Jeżeli kiedykolwiek potrząsali Państwo butelką keczupu w celu wydostania go z butelki, to właśnie był to eksperyment z reologią. Reologia jest nauką o przepływie materiałów, analizującą wiele elementów wpływających na ich lepkość. Potrząsanie keczupem wykorzystuje jeden z tych elementów: zmniejszenie lepkości cieczy wraz ze wzrostem sił ścinania. Proces ten redukuje oporność na płynięcie lub lepkość cieczy poprzez rozdzielenie warstw cieczy i powoduje nagłe jej płynięcie.

Jeśli chcą otrzymać Państwo keczup doskonały, to reologia staje się istotną kwestią. Jednak wykonywanie pomiarów w fabryce keczupu może być trudne, a w rezultacie pokonanie problemów występujących przy jego produkcji nie jest łatwe. Niemniej jednak Julia Rees, Will Zimmerman oraz Hemaka Bandulasena z Uniwersytetu Sheffield w Wielkiej Brytanii przychodzą z pomocą. Wynaleźli oni niewielkie i tanie urządzenie, które – w połączeniu z dozą matematyki – może dokonywać pomiaru fenomenu zmiany lepkości, jakim są siły ścinania. Ponadto pomiar może być dokonywany w trakcie procesu, bez konieczności pobierania próbek do laboratorium. Jeżeli produkowany w fabryce sos nie posiada wymaganej lepkości, to może to być natychmiast wykryte.

Nadmieniony wyżej nowy reometr – opisany w najnowszym wydaniu Measurement Science and Technology- wyposażony jest w przewód, przez który przechodzi keczup (lub inna substancja będąca przedmiotem zainteresowania). Przewód ten posiada zagięcie, a gdy przepływa przez nie ciecz następuje zmiana jej prędkości przepływu, ciśnienia oraz sił ścinania,  pozwalając na odkrycie jej tajników reologicznych. Zmiany, o których mowa są odwzorowywane przy pomocy metody PIV, polegającej na przesiewaniu drobniutkich cząsteczek cieczy i obserwowaniu ich zachowania z udziałem kamery cyfrowej.

Metoda dzięki zastosowaniu nowoczesnej technologii nie stanowi dużego problemu – istotną kwestią jest interpretacja zbadanego zjawiska. Dr Rees, dr Zimmerman oraz dr Bandulasena  (a raczej ich sprzęt komputerowy) stosują równania opisujące proces reologii w stosunku do obserwowanego zachowania, a następnie rozpatrują możliwości w celu określenia jakie połączenia cech reologicznych mogłyby na nie wpłynąć. To z kolei ukazuje prawdopodobne cechy fizyczne cieczy, również te, które nie są jednoznacznie oczywiste i pokazuje czy są one zgodne z założoną specyfikacją.

 Wydaje się, że wyżej opisana metoda działa. Jak do tej pory wyniki eksperymentów obejmujących testy substancji takich jak keczup, czy majonez, pokrywały się z tymi otrzymywanymi w laboratoriach wydziałów chemicznych uniwersytetów przy użyciu konwencjonalnego wyposażenia. Ponadto, jeżeli nowe urządzenie zostałoby wdrożone w prawdziwym zakładzie produkcyjnym, to zawsze mielibyśmy do czynienia z tą samą substancją. Wtedy nie byłoby potrzeby tworzenia ogólnych algorytmów do obliczeń, a analiza tego co się dzieje mogłaby się odbywać przy pomocy prostego procesora wmontowanego w reometr.

Zastosowanie tej techniki nie ogranicza się jedynie do przemysłu. Jeden reometr wykonany przez trzech naukowców został wyposażony w przewód mający średnicę ludzkiego włosa. To przyciągnęło uwagę biologów badających takie substancje ciekłe, jak krew i limfa. Naukowcy poszukują obecnie partnerów biznesowych dla przeprowadzenia dalszych testów.

Przedstawiony wynalazek pomimo wszystkich zalet nie jest jeszcze nam w stanie zaoferować możliwości wydostania z butelki ostatniej kropli keczupu.

Źródło: „The Economist” 03.12.2011