Reoloogia
Reoloogia on mehaanika haru, mis tegeleb keskkonna (selle terminiga haaratakse tahkiseid ja vedelikke) deformeerumise ja voolamisega[1]. Reoloogia on tuletatud kreekakeelsetest sõnadest "rheo" (voolama) ja "logos" (teadus). See valdkond uurib, kuidas materjalid alates vedelikest kuni pehmete tahkisteni, reageerivad rakendatud jõududele ja pingele. Reoloogia on oluline mitmesuguste ainete käitumise mõistmisel erinevates tingimustes, pakkudes ülevaadet nende ja voolu- ja mehaanilistest omadustest. Reoloogia eesmärgiks on uurida stressi, deformatsiooni ja aja jooksul toimunud materjali deformatsiooni suhete vahet.[2] Reoloogiat kasutatakse mitmesugustes tööstusharudes, sealhulgas toiduainetööstuses, farmaatsias, kosmeetika tööstuses ja materjaliteaduses. Ainete uurimise kaudu optimeeritakse protsesse, et kavandada uusi materjale ja tagada toote kvaliteet.[3]
Ajalugu
[muuda | muuda lähteteksti]1678. aastal arendas Inglise füüsik Robert Hooke välja elastsusseaduse (ing True Theory of Elasticity), mida tuntakse Hooke'i seadusena. Selles teoorias tegi ta ettepaneku, et "mis tahes vedru võimsus on samas proportsioonis selle pingega", ehk kui kahekordistada pinget, kahekordistakse ka pikendust. See moodustab klassikalise (lõpmatu väikese deformatsiooni) elastsuse teooria põhieelduse.[4]
1687. aastal avaldatud raamatus "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" pööras Isaac Newton tähelepanu vedelikele ja esitas järgmise hüpoteesi: “Takistus, mis tuleneb vedeliku osade libeduse puudumisest, kui muud asjaolud on võrdsed, on võrdeline kiirusega, millega vedeliku osad üksteisest eralduvad”. Seda libeduse puudumist nimetame nüüd viskoossuseks.[4]
Termini reoloogia võttis kasutusele Lafayette'i kolledži professor Eugene C. Bingham 1920. aastal kolleegi Markus Reineri ettepanekul. Reoloogiat kasutati esmalt vedelike voolu ja tahkete ainete deformatsiooni kirjeldamiseks, eriti selliste ainete puhul, millel on keeruline mikrostruktuur, näiteks muda, suspensioonid, polümeerid, samuti klaasimoodustajad nagu silikaadid. Reoloogilised meetodid on rakendatavad mitmesuguste ainete gruppide puhul, hõlmates paljusid toiduaineid ja lisandeid, samuti kehavedelikke nagu veri ning muud bioloogilist materjali. See on eriti kasulik pehmete ainete, näiteks toidu omaduste kirjeldamisel.[4]
Instrumendid
[muuda | muuda lähteteksti]Tavalised instrumendid, mis on võimelised mõõtma vedelate ja pooltahkete ainete põhilisi reoloogilisi omadusi, võib jagada kahte üldkategooriasse: pöörlemistüüp ja tuubi tüüp. Pöörlemistüübi alla kuuluvad paralleelplaadi, kontsentriline silinder, mikser, koonus ja plaadi reoloogilised instrumendid. Tuubi tüübi alla kuuluvad klaasist kapillaar, kõrgsurve kapillaar ja torutüüpi reoloogilised instrumendid.[4]
Reoloogia rakendused
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogia, mängib olulist rolli mitmetes valdkondades, pakkudes teadmisi tootearendajatele ja kvaliteedikontrollijatele. Konkurentsianalüüs:
Konkurentide toodete reoloogilise analüüsi läbiviimine võimaldab põhjalikku võrdlust. Konkurentide toodete omaduste teadmine aitab paremate toodete väljatöötlemiseni jõuda.[5]
Parima partiipildi mõõtmine:
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogia aitab jäädvustada ideaalse partiiga seotud omadused, luues võrdluspunkti peamiste tooteomaduste jaoks.[5]
Kulutõhusate koostisosade sõelumine:
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogilised mõõdikud, nagu yield stress ja viskoossuse parameetrid, on efektiivsed vahendid odavamate koostisosade mõju hindamisel juba kehtestatud koostisele. See aitab tagada, et odavamad alternatiivid ei ohusta toote kvaliteeti.[5]
Viskoossuse ehitusprofiilid:
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogia põhjal viskoossuse ehitusprofiilide loomine pärast tootmist aitab teha informeeritud otsuseid seoses ladustamise ja lõpliku pakendamisega. See vähendab töötlemis-, täitmise- ja kvaliteedikontrolliprobleeme.[5]
Termilised ja deformatsiooni testid:
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogilised profiilid enne ja pärast termilisi ning deformatsiooni testide läbiviimist suurendavad usaldust koostise stabiilsuse osas toote vananemisuuringute varajases staadiumis. Temperatuuritsüklitest saab tuvastada pöörduvaid ja pöördumatuid muutusi tootes.[5]
Jahutusrežiimi mõju analüüs:
[muuda | muuda lähteteksti]Termoreoloogilised uuringud aitavad tootearendajatel ennustada ja hallata jahutusrežiimide mõju lõpp-produkti reoloogiale.[5]
Pakendi valimine:
[muuda | muuda lähteteksti]Tootereoloogia mõjutab oluliselt pakendi tühjendamist, valamist, pihustamist ja pigistamist. Toote reoloogia profiili mõistmine aitab teha informeeritud otsuseid pakendi kohta.[5]
Katte- või deposiitprotsessi profiilimine:
[muuda | muuda lähteteksti]Reoloogia on oluline katte- või deposiitprotsesside profiilimisel. Need profiilimised aitavad tootjatel saavutada ühtlase katte ilma defektideta ning tagavad katte püsimise pinnal.[5]
Vaata veel
[muuda | muuda lähteteksti]Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ Aleksander Klauson, Jaan Metsaveer, Priit Põdra, Uusi Raukas (2017). Tugevusõpetus. Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus. Lk 147. ISBN 9789949830480.
{{raamatuviide}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link) - ↑ "Rheology – The Science Behind Material Flow – About Tribology" (Ameerika inglise). 2. august 2023. Vaadatud 21. jaanuaril 2024.
- ↑ IOM3. "The role of rheology". www.iom3.org. Vaadatud 21. jaanuaril 2024.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Steffe, James Freeman (1996). Rheological Methods in Food Process Engineering (teine trükk). USA: Freeman press.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 "What can rheology do for you? - Applications of Rheology". Rheology Lab (Briti inglise). Vaadatud 28. jaanuaril 2024.