전단 결정화

전단 결정화는 특히 식품 공학 분야에서 액체 상태의 꿀을 의도적으로 결정화시키는 데 활용된다. 교반 또는 펌핑 과정에서 제어된 전단 응력을 가함으로써 결정 핵 형성이 촉진되어, 미세 결정 구조의 발라지기 쉬운 꿀이 생성된다. 이때 전단력은 최종 제품의 결정 크기와 질감에 영향을 미친다.

전단 결정화란 결정의 형성 또는 변환을 의미합니다. 이는 기계적 전단 응력에 의해 발생합니다. 전단력은 액체, 현탁액 또는 페이스트 형태의 시스템에서 결정 핵 형성을 유발할 수 있습니다. 그 후 결정 성장이나 결정 구조의 형성이 일어납니다.

전단 결정화는 벌크 재료에서도 발생할 수 있습니다. 높은 전단력은 결정 핵생성 속도를 촉진하고, 결정 크기의 분포를 변화시키며, 결정의 형태에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 용해도, 유동성, 질감 또는 여과성과 같은 제품 특성에 큰 영향을 미칩니다.

심지어 핵생성 속도를 계산할 수도 있다. 일반적인 핵생성 속도는 다음과 같다:

J = J₀ exp (−ΔG*/(kT))

• J는 핵생성 속도 [1/(m³·s)]
• J₀는 지수 함수 앞의 상수
• ΔG*는 핵생성의 자유 활성화 에너지
• k는 볼츠만 상수
• T는 온도 [K]

분말 공학에서 전단 결정화는 특히 용액이나 용융물로부터 결정질 고체를 제조할 때 중요한 역할을 합니다.