一种淀粉粘度测试仪和测量方法
【专利摘要】本发明公开了测试仪器领域的一种淀粉粘度测试仪，包括电炉、转桶，转子、步进电机、扭力矩传感器、温度控制仪以及计算机，所述转桶置于所述电炉内，所述温度控制仪连接所述电炉，控制所述转桶内样品的温度依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温的状态，所述扭力矩传感器与所述步进电机同轴连接；所述转子包括转轴以及与位于所述转轴底端的搅拌桨,所述转子通过所述转轴，与所述步进电机的底部可拆卸地同轴连接，所述搅拌桨上均布有若干个通孔；所述转子从所述转桶的顶部伸入转桶，并可在所述转桶内旋转，所述计算机连接所述扭力矩传感器。其技术效果是：能在不更换扭力矩传感器的前提下，保证对于淀粉粘度测量准确性的要求。
【专利说明】一种淀粉粘度测试仪和测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试仪器领域的一种淀粉粘度测试仪和测量方法。
【背景技术】
[0002] 淀粉是粮食作物中的主要成分，在淀粉和水构成的悬浮液中，淀粉微晶束熔融的 过程称为淀粉的糊化。淀粉粘度是指淀粉悬浮液加热至糊化温度以上时所形成的样品粘性 的度量，是反映淀粉糊化特性的重要指标，该指标的测量是食品等工业中的常规测量项目。 目前的测量淀粉粘度的淀粉粘度测试仪都是在德国布拉本德淀粉粘度测试仪的基础上进 行研制的。
[0003] 请参阅图1，在申请日为2012年9月4日，申请号为201220447156. 0的发明专利 申请中，公布了一种淀粉粘度测试仪，包括升降装置7、转子3、冷却棒300、转桶2、电炉1、扭 力矩传感器5、温度传感器（图中未显示）、步进电机4和计算机9。其中步进电机4位于电 炉1的下方，用于带动位于电炉1内的转桶2的旋转。升降装置7控制转子3的高度，使转 子3从转桶2的上方伸入转桶2,对转桶2内的样品进行测量。测量的过程中，转桶2与转 子3之间产生剪切作用，步进电机4产生一个扭力矩，扭力矩与样品的粘度成正比。位于转 子3上方的扭力矩传感器5发出与该扭力矩大小成正比的电信号，传递给与其连接的计算 机9,计算机9按照GB/T22427. 7 - 2008国家标准中对于德国布拉本德淀粉粘度测试仪使用 的相关规定以相同的时间间隔，将该电信号转为数字信号并存储在其存储器中，绘制转桶2 内样品的温度，以及步进电机4的扭力矩随时间变化的曲线。冷却棒300与转子3是一体 的，并与转子3 -起伸入转桶2,对转桶2内的样品进行冷却。所述温度传感器同时连接电 炉1和冷却棒300,按照GB/T22427. 7 - 2008国家标准对于德国布拉本德淀粉粘度测试仪使 用的相关规定，对转桶2中样品的温度进行控制。
[0004] 淀粉结构的种类很多，不同结构的淀粉在粘度上的差异非常大，为了满足对于淀 粉粘度进行测量的要求，扭力矩传感器量程范围大，影响了扭力矩和粘度测量的准确性， 同时还要经常为了测量不同粘度的淀粉更换不同的扭力矩传感器，提高了淀粉粘度测试仪 的成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种淀粉粘度测试仪以及一种淀 粉粘度测量方法，其能在不更换扭力矩传感器的前提下，满足对于淀粉粘度测量准确性的 要求。
[0006] 实现上述目的的一种技术方案是：一种淀粉粘度测试仪，包括电炉、转桶，转子、步 进电机、扭力矩传感器、温度控制仪以及计算机，所述转桶置于所述电炉内，所述温度控制 仪连接所述电炉，控制所述转桶内样品的温度依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温 的状态，所述扭力矩传感器与所述步进电机同轴连接；
[0007] 所述转子包括转轴以及与位于所述转轴底端的搅拌桨，所述转子通过所述转轴， 与所述步进电机的底部可拆卸地同轴连接，所述搅拌桨上均布有若干个通孔；所述转子从 所述转桶的顶部伸入转桶，并可在所述转桶内旋转，在所述转子旋转的过程中，所述步进电 机受到与所述转桶内样品的粘度成正比，与所述搅拌桨的受力面积呈正比的扭力矩， 所述扭力矩传感器生成幅度与该扭力矩大小呈正比的电信号；
[0008] 所述计算机连接所述扭力矩传感器，以相同的时间间隔采集所述扭力矩传感器生 成的电信号，并将其转成数字信号后计算所述转桶内样品的粘度并记录。
[0009] 进一步的，所述电炉包括：风冷装置和加热装置，所述风冷装置和所述加热装置 分别连接所述温度控制仪，所述温度控制仪控制所述风冷装置和所述加热装置的功率。 [0010] 进一步的，所述扭力矩传感器与所述步进电机的底部同轴连接，所述转子的转轴 与所述扭力矩传感器的底部可拆卸地同轴连接。
[0011] 再进一步的，所述转子是通过位于所述转轴顶部的转头与所述扭力矩传感器的底 部可拆卸地同轴连接的。
[0012] 进一步的，所述搅拌桨的高度大于所述转桶高度的二分之一，而小于所述转桶高 度的三分之二。
[0013] 进一步的，所述搅拌桨上的通孔为在所述搅拌桨上从下至上，呈单列分布的若干 个圆形、正多边形或者平行四边形的通孔。
[0014] 进一步的，所述通孔为在所述搅拌桨上呈多列分布的若干个通孔。
[0015] 进一步的，所述步进电机和所述扭力矩传感器固定在一个升降装置上。
[0016] 本发明的另外一种方法是：一种淀粉粘度测量方法，包括下列步骤：
[0017] (1)根据转子的搅拌桨上通孔的通孔总面积和待测样品的粘度预测值，选择 合适的转子，安装在步进电机的底部上，将电炉与温度控制仪连接，计算机与扭力矩传感器 连接；
[0018] (2)在位于电炉的转桶内加入待测样品，使待测样品淹没所述搅拌桨，使所述搅拌 桨的底端与所述转桶底部之间的距离在1?1. 5mm之间；
[0019] (3)开启所述温度控制仪和所述扭力矩传感器，所述温度控制仪控制所述转桶内 样品的温度依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温的状态，所述扭力矩传感器生成幅 度与所述转桶内样品粘度成正比的电信号，所述计算机以相同的时间间隔采集所述扭力矩 传感器生成的电信号，并将其转成数字信号后计算所述转桶内样品的粘度并记录；
[0020] (4)所述计算机绘制所述转桶内样品的温度，以及所述转桶内样品的粘度随时间 变化的曲线。
[0021] 采用了本发明的一种淀粉粘度测试仪的技术方案，即通过为配备不同的转子，通 过在每种转子的搅拌桨上设置若干个通孔，每种转子上通孔的通孔总面积占搅拌桨单侧面 积的比例是不同的，根据扭力矩传感器的量程，选择合适转子的淀粉粘度测试仪的技术方 案。其技术效果是：能在不更换扭力矩传感器的前提下，保证对于淀粉粘度测量准确性的要 求。
[0022] 采用了本发明的一种淀粉粘度测量方法的技术方案，根据转子的搅拌桨上通孔的 通孔总面积和待测样品的粘度预测值，选择合适的转子，再进行淀粉粘度测量的淀粉 粘度测量方法的技术方案。其技术效果是：能在不更换扭力矩传感器的前提下，保证对于淀 粉粘度测量准确性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术明的一种淀粉粘度测试仪的结构示意图。
[0024] 图2为本发明的一种淀粉粘度测试仪的结构示意图。
[0025] 图3为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第一种转子的示意图。
[0026] 图4为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第二种转子的示意图。
[0027] 图5为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第三种转子的示意图。
[0028] 图6为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第四种转子的示意图。
[0029] 图7为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第五种转子的示意图。
[0030] 图8为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第六种转子的示意图。
[0031] 图9为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第七种转子的示意图。
[0032] 图10为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第八种转子的示意图。
[0033] 图11为本发明的一种淀粉粘度测试仪中第九种转子的示意图。
[0034] 图12为本发明的一种淀粉粘度测试仪中转桶内样品的温度和步进电机的扭力矩 随时间变化的曲线。
【具体实施方式】
[0035] 请参阅图2至图12,本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理 解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
[0036] 请参阅图2,本发明的一种淀粉粘度测试仪，包括电炉1、转桶2,转子3、步进电 机4、扭力矩传感器5、支架6、升降装置7、温度控制仪8和计算机9。步进电机4按照GB/ T22427. 7 - 2008国家标准对于德国布拉本德淀粉粘度测试仪使用的相关规定的转速运转。
[0037] 其中，电炉1置于支架6上，支架6的底部设有水平螺旋调节装置61，用于调节电 炉1与水平地面垂直。
[0038] 转桶2置于电炉1中，由于电炉1已调节与水平地面垂直，因此转桶2也是与水平 地面垂直的。
[0039] 电炉1内置风冷装置（图中未显示）和加热装置（图中未显示），风冷装置和加热 装置均连接温度控制仪。根据GB/T22427. 7 - 2008国家标准中有关使用德国布拉本德淀粉 粘度测试仪的要求设定好温度控制仪8的升温程序。温度控制仪8按事先设定好的升温程 序，控制加热装置和风冷装置的功率，转桶2内样品的温度，按照GB/T22427. 7 - 2008国家 标准的规定，依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温的状态。
[0040] 升降装置7与支架6相连，并与支架6垂直。步进电机4固定在升降装置7上，并 可随着升降装置7升降。扭力矩传感器5与步进电机4的底部同轴连接。
[0041] 转子3整体是由具有高抗扭转模量的不锈钢制成的中，以保证测量过程中转子3 不变形，保证淀粉粘度测量的重复性。转子3包括转轴31以及与位于转轴31底端的搅拌 桨32,转子3的转轴31与扭力矩传感器5的底部可拆卸地同轴连接，即转子3的转轴31通 过扭力矩传感器5与步进电机4的底部可拆卸地同轴连接。本实施例中，转子3的转轴31 是通过转轴31顶端的转头311与扭力矩传感器5的底部可拆卸地同轴连接的。
[0042] 转子3从转桶2的顶端伸入转桶2,并可在步进电机4的带动下，在转桶2内沿着 转桶2的中心轴旋转。即转子3、转桶2和电炉1是同轴的。通过升降装置7,调整转子3 的高度，使转桶2内的样品浸没转子3的搅拌桨32,同时搅拌桨32距离转桶2底壁的距离 在1?1. 5mm之间。
[0043] 本发明中最大的改进在于，在搅拌桨32上增加了若干个均匀分布的通孔321。由 于淀粉粘度进行测量过程中，搅拌桨32受到了转桶2内样品给予其的剪切力的作用。在该 剪切力的作用下，步进电机4产生扭力矩。该扭力矩与搅拌桨32对于剪切力的受力面积S @和转桶2内样品的粘度，以及步进电机4的转速均呈正比。扭力矩传感器5测量步进电 机4产生的扭力矩，并产生幅度和扭力矩的大小呈正比的电信号。
[0044] 搅拌桨32对于该剪切力的受力面积为搅拌桨32的单侧面积S与通孔321的 通孔总面积之差。搅拌桨32的单侧面积S即搅拌桨32底边长d与搅拌桨32高度h 的乘积。搅拌桨32对于该剪切力的受力面积的公式可表示为：
[0045] S受力=S-S通孔=dXh_S通孔
【权利要求】
1. 一种淀粉粘度测试仪，包括电炉、转桶，转子、步进电机、扭力矩传感器、温度控制仪 以及计算机，所述转桶置于所述电炉内，所述温度控制仪连接所述电炉，控制所述转桶内样 品的温度依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温的状态，所述扭力矩传感器与所述步 进电机同轴连接，其特征在于： 所述转子包括转轴以及与位于所述转轴底端的搅拌桨，所述转子通过所述转轴，与所 述步进电机的底部可拆卸地同轴连接，所述搅拌桨上均布有若干个通孔；所述转子从所述 转桶的顶部伸入转桶，并可在所述转桶内旋转，在所述转子旋转的过程中，所述步进电机受 到与所述转桶内样品的粘度成正比，与所述搅拌桨的受力面积呈正比的扭力矩，所述 扭力矩传感器生成幅度与该扭力矩大小呈正比的电信号； 所述计算机连接所述扭力矩传感器，以相同的时间间隔采集所述扭力矩传感器生成的 电信号，并将其转成数字信号后计算所述转桶内样品的粘度并记录。
2. 根据权利要求1所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述电炉包括：风冷装 置和加热装置，所述风冷装置和所述加热装置分别连接所述温度控制仪，所述温度控制仪 控制所述风冷装置和所述加热装置的功率。
3. 根据权利要求1所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述扭力矩传感器与所 述步进电机的底部同轴连接，所述转子的转轴与所述扭力矩传感器的底部可拆卸地同轴连 接。
4. 根据权利要求3所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述转子是通过位于所 述转轴顶部的转头与所述扭力矩传感器的底部可拆卸地同轴连接的。
5. 根据权利要求1所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述搅拌桨的高度大于 所述转桶高度的二分之一，而小于所述转桶高度的三分之二。
6. 根据权利要求1?5中任意一项所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述搅 拌桨上的通孔为在所述搅拌桨上从下至上，呈单列分布的若干个圆形、正多边形或者平行 四边形的通孔。
7. 根据权利要求1?5中任意一项所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述通 孔为在所述搅拌桨上呈多列分布的若干个通孔。
8. 根据权利要求1所述的一种淀粉粘度测试仪，其特征在于：所述步进电机和所述扭 力矩传感器固定在一个升降装置上。
9. 一种淀粉粘度测量方法，包括下列步骤： (1) 根据转子的搅拌桨上通孔的通孔总面积和待测样品的粘度预测值，选择合适 的转子，安装在步进电机的底部上，将电炉与温度控制仪连接，计算机与扭力矩传感器连 接； (2) 在位于电炉的转桶内加入待测样品，使待测样品淹没所述搅拌桨，使所述搅拌桨的 底端与所述转桶底部之间的距离在1?1. 5mm之间； (3) 开启所述温度控制仪和所述扭力矩传感器，所述温度控制仪控制所述转桶内样品 的温度依次处于匀速上升、恒温、匀速下降和再恒温的状态，所述扭力矩传感器生成幅度与 所述转桶内样品粘度成正比的电信号，所述计算机以相同的时间间隔采集所述扭力矩传感 器生成的电信号，并将其转成数字信号后计算所述转桶内样品的粘度并记录； ⑷所述计算机绘制所述转桶内样品的温度，以及所述转桶内样品的粘度随时间变化 的曲线。
【文档编号】G01N11/14GK104048900SQ201410280162
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】陈宇田 申请人:上海方瑞仪器有限公司