結構示意圖。
[0024] 圖2為本發明的一種澱粉粘度測試儀的結構示意圖。
[0025] 圖3為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第一種轉子的示意圖。
[0026] 圖4為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第二種轉子的示意圖。
[0027] 圖5為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第三種轉子的示意圖。
[0028] 圖6為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第四種轉子的示意圖。
[0029] 圖7為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第五種轉子的示意圖。
[0030] 圖8為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第六種轉子的示意圖。
[0031] 圖9為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第七種轉子的示意圖。
[0032] 圖10為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第八種轉子的示意圖。
[0033] 圖11為本發明的一種澱粉粘度測試儀中第九種轉子的示意圖。
[0034] 圖12為本發明的一種澱粉粘度測試儀中轉桶內樣品的溫度和步進電機的扭力矩 隨時間變化的曲線。
【具體實施方式】
[0035] 請參閱圖2至圖12,本發明的發明人為了能更好地對本發明的技術方案進行理 解，下面通過具體地實施例，並結合附圖進行詳細地說明：
[0036] 請參閱圖2,本發明的一種澱粉粘度測試儀，包括電爐1、轉桶2,轉子3、步進電 機4、扭力矩傳感器5、支架6、升降裝置7、溫度控制儀8和計算機9。步進電機4按照GB/ T22427. 7 - 2008國家標準對於德國布拉本德澱粉粘度測試儀使用的相關規定的轉速運轉。
[0037] 其中，電爐1置於支架6上，支架6的底部設有水平螺旋調節裝置61，用於調節電 爐1與水平地面垂直。
[0038] 轉桶2置於電爐1中，由於電爐1已調節與水平地面垂直，因此轉桶2也是與水平 地面垂直的。
[0039] 電爐1內置風冷裝置（圖中未顯示）和加熱裝置（圖中未顯示），風冷裝置和加熱 裝置均連接溫度控制儀。根據GB/T22427. 7 - 2008國家標準中有關使用德國布拉本德澱粉 粘度測試儀的要求設定好溫度控制儀8的升溫程序。溫度控制儀8按事先設定好的升溫程 序，控制加熱裝置和風冷裝置的功率，轉桶2內樣品的溫度，按照GB/T22427. 7 - 2008國家 標準的規定，依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫的狀態。
[0040] 升降裝置7與支架6相連，並與支架6垂直。步進電機4固定在升降裝置7上，並 可隨著升降裝置7升降。扭力矩傳感器5與步進電機4的底部同軸連接。
[0041] 轉子3整體是由具有高抗扭轉模量的不鏽鋼製成的中，以保證測量過程中轉子3 不變形，保證澱粉粘度測量的重複性。轉子3包括轉軸31以及與位於轉軸31底端的攪拌 槳32,轉子3的轉軸31與扭力矩傳感器5的底部可拆卸地同軸連接，即轉子3的轉軸31通 過扭力矩傳感器5與步進電機4的底部可拆卸地同軸連接。本實施例中，轉子3的轉軸31 是通過轉軸31頂端的轉頭311與扭力矩傳感器5的底部可拆卸地同軸連接的。
[0042] 轉子3從轉桶2的頂端伸入轉桶2,並可在步進電機4的帶動下，在轉桶2內沿著 轉桶2的中心軸旋轉。即轉子3、轉桶2和電爐1是同軸的。通過升降裝置7,調整轉子3 的高度，使轉桶2內的樣品浸沒轉子3的攪拌槳32,同時攪拌槳32距離轉桶2底壁的距離 在1?1. 5mm之間。
[0043] 本發明中最大的改進在於，在攪拌槳32上增加了若干個均勻分布的通孔321。由 於澱粉粘度進行測量過程中，攪拌槳32受到了轉桶2內樣品給予其的剪切力的作用。在該 剪切力的作用下，步進電機4產生扭力矩。該扭力矩與攪拌槳32對於剪切力的受力面積S @和轉桶2內樣品的粘度，以及步進電機4的轉速均呈正比。扭力矩傳感器5測量步進電 機4產生的扭力矩，並產生幅度和扭力矩的大小呈正比的電信號。
[0044] 攪拌槳32對於該剪切力的受力面積為攪拌槳32的單側面積S與通孔321的 通孔總面積之差。攪拌槳32的單側面積S即攪拌槳32底邊長d與攪拌槳32高度h 的乘積。攪拌槳32對於該剪切力的受力面積的公式可表示為：
[0045] S受力=S-S通孔=dXh_S通孔
【權利要求】
1. 一種澱粉粘度測試儀，包括電爐、轉桶，轉子、步進電機、扭力矩傳感器、溫度控制儀 以及計算機，所述轉桶置於所述電爐內，所述溫度控制儀連接所述電爐，控制所述轉桶內樣 品的溫度依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫的狀態，所述扭力矩傳感器與所述步 進電機同軸連接，其特徵在於： 所述轉子包括轉軸以及與位於所述轉軸底端的攪拌槳，所述轉子通過所述轉軸，與所 述步進電機的底部可拆卸地同軸連接，所述攪拌槳上均布有若干個通孔；所述轉子從所述 轉桶的頂部伸入轉桶，並可在所述轉桶內旋轉，在所述轉子旋轉的過程中，所述步進電機受 到與所述轉桶內樣品的粘度成正比，與所述攪拌槳的受力面積呈正比的扭力矩，所述 扭力矩傳感器生成幅度與該扭力矩大小呈正比的電信號； 所述計算機連接所述扭力矩傳感器，以相同的時間間隔採集所述扭力矩傳感器生成的 電信號，並將其轉成數位訊號後計算所述轉桶內樣品的粘度並記錄。
2. 根據權利要求1所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述電爐包括：風冷裝 置和加熱裝置，所述風冷裝置和所述加熱裝置分別連接所述溫度控制儀，所述溫度控制儀 控制所述風冷裝置和所述加熱裝置的功率。
3. 根據權利要求1所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述扭力矩傳感器與所 述步進電機的底部同軸連接，所述轉子的轉軸與所述扭力矩傳感器的底部可拆卸地同軸連 接。
4. 根據權利要求3所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述轉子是通過位於所 述轉軸頂部的轉頭與所述扭力矩傳感器的底部可拆卸地同軸連接的。
5. 根據權利要求1所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述攪拌槳的高度大於 所述轉桶高度的二分之一，而小於所述轉桶高度的三分之二。
6. 根據權利要求1?5中任意一項所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述攪 拌槳上的通孔為在所述攪拌槳上從下至上，呈單列分布的若干個圓形、正多邊形或者平行 四邊形的通孔。
7. 根據權利要求1?5中任意一項所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述通 孔為在所述攪拌槳上呈多列分布的若干個通孔。
8. 根據權利要求1所述的一種澱粉粘度測試儀，其特徵在於：所述步進電機和所述扭 力矩傳感器固定在一個升降裝置上。
9. 一種澱粉粘度測量方法，包括下列步驟： (1) 根據轉子的攪拌槳上通孔的通孔總面積和待測樣品的粘度預測值，選擇合適 的轉子，安裝在步進電機的底部上，將電爐與溫度控制儀連接，計算機與扭力矩傳感器連 接； (2) 在位於電爐的轉桶內加入待測樣品，使待測樣品淹沒所述攪拌槳，使所述攪拌槳的 底端與所述轉桶底部之間的距離在1?1. 5mm之間； (3) 開啟所述溫度控制儀和所述扭力矩傳感器，所述溫度控制儀控制所述轉桶內樣品 的溫度依次處於勻速上升、恆溫、勻速下降和再恆溫的狀態，所述扭力矩傳感器生成幅度與 所述轉桶內樣品粘度成正比的電信號，所述計算機以相同的時間間隔採集所述扭力矩傳感 器生成的電信號，並將其轉成數位訊號後計算所述轉桶內樣品的粘度並記錄； ⑷所述計算機繪製所述轉桶內樣品的溫度，以及所述轉桶內樣品的粘度隨時間變化 的曲線。
【文檔編號】G01N11/14GK104048900SQ201410280162
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】陳宇田 申請人:上海方瑞儀器有限公司