バイオポリマーリアクターにおける高粘性塑性流体中の気泡分散状態の測定法

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1測定対象流体のレオロジー測定 気泡を分散させる対象流体としてニュートン流体と考えられるグリセリン、水飴水溶液、擬塑性流体であるヒドロキシエチルセルロース水溶液、あるいは上記の試料にガラスビーズ、又は炭酸カルシウムを加えた塑性流体と考えられる試料について、初期降伏応力、塑性粘度等の測定を行い、レオロジー特性を得た。2気泡分散槽、及び測定系の作成 気泡分散槽は200mm、400mm円筒平底槽としバッフル着脱が可能なものを作成した。また、気泡分散翼は翼径が槽径の1/2ラシュトンタービン翼を作成し使用した。測定系については検出部の高分解能化、分解槽内で気泡を捕らえる、吸引プローブの先端形状に関する種々の検討を行った。その結果、分散能については、20μlの微細な気泡まで測定が可能となった。また、プローブの先端形状に関しては直径16mmのロ-ト形状のものが気泡を合一、分裂させずに測定できることを明らかにした。高粘性塑性流体中の気泡分散状態の測定 上記(1)の項で述べた試料中の気泡分散状態の測定を行った。測定は吸引プローブを分散槽内でトラバースし、槽内の数カ所の測定で500個〜1000個の気泡の球相当径分布を得た。その結果、擬塑性、及び塑性流体中ではニュートン流体に比較して、槽内全域において球相当径が小さい気泡が分散していることを明らかにした。これは、擬塑性、及び塑性流体中では、翼近傍の見かけ粘度が小さい領域で、球相当径の小さい気泡が発生し、その気泡が翼から離れた見かけ粘度の大きい領域でも、合一することなく保存されるためと考えられる。上記のように、本研究により高粘性流体中の気泡分散状態の迅速かつ詳細な測定法が確立された。