Variations de viscosité de systèmes en cours de gélification

Résumé

L'étude expérimentale de la transformation sol-gel des solutions de gélatine, bien avant la prise en masse, c'est-à-dire au cours de la prégélification, peut Être faite de faÇon précise par viscosimétrie. Si les solutions sont maintenues à température constante T et soumises à un écoulement continu sous gradient de vitesse constant g pendant toute la durée de leur évolution, la courbe représentative de la variation de log η en fonction de la durée d'évolution t est une ligne brisée dont les points anguleux permettent de distinguer les phases successives de la prégélification et dont les pentes des différents segments donnent une mesure des vitesses de prégélification. Les courbes log η (t) dépendent de T et de g ainsi que de la concentration c en gélatine, de la nature de l'échantillon, du p_H et de la force ionique Μ. Pour une mÊme valeur de t et une mÊme phase de la prégélification, les courbes représentatives de log η en fonction de log g peuvent se répartir en différentes classes selon les valeurs de c, t, T et Μ.

Une représentation mathématique complète du comportement rhéologique au cours de la prégélification peut Être obtenue en faisant les hypothèses suivantes: Les unités cinétiques sont des élements de volume contenant un nombre variable de molécules de gélatine. Le principal processus élémentaire de l'écoulement est la rupture de liaisons entre les unités cinétiques. La deformation des liaisons obéit en première approximation à la loi de Hooke. La distribution des énergies suivant les directions des liaisons obéit en première approximation à une relation de Boltzmann. Le nombre des liaisons intermoléculaires qui se forment par unité de temps est proportionnel au nombre de liaisons déjà formées.

Le calcul, qui peut Être complètement explicite, permet d'exprimer tous les résultats expérimentaux à partir d'un très petit nombre de paramètres moléculaires.

Zusammenfassung

Die Untersuchung der Sol-Gel-Transformation von Gelatinelösungen, bevor sie insgesamt erstarren, d.h. einschlie\lich des Ablaufes der Vorgelatinierung, kann exakt durch viskometrische Messungen übersehen werden. Wenn die Lösungen auf konstanter Temperatur T gehalten werden und einem konstantem Flie\en unter dem konstanten Geschwindigkeitsgradienten g wÄhrend der Dauer ihrer Umwandlung unterworfen werden, stellt die Kurve der Variation von In η als Funktion der Umdrehungszeit t eine gebrochene Linie dar, deren Knickpunkte es erlauben, die aufeinander folgenden Phasen der Vorgelatinierung festzustellen, und deren Neigung ein Ma\ für die Geschwindigkeiten der Vorgelatinierung geben. Die Kurven log η (t) hÄngen sowohl von t und g wie von der Konzentration c der Gelatine, der Natur der Probe, vom p_H und der IonenstÄrke Μ ab. Für denselben Wert von t und dieselbe Phase der Vorgelatinierung lassen sich die Kurven log η als Funktion von log g in verschiedene Klassen gemÄ\ den Werten c, t, T und Μ, aufteilen.

Eine vollstÄndige mathematische Darstellung des rheologischen Verhaltens im Verlauf der Vorgelatinierung kann durch folgende Hypothesen erreicht werden:

Die kinetischen Einheiten sind Volumenelemente, die eine verÄnderliche Anzahl von Gelatinemolekülen enthalten. Der wesentliche elementare Flie\proze\ ist der Bruch der Bindungen zwischen den kinetischen Einheiten. Die Deformation der Bindungen gehorcht in erster NÄherung dem Hookeschen Gesetz. Die Energieverteilung über die Bindungsrichtungen gehorcht in erster NÄherung der Boltzmann- Beziehung. Die Zahl der intermolekularen Bindungen, die sich in der Zeiteinheit bilden, ist proportional zu den schon ausgebildeten Bindungen.

Die Rechnung, die vollstÄndig durchgeführt werden kann, erlaubt es, alle experimentellen Ergebnisse auf Grund einer sehr kleinen Zahl molekularer Parameter darzustellen.