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kosesajten als Aminostickstoff vorliegt und dafi dieser Aminostickstoff zurn Teil durch Aktivkohle entfernt wird, wenn auch nicht so leicht wie Eiweipstickstoff.

Re'sumd O n a applique' avec succi.s aux jus de sirop de glucose

une me'thode colorimdtripue simple et i,apide permettan t la de'termination de l'amino-azote. Cette me'thode fu t de'crite pour la premidre fo is par OTTO FOLIS qui l'avait applique'e h la ddtermination d e l'azote du sang. E l k fut compare'e ci la me'thode modifie'e de HARRAL- V A X S L I ~ K E , qui a de'jh, CtC de'crite. On a trouve' qu'en ge'ne'rale elle donnait des valeurs le'qkrement infe'rieures. I1 est tout de mBme indique' d'utiliser cette mdthode u cause de sa vitesse et de sa reproductibilite' duns tous les cas oic l'on doit faire un grand nombre de ddterminations.

Unr se'rie d'kchantillons de sirops de glucose non raffi- ne's contenant 40°//0 de matihres solides fut traitde avec

difje'rentes quantitds de charbon actif pour pouvoir de'terminer l'ef ficacitd de la se'paration d'azote. Les re'- sultats montrent qu'environ la moitie' de l'azote pre'sent dans les sirops de glucose s'y trouve sous forme d'arnino- azote. Cet amino-azote est klimine' partiellement par le charbon actif, naais toutefois l'dlintination ne se fait pas aussi facilement que dans le cas de l'azote des albuminrs.

(1) SCALLET, B. L.: Analytic. Chem. 20 (1948), 353. (2) FOLIL, 0.: J. biol. Chem. 51 (1922), 377. (3) Standard Analytical Methods of the Member Companies

of the CornIndustries Research Foundation, Inc.,Washing- ton, D. C., Method E-52 (1952).

Literature CitPd

(4) D-?KIN, H. D.: Z. physiol. Chem. 130 (1923), 159.

Address of the Author: Barrett L. Scallet, Associate Director, Central Research Dept., c/o Anheuser- Busch, Inc. , St. Louis 18, Mo. ( U S A ) .

(Arrived: 19. 11. 1962)

Die Hydratation der Starke V I I . Die Auswi rkung d e r E n t w a s s e r u n g von S t a r k e au f d a s rheologische V e r h a l t e n i h r e r Dispers ionen

Von F. SCHIERBAUM und K. TAUFEL, Potsdam-Rehbrucke

1. Einleitung

Technisch findet Starke vorwiegend in Form von Kleistern, Gelen und Pasten Verwendung. Ihre Chs- rakterisierung lauft damit bevorzugt auf die Ermitt- lung rheologischer Eigenschaften hinaus, fur die - ihrer Bedeutung und Schwierigkeit entsprechend - eine Vielzahl von Untersuchungsverfahren und MeB- geraten vorgeschlagen wurden und angewendct wer- den ( 1 ). Im Rahmen der bestehenden Problematik, die an Starke infolge Wasserentzugs oder Hitzeein- wirkungen erfolgten Veranderungen in den kolloid- chemischen Eigenschaften nachzuweisen ( 2 ) , wurde zur Untersuchung der rheologischen Eigenschaften der verwendeten Starkepraparate die Methodik der Vis- cositatsmessung in dem von F, HOPPLER entwickelten Kugelfallviscosimeter herangezogen. Mittels dieses Gerates mifit man bekanntlich &e Fallzeit, die eine ge- normte MeBkugel in der Starkedispersion bei kon- stanter Temperatur zwischen 2 Marken des nm 10 Grad gegen die Vertikale geneigten - ebenfalls streng ge- normten - zylindrischen MeBrohres benotigt (3). Ne- ben der Anwendung bei Dextrinen (4) ist dieses Gerat insbesondere von 0. WOLFF (5, 6) und M. BARTHEL (7) fur die Starkecharakterisierung eingesetzt worden. Unabdingbare Voraussetzung fur diese Versuche ist, wie erklarlich, die Aufstellung einer genormten Ar- beitsvorschrift vor allem hinsichtlich Bereitung des Kleisters und der Messung. DaB mit verschiedenen Hoppler-Viscosimetern an Starkedispersionen repro- duzierbare Ergebnisse nicht erhalten werden, fuhrt M. U L M ~ N ~ L (8) zur Ablehnung des Gerates. Die gleich- falls beschriebene Ubereinstimmung der MeBwerte bei Zuckerlosungen in verschiedenen Viscosimctern zeigt demgegenuber an, daB die Hauptschwierigkeiten der Starkerheologie weniger auf der apparativcn

als auf der Seite der Kleisterzubereitung zu suchen sind.

Aus diesem Grunde werden die vorgesehenen Unter- suchungen nicht iiur an den im siedendeii wasserigen Milieu verkleist'erten Starken vorgenoinmen , sondern auch nach Dispersion in 1-n Natronlauge bei Zimmer- temperatur. Bei dieser Form der Verkleisterung sollen die durch unt'erschiedliche mechanische und ther- mische Einflusse moglichen Strukturunterschiede des Kleisters bei verschiedenen Ansat'zen infolge der voll- standigen Auflosung der Starke weitgehend verinieden werden (9). Dabei darf allerdings nicht ubersehen wer- den, daB in einigen Fallen bei alkalischen Dispersionen t>hermisch vorbehandelter St8arke im Gegensatz zu den wasserigen Kleistern ein Anstieg der Viscositat bcobach- tet wurde (10, 11, 12).

2. Methodik Zur Untersuchung gelangten wiederum die schon friiher an-

gewandten, im Trockenschrank getrockneten bzw. im Vs- kuum bei Zimmertemperatur entwisserten Muster von Kar- toffel-, Weizen-, Mais- und Reisstarke (13, 14, 15).

2.1. Verkleisterung in siedendem Wasser

Es wurde nach der von 0. WOLFF angegebenen Methodik verfahren (5).

2.2. Verkleisterung in 1-n Natriumhydroxyd bei Zimmertemperatur

1,5 g (ber. auf Tr.-Masse) Rtarke werden im hohen 400 ml Becherglas mit 125 ml dest. Wasser zu einer Suspension ver- riihrt und anschlieflend unter standigem Riihren innerhalb von 2 min mit 125 ml einer 2,O-n h'atronlauge vermischt. Die Verkleisterung erfolgt ohne Klumpenbildung zu einer schwach opaleszierenden, homogenen Fliissigkeit. Die Dis- persion bleibt bis zum Einfiillen in das Viscosimeter 15 min unter gelegentlichem Umriihren stehen.

Kr. 2 / 15. Jahrg. D I E S T A R K E 53

4 - 3 - 2 - 1 .

2.3. Viscositatswtessung

Zur Verfiigung stand das Hoppler-Viscosimeter, Model1 CH mit einer Fallstrecke der MeBkugel von 50 mm. Die Pallzeit wird bei konstanter Temperatur (20 f 0, l "C) mit der Stoppuhr auf 0,05 sec genau ermittelt. Vor der Messung der Fallzeit werden die Starkedispersionen mitsamt MeBkugel im Fallrohr 15 min teniperiert. Die ersten 2-3 Ergebnisse werden - besonders bei den hitzeverkleisterten Proben - nicht beriicksichtigt, weil sie erfahrungsgemaS von den fol- genden abweichen. Aus fiinf aufeinander folgenden Einzel- messungen wird der Mittelwert gebildet ; die Streuung der Einzelwerte innerhalb einer Versuchsserie betragt & 5 s bei den hitzeverkleisterten, 5 2 s bei den alkalisch dispergierten Proben. Samtliche Bestimmungen werden mit weiteren Kleisterproben des gleichen Ansatzes einmal, in Zweifels- fallen zweimal wiederholt. Die Streuung zwischen mehreren MeSreihen kann bei den hitzeverkleisterten Proben bis zu loo/, ansteigen; bei den alkalisch dispergierten Proben be- tragt sie hochstens 5 O / , . Das Piltrieren der Starkekleister durch eine Jenaer G 3-Fritte zur Erhohung der Homogenitat hat keine fur die Auswertung giinstigeren Resultate erbracht.

2.4. Berechnung Es handelt sich hier um Vergleichsmessungen; deshalb

wird von der Angabe in Centipoise abgesehen und nur die ,,relative Viscositat" als Quotient aus den Durchlaufzeiten der Starkekleister und des dest. Wassers bzw. der 1 n-Natron- lauge errechnet. Diese ,,relative Viscositat" (vrei) unter- scheidet, sick von den Werten in cP erst in der zweiten Dezi- male, die infolge der groBen Streuung ohnehin unsicher ist.

' '. + l h b 140°C

t l h b 1 8 0 " C c lhb.160"C

** * '--* i e

3. Ergebnisse 3.1. Die Beeinflussung der relativen Viscositat durch

Trocknung bzw. Entwasserung Die Abbildungen 1 - 4 bringen die Abhangigkeit der

relativen Viscositat von dem nach der Entwasserung verbleibenden Wassergehalt zum Ausdruck. Fur alle vier untersuchten Starkearten gilt dabei grundsatzlich die Feststellung, daB erst im letzten Stadium der Ent- wasserung, also mit dein Entzug der sehr fest gebunde- nen Wasseranteile bzw. der Einwirkung hoherer Tem- peraturen, ein Absinken der Viscositat festzustellen ist. Ein eindeutiger Anstieg der Zahigkeit als Folge einer Erhitzung der Starke (lo, 11, 12) konnte bei keincin der untersuchten Starkemuster iestgestellt, werden. Auch die alkalische Verkleisterung bei Zimmertem- peratur ergab ill diesem Fallc kein abweichendes Ver- halten.

Der EinfluB verschiedener Trocknungsarten kommt in den Kurven fur die Viscositatsabhangigkeit vom Wassergehalt nur in geringem Malje zum Ausdruck. Anwendung von Vakuum bei Zimmertemperatur so- wie Trocknung im Trockenschrank sind uber einen groBen Entwasserungsbereich ohne Eiiiflulj auf die relative Viscositat. l m Bereich abnehmender Viscosi- taten ist dagegen nur der HitzeeinfluB im Verhalten der Starke eindeutig nachzuweisen.DieViscositatsabnahme, die die bei Zimmertemperatur getrockneten Proben in

Die Viscositat verschiedener Handelsstarken nach unterschiedlicher Vortrocknung

t lh b 160°C - l h b 780°C

30 25 20 15 10 5 0 --%HZ0

Abb. 1. Kartoffelstarke.

n) nach Verkleisterung in sicdendcm Wasscr;

Abb. 3. Maisstarke.

? re/ 1 I

0 Trocknung in1 Vakntim bei ZimmrrtPmperatllr; x Trockniiirg im H c i B l n f t t r o c k ~ ~ ~ ~ ~ c h r : l ~ ~ k

3

D I E S T A R K E Nr. 2 / 1963 _ _ 54

~~

einigen Fallen im Bereich niedriger Wassergehalte zei- gen, sind dagegen infolge der relativ breiten Fehler- grenze mit zu groaer Unsicherheit behaftet, um mit Sicherheit daraus ableiten zu konnen, daB auch Was- serentzug ohne gleichzeitige Hitzeeinwirkung sich auf die Ergiebigkeit der Kleister auswirkt . Sehr eindeutig kommt dagegen bei allen untersuchten Starkearten und unabhangig von der Verkleisterungsart der Ein- fluB von Rosttemperaturen zum Ausdruck. Der stiirkste Viscositatsabfall tritt aber erst nach vollstandiger Entwasserung und bei Temperaturen von 160-- 180 "C ein. Selbst nach 140 "C-Trocknung zeigt nur die Kar- toff elstarke einen eindeutigen Viscositatsabfall, wah- rend die Getreidestarken sich als auBerst resistent gegen Warmeeinwirkung erweisen.

3.2. Die Abhangigkeit der nachweisbaren Viscositats- veranderungen von der Verkleisterungsart der Starke

Vergleicht man die Viscosittitsabhangigkeit der vier Starkearten vom Wassergehalt nach alkalischer bzw. Hitzeverkleisterung, so zeigt sich, daB beide Verklei- sterungsarten das Verhalten der Starken in unter- schiedlichem MaBe wiedergeben . Die starkste Ab- hangigkeit vom Entwasserungsgrad zeigt bei den hitzeverkleisterten Proben die Kartoffelstarke (Abb. 1 a). Dabei ist unterhalb von loo/, Wasser bei Beriick- sichtigung der Streuung eine eindeutige Abnahnie der MeBwerte zu konstatieren. Dieser kritische Wert, bei dem die Entwasserung der Starke sich auf die im Hoppler-Viscosimeter gemessene relative Viscositat auszuwirken beginnt, konnte bei parallelen Unter- suchungen an nativer sowie anderen Handelsstarken ebenfalls nachgewiesen werden. Die ubereinstimmung mit d e n Kurvenverlauf in den Abbildungen 1 a und b ist dabei so groB, daB auf eine Wiedergabe verzichtet werden kann. Die MeBkurven der in siedendem Wasser verkleisterten Getreidestarken unterscheiden sich zwar recht erheblich von denen der Kartoffelstarke, untereinander aber sind sie praktisch gleich (Abb. 2 a bis 4 aj. Dies gilt sogar fur die Zahlenwerte der rela- tiven Viscositat, die bei dem zur Abszisse parallelen Teil der Kurve im Mittelwert erst innerhalb der 2 . Dezimale differieren. In allen Fallen liegt wie zu er- warten war - die Viscositat der Getreidestarken er- heblich tiefer als bei den Kartoff elstarken ; der wich- tjigste Unterschied durfte aber in der relativen Un- beeinfldbarkeit der Kleistereigenschaften gegen die Einfliisse der vorangegangenen Entwasserung zu suchen scin. Praktisch erst mit dem Entzug des letzten Prozents Feuchtigkeit wird eine Abnahme der Ztihig- keit des Kleisters merklich. In dem dazu angewendeten Temperat'urbereich der Trocknung ist jedoch einc Trennung der Entwgsserung von der Hitzeeinwirkung (14) nicht mehr moglich. GroWer sind die Unterschiede in den Kurven fur die einzelnen Starkearten nach alkn- lischer Verkleisterung bei Zimmertemperatur. (Abb. 1 h-4 b). Wesentlich ist dabei, daB der Abfall der Viscositat bei allen 4 Starkearten etwa bei gleichem Wassergehalt nach der Trocknung merklich wird. Im Vergleich zu den hitzeverkleisterten Proben wird je- doch der Beginn der Viscositatsabnahme bei den Ge- treidestarken zu hoheren, bei der Kartoffelstarke zu niedrigeren Wassergehalten verschoben. Diese Ver- schiebung betrifft, auch die Zahlenwerte der Mittel-

wertkurve. In der GroBe der ViscositBt ergibt sich dabei die Reihenfolge Kartoffel- > Weizen- = Mais- > Reisstarke und somit auch eine geringe Differenzierung innerhalb der Getreidestarken.

4 . Diskussion der Ergebnisse Aus den durchge fuhrten Untersuchungen laat sich

eine eindeutige Abhiingigkeit der relativen Viscositat von der Hydratation der Starke nicht ableiten. Die festgestellten Einflusse diirften vorwiegend auf die Warmewirkung bei der Entwasserung und nur zu einem geringen Teil auf den Wasserentzug zuriick- zufiihren sein. In diesem Punkt ergibt sich eine uber- einstimrnung mit den unter anderen experimentellen Voraussetzungen getrotfenen Feststellungen von 0. WOLFP (5,6) sowie von P. E. MEISS und Mitarb. (16). Das Durchlaufen der Hydratationsstufen von 200/, bei Kartoffel- sowie 12- 140/, bei Getreidestarken (17) ist somit ohne EinfluB auf die Viscositiit der Proben. Hin- sichtlich der Empfindlichkeit gegenuber starkerer Ent- wiisserung besteht ubereinstimmung mit den Ergeb- nissen anderer Charakterisierungsverfahren (13, 14, 15). Es zeigt sich namlich auch hier, daB die Kar- toffelstarke im Vergleich mit den untereinander sich gleich verhaltenden Getreidestarken die groBte Ver- anderlichkeit ihrer Eigenschaften in Abhangigkeit vom Entwasserungsgrad aufweist, wobei die ,,kritische" Grenze fur Kartoffelstarke - iihnlich wie bei der Quellungstemperatur (15) - um etwa loo/, Wasser und fur die Getreidestarken unterhalb von 5 0 / , liegt.

Zu den hier beschriebenen Untersuchungen ist zu bemerken, daB die Messung der relativen Viscositat nach Verkleisterung der StBrke in siedendeni Wasser oder in Alkali bei Zimmertemperatur immer nur ein- zelne - wenn auch charakteristische - Punkte des Verhaltens der Stiirkekleister zum Ausdruck bringt. Eine vollstandige und luckenlose Erfassung dieses Ver- haltens ist nur durch Aufnahme einer Verkleisterungs- charakteristik im Viscographen moglich. Wie bei allen rheologischen Untersuchungen an Starkedispersionen ist bei der Einschatzung der vorliegenden Ergebnisse zu berucksichtigen, dalj die Empfindlichkeit der An- zeige von erfolgten Veranderungen von der GroBe der relativen Viscositat abhangig ist. Diese wiederum ist Ausdruck des Dispersitatszustandes dcr Stiirkebe- standteile und daher v on der Verkleisterungsmethode weitgehend abhangig. Wie aus einem Vergleich der Werte fur alkalische und Hitzeverkleisterung hervor- geht, ist beim Dispergieren der Getreidestarken die Wirkung des siedenden Wassers fur eine vollstandige Verkleisterung nicht ausreichend. Die Viscositatswerte sind daher niedrig und lassen keinerlei Unterschiede zwischen den drei Starken erkennen. Durch Alkali erfolgt dagegen eine weitergehende Dispersion unter Ausbildung von hoherviscosen Kleistern . Damit zu- gleich werden auch Unterschiede zwischen diesen drei Starkearten erkennbar, und durch den Entwiisse- rungsvorgang verursachte Schadigungen der Starke- substanz werden durch die Viscositatswerte zum Aus- druck gebracht. Den umgekehrten Fall finden wir bei der Kartoff elstarke, wo die niedrigere Viscositat der alkalischen Kleister auch die erfolgten Veranderungen in geringerem MaB zum Ausdruck bringt als die hbhe- ren relativen Viscositaten der hitzeverkleisterten Proben. Es ist daher zu erwarten, daB Verkleisterungs-

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verfahren, welche zu einer maximalen Aufquellung der Starkekorner ohne Desintegration der gequollenen Partikel fuhren - wie z. B. die von H. WEGNER und S. WINKLER vorgeschlagenen (18) - eine wesentlich empfindlichere Anzeige von Veranderungen der Starke gestatten. Die gleichzeitig mit der Zunahme der Emp- findlichkeit sich vergroBernde Streuung der MeBwerte, die einc Folge der auBerordentlichen Instabilitat der- artiger Starkedispersionen ist, schrankt jedoch die Aussagekraft der dabei zu erzielenden Untersuchungs- crgebnisse ein.

Fiir gewissenhafte experimentelle Mitarbeit sei Frl. Crr . MOTHS Dank gesagt.

Zusammenfassung 1. Aus Kartoffel-, Weizen-, Mais- und Reisstarke wur- den durch fortschreitenden Wasserentzug in der Hitze bzw. im Vakuum bei Zimmertem peratur Praparate verschiedenen Wassergehaltes hergestellt und nach Dispersion in Wasser bzw. Alkali auf ihr rheologisches Verhaken geprii ft.

2. I n Abhangigkeit von dem nach der Trocknung ver- bliebenen Wassergehalt findet mit fortschreitender Entwasserung eine Abnahme der im Kugelfall-Viscosi- meter gemessenen Viscositat statt.

3. Diese Abnahme betrifft die Kartoffelstarko bei Wassergehalten unter loo/ , ; bei den drei gepruften Getreidest.arken wird sie unterhalb von 501, merklich, also erst beim Entzug der letzten - sehr fest gebun- denen - Wasseranteile.

4. Ein eindeutiger Nachweis, ob der festgestellte Vis- cositatsabfall ausschlieBlich durch Hydratationsver- anderung, durch Warmeeinwirkung oder beide Falr- toren gleichzeitig verursacht wird, konnte aus den experimentellen Ergebnissen nicht erbracht werden. 5 . Ein sicherer Zusammenhang zwischen dem Abfall der relativen Viscositat und der Intensitat der Warme- wirkung besteht bei Temperaturen iiber 1 4 O O C im Rereich des thermischen Abbaues.

6 . Dic Empfindlichkeit der Anzeige erfolgter Ver- anderungen ist vom Dispersionszustand der Starke und somit vom Verkleisterungsverfahren abhangig.

Summary

1. Preparations of different water content were produced from potato, wheat, comb ar~d rice starch by progressive dehydration in heat or in vacuum at room temperature. After dispersion in water or alkali they have been examined as to their rheological nature.

2. I n dependence on the water content which remains after drying, a decrease of viscosity which is measured in the ball fall viscosimeter takes place in the course of progressive deh ydrat ion.

3. This decrease concerns potato starch at a water con- tent lower than 10°/,; for the 3 cereal starches examined, the decrease is observed below 5Q/, , i. e. only during dehydration of the last water which i s very firmly bound.

4. A clear proof whether the ascertained decrease of vis- cosity is exclusively caused by variation of the hydra- tion or by Ihe effect of heat or by both factors at the

3 *

same time, could not be found by means of the experi- mental results.

5 . A definite connection exists between the decrease of relative viscosity and the intensity of the heat effect at temperatures above 140 "C in the sector of thermal destruction.

6. The sensitivity of the indication as to changes which occurred depends upon the state of dispersion of th,e starch and thus upon the procedure of gelatinization.

Re'sumt

1. E n partant de l'amidon des pommes de terre, de blk, de m i s et de riz on a pre'pare' par de'hydratation par- tielle a tempdrature dleve'e, respectivement dans le vide it tempe'rature ambiante, des produits ayant diffdrentes teneurs en eau et on a dtudie' leur comporte- ment rhdologique aprds une dispersion dans l'eau ou dans des bases.

2. I1 se produit une diminution de la viscosite' (mesurde dans un viscosimbtre h billes tombantes) quand la dkhydratation augemente. Cette diminution est une fonction de la teneur en eau du produit obtenu aprh le sdchage.

3. La diminution a lieu chex l'amidon des pommes de terre pour un pourcentage de la teneur en eau infe'rieur b lOo/,, dans le cas des trois sortes d'amidon de ble' analysdes elle devient sensible pour un pourcentage inldrieur b 50/ , , c'est a dire seulement aprds l'extrac- tion des derniers restes d'eau fortement lie's.

4. Les rdsultats expirimentaux n'ont pas permis de conclure d'une maniere certaine s i la diminution de la viscosite' e'tait due it un changement de I'dtat d'hy- dratation, 6 un effet thermique ou iL une combinaison simultande de ces deux facteurs.

5 . Bans le domaine d'une ddgradation thermique effec- tue'e it des tempdratures supdrieures b 140 "C il existe certainement une relation entre la diminution de la viscositd relative et l'intensitd de l'ef fet thermique.

6. La sensibilitd avec laquelle on peut de'decter un chan- gement intervenu, ddpend du ddgre' d e dispersion de I'amidon et de ce fait d u proce'de' employe' pour la glutinu,tion.

Literaturnachweis

(1 j Zusammenfassende Darstellung der wichtigen Unt.er- suchungsmethoden in R. W. KERR: Chemistry and industry of starch, New York, 1950 S. 115- 143.

(2) SCIIIERBAUM, F. und K. TAUFRL: Emahrungsforschung 7 (1962), 649

(3) HBPPLER, F.: Chemiker-Ztg. 57 (1933), 62. z. t e c h . Physik 14 (1933), 165.

(4) HOPPLER, F.: Gelatine, Leim, Klebstoffe 1 (1933), 5.

( 5 ) WOLFF, 0.: Starke 1 (1949), 139.

(6) WOLFF, 0.: Starke 2 (1950), 115.

(7) BARTHEL, M.: Starke 3 (1951), 278.

(8) ULMAXN, M.: Starke 5 (1953), 307.

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SCHIERBAUM, F.? K. TAZII..E:L und M. UI~MANN : StLrke 14 (1962), 161.

(18) WICGNER, H. nnd S. WINKI.ER: Starke 6 (1954), 187.

Ansehrift der Autoren: Prof. Ur. Dr. h. c. K. Taufel und D,r. F . Schierbaum, Deutsche Akademie der Wissenschaften z u Berlin, Institut f u r Ernahrung, Potsdam,- Rehbriicke, Arthur- Scheunert- Allee 114- 116.

(Ein,gegangen,: 26.10.1962)

Allgemeine Grundlagen der Rheologie*) Von R. KOHLER, Dusseldorf**)

l . Beariff der Rheoloaie Wenn man die Schubspannung mit z und tlas Ge- 0 d d

Das Arbeitsgebiet der Rheologie it die cxperimen- telle und t,heoretische Behandlung aller derjenigen E ~ - srheinungen, die bei Einwirkung scherend *irkender Krafte auf irgendwelche Stoffe zu beobachten sind und zu einer crheblichen Deformation fuhren. Die Rheolo- gie betrachtet ihre Stoffsysteme als Kontinua. Ein

kularen Aufbau, wie etwa eine viskosimetrische Be- stimmung eines Molekulargewichtes eines makromole- kularen Stoffes nach der Formel von STAUDINGER, I I /

fallt demgemaI3 zunachst nicht in das Arbeitsgebiet der Rheologie. Dagegen sind alle jene merkwurdigen FlieRvorgange von Systemen aus makromolekularen Stoffen und irgendwelchen Losungsmitteln ein bevor- zugtes Arbeitsgebiet, rheologischer Forschung. Ihre Die Einheit der Viskositat, die dann gcgeben ist, Bedeutung fur die Anwendung der Losungen, Pasten wenn t und D in Einheiten des CGS-Systems 1 sind, oder Kleister von Starke liegt auf der Hand. Es sol1 nennt man zu Ehren des franzosischen Physikers lediglich ein Dberblick uber einige makroskopisch be- POISEUILLE 1 Poise. Zufallig hat Wasser bei 20" C fast obachtbare Erscheinungen gegeben werden, wobei im genau die Viskositat von 0,Ol Poise = 1 Centipoise. Mittelpunkt der Betrachtungen die je nach den FlieB- Man gibt deswegen meist Viskositaten in Centipoise an. bedingungen veranderliche Viskositat der Stoffsysteme Voraussetzung fur die Gultigkeit dieser Betrachtung stehen wird. ist die , Jaminare Stromung", bei der die Flussigkeits-

schichten sich ohne Storung nebeneinander bewegen. 2. Verhalten Newton'scher Fliissigkeiten Bei hohen Geschwindigkeiten besteht eine andere Form der Stromung mit Wirbelbildung, die man als Eine Betrachtung deer Rheologie der oben genannten

Stoffsysteme geht zweckmaBig a,us von dem Verhalten ,,turbulente Striimung,, bezeichnet. Diese interessiert normaler Fliissigkeiten, wie etwa Wasser oder Glycerin. uns hier nicht. &fan bezeichnet derartige Flussigkeiten als Newton'- kann man leicht auf das FlieBen

eincr Flussigkeit in einer Kapillaren anwenden. ES er- sche Fliissigkeiten. Denkt man sich cine derartige Fliissigkeit auf einer gibt sich dabei, daIj die Geschwindigkeit vom Wert ebenen Unterlage ruhend, und la& man auf die oberste an den der Kapillare entsprechend einer Fliissigkeitsschicht eine Kraft parallel zur Unterlagc Parabel auf einerl Maximalwert in der Mitte ansteigt,

wahrend das Geschwindigkeitsgefiille D wie die Xchub- einwirken, SO wird tlieser eine gewisse Geschwindigkeit li erteilt, die in Richtung auf die Unterlage proportio- span,nung vom Wert in der Mitte der Kapillare bis nal dem Abstancl x bis auf 0 abnimmt. Dabei sei F die zu einem am Rande linear ansteigen. Flache der Flussigkeit. Die zur Aufrechterhaltung des Eine weitere Rechnung das Volumen der in

gegeben durch die Gleichung :

schwindigkeitsgefalle mit D bezeichnet, so ist die Vis- kositat definiert als das Verhaltnis von Schubspanrlung zu Geschwindigkeitsgefalle bei einem bcstimmten

(2) FlieBvorgang.

V ' u ' G

Zusammenhang von FlieBerscheinungen mit dem molc- +& V L -

I I I

X I I I

Y

/ / / / / / / / / / / / / / / I / / / Abb. 1 . Schema zur Definition der Viskositat.

Die Gleichung

F1ieBvorganges notwendige Kraft ist llsch Ne2uton der Zeit t unter dem Druck durch cine Kapillare vom Radius R und der Lange L flieRenden Fliissigkeit.

(3) FC R 4 p t J7 = -. . -- 8 Lq'

Diese Gleichung ist zuerst durch den deutschen In- genieur HAGEN gefunden und spater von POISEUILLE abgeleitet worden. hfan nennt sie deshalb Hagen- Poiseuille'sches Gesetz. Sie hat, da in ihr nur meBbare

tforf, Abteilung Anwendungstechnik-KlebstoEe. GroBen vorkommen, grundlegende Bedeutung und

(1)

Der FlieBvorgang wird also bestimmt durch die Stoffkonstante 7 , die man als ViskositBt bezeichnet.

*) Vortrag, gehalten auf der Starketagung 1962 in Detmold. **) Aus den Laboratorien der Pa. Henkel& Cie., Diissel-

d v K = F . - d z * 7.