文系でもわかるレオロジー

レオロジー(rheology)はギリシャ語のrheo〔流れる〕に由来し、日本語では流動学と訳される学問です。 物質の流動と変形を扱う科学で、流体の高度処理技術を担う当社の攪拌技術においても、必要不可欠な学問の1つです。

その1 レオロジーとは何ぞや?

レオロジーは言葉や概念が難しく、なかなかとっつきにくい学問でもありますが、レオロジーで扱われる現象というのは、案外身近な現象が多いんです。そこで、そんなレオロジーについて、少し噛み砕いて説明していきたいと思います。

まずは粘度の概念について考えてみましょう。
レオロジーを理解する上で重要なことの1つに「粘度」があります。一般に粘度とは、液体(流体)の流れにくさを表すもので、粘度の高い物質は流動させるために大きな力を加える必要があり、粘度の低い物質はわずかな力で流動させることが可能です。

例えば、コーヒーと蜂蜜をそれぞれコップに入れてコップを傾けたとき、重力により粘度の低いコーヒーはすぐに流れ出ますが、粘度の高い蜂蜜はなかなか流れ出てきません。つまり、このとき粘度は【コーヒー<蜂蜜】となります。
では、蜂蜜とマーガリンでは、いったいどちらの粘度が高いのでしょうか?

さきほどと同じように、マーガリンと蜂蜜をそれぞれコップに入れて傾けた場合は、蜂蜜は流れ出しますが、マーガリンはコップの底でその形を保持したままで、流れ出ることはありません。しかし、ナイフでトーストに塗るときは、マーガリンも蜂蜜も同じくらいの力で塗ることができます。さらに、蜂蜜とマーガリンを同じ分量ずつ、それぞれボウルに入れ泡立て器でかき混ぜたとすると、マーガリンは案外小さな力でかき混ぜられますが、蜂蜜をかき混ぜるにはかなり大きな力が必要になります。ということは、粘度は【蜂蜜<マーガリン】、であり【蜂蜜=マーガリン】であり、【蜂蜜>マーガリン】でもあるのです。

これは、マーガリンはかける力によって粘度が変化しているからなのです。
レオロジーでは、前述のコーヒーや蜂蜜のように、与える力によって粘度の変わらないものを「ニュートン流体」といい、マーガリンのように与える力によって粘度が変わるものを「非ニュートン流体」といい、区別しています。
例を上げると、水、食用油、水あめ等は粘度の違いこそあれ、ほぼニュートン流体ですが、ケチャップ、マヨネーズ、ヨーグルト等は非ニュートン流体にあたります。

このように、与える力によって粘度が変わるという事実は、攪拌機を扱う上で非常に重要になります。実際、数千〜数万回転の高速回転により流体を攪拌する当社のミキサーでは、どういう特性の液であるかによって、液の流動や撹拌にかかる動力はまったく違ってきます。流体のレオロジー的な性質を知らずに粘度を議論するということは、食べ方を知らずにアツアツの小龍包を一口で頬張るような危険な行為なのです。

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