بررسی آزمایشگاهی رفتار صعود قطره روغن‌های خوراکی زیتون و کلزا در حضور یک پایدار کننده غذایی

امروزه با افزایش چشم‌گیر کاربرد صنایع غذایی در زندگی روزمره، بررسی رفتار هیدرودینامیک انواع مختلف روغن‌ها در حضور پایدارکننده‌های غذایی اهمیت زیادی پیدا کرده است. در مطالعه حاضر رفتار دو قطره روغن خوراکی زیتون و کلزا درون سیال ساکن حاوی سورفکتانت تویین80 به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. به منظور تزریق قطره روغنی به درون سیال، از سوزن تزریق با قطر 0.9 میلی‌متر استفاده شد که قطر معادل قطره‌ی آن در حدود 4 میلی‌متر بود. در ابتدا با اندازه‌گیری سرعت حرکت حد قطره در سیال خالص آب نتایج و محاسبات اعتبارسنجی شد، سپس اثر غلظت پایدارکننده بر قطر معادل قطره، سرعت حد آن و وابستگی ضریب دراگ بر عدد رینولدز در هر کدام از روغن‌ها به طور جداگانه بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور سورفکتانت بر قطر معادل قطره تاثیر چشم‌گیری ندارد و با افزایش غلظت سورفکتانت، قطر معادل در حدود 4 میلی‌متر ثابت باقی می‌ماند. همچنین با توجه به اینکه تمام غلظت ها بالای غلظت بحرانی مایسلی قرار دارند، در حضور سورفکتانت، میزان سرعت تغییر محسوسی نداشت. علاوه بر آن، نتایج مربوط به وابستگی ضریب دراگ به عدد بی‌بعد رینولدز گزارش شد که نشان داد با افزایش عدد رینولدز، ضریب دراگ به طور تدریجی کاهش می‌یابد. به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که غلظت سورفکتانت و نوع روغن چندان تعیینکننده اندازهی قطرات نیستند. همچنین در صورت نیاز به کاهش مقاومت هیدرودینامیکی در سیستمهای مشابه افزایش رینولدز به شیوه‌هایی چون افزودن سورفکتانت و یا ایجاد اغتشاش جریانی میتواند یک راهکار پیشنهادی باشد.

experimental investigation of droplet rising behavior of edible olive and canola oils in the presence of a food stabilizer

introduction: today, liquid-droplet interactions are recognized as one of the most challenging topics in multiphase flow. for example, the presence of oil in water in food industry is one case where it has become important to study the behavior of oil droplets in fluid [1]. olive oil is the main source of fat in the mediterranean diet. low erucic acid canola oil is considered the most popular vegetable oil in scandinavian countries [4]. olive oil constitutes less than 2% of the total vegetable oil production, and its consumption is increasing in non-producing countries. for the mentioned reasons, the two edible oils are the object of this study. studies have shown that when a droplet rises in fluid, its rising velocity depends on impurities in the continuous fluid. for example the presence of surfactant prevents the internal circulation of the droplet and causes the surfactant to accumulate on the back surface of the droplet and reduces the drop velocity. the reduction in droplet velocity, known as marangoni effect, was first introduced by framkin and lovich [21]. the presence of excess oil droplets in the industrial wastewater treatment systems of oil factories and industrial food production and the need to remove them to prevent their entry into the environment indicates the importance of studying these systems. thus, in the present study, we conducted an experimental investigation to compare the behavior of the rising drop at different surfactant concentrations using two edible oils, olive and canola. terminal velocity, equivalent diameter, and drag coefficient are the parameters evaluated in this study.materials and methods: in order to experimentally investigate droplet formation, a system was designed. it consisted of a vertical column filled with a continuous phase containing different concentrations of tween 80 surfactant. the diameter of injection needle was considered constant, equal to 0.9 mm. the experiment was performed at a constant volume flow rate of 0.4 mm/min. a canon sx540 hs model camera installed in front of the column for recording images and behind the column was placed led lamp. a semi-transparent fabric diffuser was also placed between the lamp and the column to properly diffuse the light. for image processing, recorded videos were first converted into photo collection using master video image software (v.1.2.8). then, image j software (v1.52) was used to measure the area and perimeter of the droplet, as well as the center of its surface in all images. finally, variables such as terminal velocity, equivalent diameter and drag coefficient were calculated and their dependence on operating conditions were evaluated.