3D imaging, analysis and modelling of bouillon cubes using x-ray microtomography

• Autorzy: Dalen G. , Goh S. , Don. A. , Nootenboom P. , Gamonpilas Ch.

Warianty tytułu

PL

Obrazowanie 3D, analiza i modelowanie sześcianów bulionu za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej

• Konferencja: STERMAT 2008 : VIII International Conference on Stereology and Image Analysis in Materials Sciences (VIII ; 02-06.09.2008 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The microstructure of bouillon cubes determines to a large extent the macro-mechanical properties of these cubes. They should be sufficiently strong to enable handling by wrapping and filling equipment and should be easily crumbled by hand. This paper describes a study that uses X-ray microtomography (uCT) for the non-invasive 3D visualisation and quantitative analysis of the microstructure of bouillon cubes. The 3D particle size and shape of sodium chloride and monosodium glutamate crystals can be analysed from the 3D JLICT images. These parameters are important factors that determine the mechanical behaviour of these products. The microstructure of model cubes was visualised using juCT before and after it was tested under a uniaxial compression test. The uCT images were used as input in finite element models to predict the mechanical behaviour of bouillon cubes. Comparison between the model and experimental results showed the potential of using both techniques simultaneously.

PL

Mikrostruktura sześcianów (kostek) bulionu określa szeroki zakres właściwości makromechanicznych tych kostek. Powinny one być wystarczająco mocne, aby umożliwić pakowanie i wypełnianie sprzętu oraz powinny łatwo kruszyć się w dłoni. Ten artykuł opisuje badanie, w którym użyto mikrotomografii rentgenowskiej (uCT) do nieinwazyjnej trójwymiarowej wizualizacji i analizy ilościowej mikrostruktury kostek bulionu. Wielkość i kształt cząsteczki 3D kryształów chlorku sodu i glutaminianu sodowego można analizować na obrazach uCT 3D. Te parametry są ważnymi czynnikami, które określają cechy mechaniczne tych produktów. Mikrostruktura modelowych sześcianów była wizualizowana przy użyciu uCT przed i po tym, jak była poddawana jednoosiowemu ściskaniu. Obrazy uCT były stosowane jako dane wejściowe w modelach elementów skończonych, żeby prognozować zachowania mechaniczne sześcianów bulionu. Porównanie pomiędzy wynikami modelowymi i doświadczalnymi wykazało potencjał użycia jednocześnie obu technik.

Słowa kluczowe

PL

mikrostruktura sześcianów; obrazowanie 3D; mikrotomografia rentgenowska

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 4
• Strony: 396--402
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Dalen G.

autor

Goh S.

autor

Don. A.

autor

Nootenboom P.

autor

Gamonpilas Ch.

• Advanced Measurement Imaging and Data Analysis, Unilever R&D, Vlaardingen, The Netherlands,

Bibliografia

• [1] Fu X. F., Elliott J. A., Bentham A. C., Hancock B. C., Cameron R. E.,: Application of X-ray microtomography and image processing to the investigation of a compacted granular system, Part. Part. Syst. Charact. 23 (2006) 229-236.
• [2] Fu X. F., Dutt M., Bentham A. C., Hancock B. C., Cameron R. E., Elliott J. A.: Investigation of particle packing in model pharmaceutical powders using X-ray microtomography and discrete element method, Powder Techn. 167 (2006) 134-140.
• [3] Banyay G. A., Shaltout M. M., Tiwari H., Mehta B. V.: Polymer and composite foam for hydrogen storage application, J Mat Proc Techn 191 (2007) 102-105.
• [4] Elliot J. A., Windle A. H., Hobdell J. R., Eeckhaur G., Oldman R. J.: Insitu deformation of an open-cell flexible polyurethane foam characterised by 3D computed microtomography, J. Mat. Science 37 (2002) 1547-1555.
• [5] Youssef S., Maire E., Gaertner R.: Finite element modeling of the actual structure of cellular materials determined by X-ray tomography, Acta Materialia 53 (3) (2005) 719-730.
• [6] Chevalier Y., Pahr D., Allmer H., Charlebois M., Zysset P.: Validation of a voxel-based FE method for prediction of the uniaxial apparant moduluj of human trabecular bone using macroscopic mechanical tests and nanoindentation, J Biomech. 40 (15) (2007) 3333-3340.
• [7] Magne P.: Efficient 3D finite element analysis of dental restorative procedures using micro-CT data, Dental Mat 23 (5) (2007) 539-548.
• [8] Dalen G. van, Nootenboom P., Vliet L. J. van, Voortman L., Esveld E.: 3D Imaging, analysis and modelling of porous cereal products using Xray microtomography, Image Anal Stereol 26 (2007) 169-177.
• [9] Gamonpilas C., Busso E. P.: A mechanical approach to determine the mechanical behaviour of metal matrix coatings, to be published, (2008).
• [10] Jahne B.: Practical handbook on image processing for scientific applications, chapter 16, CRC Press (2004).
• [11] Lin C. L. Miller J. D.: 3D characterization and analysis of particle shape using X-ray microtomography (XMT), Powder Techn. 154 (2005) 61-69.
• [12] Cunningham J. C., Sinka I. C., Zavaliangos A.: Analysis of tablet compaction. I Characterization of mechanical behaviour of powder/tooling friction, J. Pharm. Sciences 93 (2004) 2002-2039.
• [13] Veen B. V., Maarschalk K. v. d., Bolhuis G. K. et al.: Predicting mechanical properties of compacts containing two components, Powder Techn 139 (2004) 156-164.
• [14] McDonald S. A., Mummery P. M., Johnson G., Withers P. J.: Characterization of the three-dimensional structure of a metallic foam during compressive deformation, J. Microsc. 223 (2) (2006) 150-158.
• [15] Landis E. N., Nagy E. N., Keane D. T.: Microstructure and fracture In three dimensions, Eng Fract. Mech. 70 (2003) 911-925.