Propriétés rhéologiques de farines

UTILISATION 

Utilisé pour la pâtisserie et la cuisine. 

ÉQUIPEMENT DE TEST 

Instrument : testeur de débit de poudre (PFT) 

Cuve : 230 cc, 6 pouces de diamètre (volume standard) 

Type de couvercle : Couvercle à palette, 33 cc, 6 pouces de diamètre 

Couvercle mural, finition 2B, 6 pouces de diamètre 

Type de test : Débit Test de fonctionnement, test de friction murale 

Température : Température ambiante (70-72°F) 

Humidité : 24%

MÉTHODE 

Un testeur de débit de poudre Brookfield équipé du logiciel Powder Flow Pro pour le contrôle automatisé des instruments et l'acquisition de données. La farine a été ramassée dans l'auge, et l'outil de raclage a ensuite été utilisé pour répartir uniformément la poudre dans l'auge. Après avoir enregistré le poids de l'échantillon et l'avoir entré dans le logiciel, un test de fonction d'écoulement standard, puis un test de friction de paroi ont été exécutés. Le temps requis pour chaque test était de 25 minutes et 13 minutes respectivement. 

PARAMÈTRES MESURÉS 

Fluidité : Très cohésif à Cohésif 

Frottement de paroi : 12° (0,5 kPa) à 9,5° (4,75 kPa) 

Densité apparente : 530 kg/m 3 (densité de remplissage) à 880 kg/m 3  

ANALYSE 

Forme de la trémie : Conique 

Dimension critique d'arche : Trémie simple : 71,7 mm 

Trémie conique : 143,3 mm 

Diamètre du trou de rat : Dépend du diamètre du bac 

RÉSULTATS

La figure 1 montre la fluidité de la farine à différents niveaux de contrainte de consolidation. Ces résultats montrent que la farine est généralement cohésive sauf à de très faibles niveaux de contrainte de consolidation où elle commence à tomber dans la plage très cohésive (inférieure à 2 kPa). 

Remarque : les données de la fonction de débit sont indiquées par la ligne rouge. Lors de l'interprétation d'un graphique de fonction de flux, les données sont lues de droite à gauche. Le point de données le plus à droite indique le débit de poudre lorsque la trémie est pleine ; le point de données le plus à gauche indique le débit de poudre lorsque la trémie est presque vide. Les lignes violettes sont des indices de flux standard qui distinguent les différents types de comportement de flux à travers des niveaux de consolidation, allant de « fluide libre » (segment inférieur) à « non fluide » (segment supérieur le plus élevé). 

Figure 1 :

Résistance à la rupture du graphique de la fonction de flux de farine par rapport au stress de consolidation

La figure 2 représente l'angle de frottement des parois à différents niveaux de contrainte normale. L'angle de frottement de paroi représente le frottement entre la poudre glissante et la paroi de la trémie ou de la goulotte au début de l'écoulement. Dans ce test, un couvercle en acier inoxydable 304 a été utilisé, illustrant à quoi ressemblerait le frottement si la farine était dans une trémie en acier inoxydable. Des angles de frottement de paroi >30° indiquent que le matériau aura du mal à glisser contre cette surface. À une faible contrainte normale d'environ 0,5 kPa, l'angle effectif de frottement de paroi est d'environ 12° et descend à environ 9,5° à des niveaux plus élevés de contrainte normale (4,75 kPa). 

Remarque : le test de friction de paroi et le test de fonction d'écoulement sont des tests indépendants. Le test de la fonction d'écoulement mesure l'écoulement de la poudre à travers l'orifice tandis que le test de friction de paroi mesure l'écoulement de la poudre par rapport à un matériau de construction spécifique.

Figure 2 : Graphique de friction de la paroi de farine 

Angle effectif de la paroi par rapport à la contrainte normale

La figure 3 montre la densité apparente du matériau à différents niveaux de contrainte de consolidation. Ce graphique nous indique que la farine a une densité de remplissage d'environ 530 kg/m³ et s'élève à environ 880 kg/m³ à environ 4,5 kPa de contrainte de consolidation. En général, une poudre à écoulement libre présentera de très petits changements (moins de 30%) de densité apparente, tandis qu'une poudre cohésive ou à écoulement médiocre montrera généralement une augmentation importante (supérieure à 30%) de densité apparente. Dans ce cas, le changement de densité apparente est de 66%, indiquant un matériau plus cohésif et plus difficile à écouler. 

Figure 3 : Densité du graphique de densité en vrac de la farine par  rapport au stress de consolidation

CONCLUSION 

La farine est une poudre très cohésive à de faibles niveaux de contrainte de consolidation et cohésive à des niveaux de contrainte de consolidation élevés. Cela signifie que la farine peut avoir des problèmes de fluidité lorsque la trémie se vide. Les problèmes potentiels incluent la cambrure (lorsque la poudre forme un pont cohérent au-dessus de la sortie) et le trou de rat. La dimension critique du trou de rat dépend du diamètre du bac. Powder Flow Pro peut calculer automatiquement le diamètre du trou de rat une fois le diamètre du bac saisi. La dimension critique de la voûte a été déterminée à 4,192 pouces (104,8 mm) et fournit une estimation prudente pour empêcher la formation de voûte, à condition que la dimension de sortie minimale de la trémie dépasse cette valeur. La grande dimension d'arche dans ce cas indique que ce matériau sera difficile à couler.