Τρόφιμα-Σιλικόνη βαθμού στα συστήματα καφέ: Διαχείριση θερμικής διαστολής για διαρροή-Δωρεάν ζυθοποίηση

Σε μια εμπορική μηχανή εσπρέσο, η εσωτερική διαδρομή υγρού είναι ένα θερμικό περιβάλλον υψηλού-κύκλου. Μια μεμονωμένη μονάδα μπορεί να μεταπηδήσει από κατάσταση αναμονής 20 μοιρών σε θερμοκρασία παρασκευής 96 μοιρών και έως 125 βαθμούς για παροχή ατμού εκατοντάδες φορές την ημέρα. Ενώ οι σχεδιαστές εστιάζουν σε μεγάλο βαθμό στη ρύθμιση της πίεσης και στη σταθερότητα της θερμοκρασίας για την εξαγωγή γεύσης, η μηχανική πρόκληση της "απαλλαγμένης υδραυλικής εγκατάστασης" παραμένει ένα δευτερεύον αλλά κρίσιμο σημείο αστοχίας. Σε αυτά τα συστήματα, η κύρια αιτία της χαλάρωσης της άρθρωσης και της επίμονης "μικρο-στάξεως" δεν είναι απαραίτητα η πίεση-είναι η μη ελεγχόμενη θερμική διαστολή των ελαστομερών στεγανοποίησης.

Η θεμελιώδης πρόκληση της μηχανικής έγκειται στοΓραμμικός συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE). Οι περισσότερες εμπορικές μηχανές καφέ χρησιμοποιούν μια υβριδική αρχιτεκτονική υδραυλικών εγκαταστάσεων: λέβητες από ανοξείδωτο χάλυβα ή ορείχαλκο και εξαρτήματα που συνδέονται μέσω σωλήνων σιλικόνης.

Το CTE του ανοξείδωτου χάλυβα 316 είναι περίπου1.6×10-5/K. Αντίθετα, ένα τυπικό ελαστομερές σιλικόνης-ποιότητας τροφίμων έχει CTE που κυμαίνεται από2.0να3.0×10-4/K. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας, η σιλικόνη διαστέλλεται με ρυθμό σχεδόν15 έως 20 φορές μεγαλύτερηαπό τα μεταλλικά εξαρτήματα στα οποία είναι στερεωμένο. Όταν ένας λέβητας θερμαίνεται στους 120 βαθμούς για παραγωγή ατμού, ο εύκαμπτος σωλήνας σιλικόνης προσπαθεί να «μεγαλώσει» σημαντικά πιο γρήγορα από ό,τι μπορεί να φιλοξενήσει η μεταλλική ράβδος ή ο εξωτερικός σφιγκτήρας συμπίεσης.

Η σφράγιση σε μια καφετιέρα βασίζεται σε έναΠροσαρμογή παρεμβολών. Ο σωλήνας σιλικόνης τεντώνεται πάνω από μια ράβδο και ένας μηχανικός σφιγκτήρας παρέχει την ακτινική δύναμη που απαιτείται για τη διατήρηση της σφράγισης.

Καθώς το σύστημα θερμαίνεται, το υψηλό CTE σιλικόνης δημιουργεί ένα σενάριο διπλού- στρες. Πρώτον, το υλικό διαστέλλεται ακτινικά, αυξάνοντας την εσωτερική πίεση στον σφιγκτήρα. Εάν ο σφιγκτήρας είναι άκαμπτος (όπως ένας τυπικός σφιγκτήρας αυτιού), η σιλικόνη ουσιαστικά «συνθλίβεται» πάνω στη μεταλλική ράβδο. Υπό αυτές τις συνθήκες, η σιλικόνη εκτίθεταιχαλάρωση στρες. Οι αλυσίδες πολυμερούς ευθυγραμμίζονται εκ νέου για να ανακουφίσουν την εσωτερική πίεση.

Η κρίση εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του κύκλου ψύξης. Όταν το μηχάνημα μπαίνει σε κατάσταση αναμονής και η θερμοκρασία πέσει στους 20 βαθμούς, η σιλικόνη συστέλλεται 20 φορές πιο γρήγορα από το μέταλλο. Επειδή το υλικό υποβλήθηκε σε χαλάρωση πίεσης κατά τη φάση θερμότητας, μπορεί να μην επιστρέψει πλέον στην αρχική του τάση παρεμβολής. Η πίεση της διεπαφής πέφτει κάτω από την πίεση του υγρού, με αποτέλεσμα την τρομερή "διαρροή αναμονής".

Για να μετριαστούν αυτά τα ζητήματα, η επιλογή μεταξύ υπεροξειδίου-θεραπευμένου καιΠλατινένια-Πολυμερισμένη σιλικόνηείναι κάτι περισσότερο από απλώς θέμα ασφάλειας των τροφίμων· είναι θέμα θερμομηχανικής προβλεψιμότητας.

Οι σιλικόνες που έχουν σκληρυνθεί με υπεροξείδιο-περιέχουν συχνά μια ευρύτερη κατανομή μοριακών βαρών και πτητικών υπολειμμάτων (ακετοφαινόνη και βενζοϊκό οξύ). Αυτές οι ακαθαρσίες προκαλούν τη συμπεριφορά διαστολής του υλικού να είναι μη-γραμμική και λιγότερο προβλέψιμη σε χιλιάδες κύκλους.

Πλατίνα-πολυμερισμένη σιλικόνηπαράγεται μέσω μιας αντίδρασης προσθήκης-που δεν αφήνει χημικά υποπροϊόντα. Πέρα από το ότι είναι πιο "καθαρό" και πληροί τα πρότυπα FDA/BfR για μη μετανάστευση, η σιλικόνη από πλατίνα-που έχει σκληρυνθεί, διαθέτει εξαιρετικά ομοιόμορφη πυκνότητα σταυροειδών-συνδέσμων. Για τον μηχανικό, αυτή η ομοιομορφία μεταφράζεται σε ασταθερό προφίλ CTE. Χρησιμοποιώντας ένα υλικό με σταθερό ρυθμό διαστολής, οι σχεδιαστές μπορούν να υπολογίσουν ακριβείς απαιτήσεις φορτίου σφιγκτήρα-που αντιστοιχούν στον θερμικό κύκλο χωρίς να προκαλούν πρόωρη χαλάρωση του στρες.

Η παρασκευή ακριβείας απαιτεί προδιαγραφές ακριβείας. Στα συστήματα καφέ υψηλής{1} θερμοκρασίας, οι τυπικές εμπορικές ανοχές είναι συχνά ανεπαρκείς.

ISO 3302-1 M1 Κατηγορία:Οι σφραγίδες και οι εύκαμπτοι σωλήνες θα πρέπει να κατασκευάζονται σύμφωνα με τα πρότυπα M1 (υψηλής ακρίβειας). Δεδομένου ότι μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 100 βαθμούς μπορεί να προκαλέσει αογκομετρική διαστολή 3% έως 5%, η έναρξη με μια αυστηρή γραμμή βάσης διαστάσεων είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της σωστής αναλογίας συμπίεσης.

Σταθερότητα σκληρόμετρου:A Shore Μια σκληρότητα 60-70 είναι χαρακτηριστική για τις γραμμές αντλίας και λέβητα. Ωστόσο, η ένωση πρέπει να κατασκευαστεί για χαμηλή "σκληρότητα δέλτα" σε θερμοκρασία για να διασφαλιστεί ότι το υλικό δεν μαλακώνει τόσο πολύ ώστε να εξωθείται από το εξάρτημα υπό πίεση.

Κρίσιμα Σημεία Εφαρμογής

Boiler-to-Grouphead Holes:Αυτές οι γραμμές αντιμετωπίζουν τον πιο συχνό θερμικό κύκλο. Απαιτείται ενισχυμένη σιλικόνη-που έχει σκληρυνθεί με πλατίνα για τη διαχείριση της πίεσης βρασμού ενώ ταυτόχρονα εξυπηρετούνται οι κύκλοι ταχείας εκτόνωσης του λέβητα.

Εσωτερικές σφραγίδες ράβδου ατμού:Εκτεθειμένο στις υψηλότερες θερμοκρασίες (120 βαθμούς +). Η σιλικόνη υψηλής-απόδοσης με σετ χαμηλής συμπίεσης είναι ζωτικής σημασίας εδώ για την πρόληψη της παράκαμψης ατμού, η οποία μπορεί να εγκαυματίσει τον χειριστή.

Σωλήνες εισόδου αντλίας δόνησης:Ενώ οι θερμοκρασίες είναι χαμηλότερες εδώ, η σιλικόνη πρέπει να ανθίσταται στην "κατάρρευση αναρρόφησης" που μπορεί να συμβεί εάν το υλικό γίνει πολύ μαλακό λόγω της θερμότητας του περιβάλλοντος μέσα στο περίβλημα του μηχανήματος.

Η διαχείριση της θερμικής διαστολής είναι η διαφορά μεταξύ ενός μηχανήματος-υψηλού επιπέδου που διαρκεί δέκα χρόνια και μιας μονάδας καταναλωτή που απαιτεί κλήση σέρβις τον πρώτο χρόνο. Αντιστοιχίζοντας τους μηχανικούς περιορισμούς του συστήματος με το CTE της σιλικόνης-πολτοποιημένης από πλατίνα, οι κατασκευαστές μπορούν να διασφαλίσουν ότι το "περιβάλλον παρασκευής" παραμένει ερμητικά κλειστό, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

Στοbrtrubber, παρέχουμε εξειδικευμένες λύσεις σιλικόνης για την παγκόσμια βιομηχανία καφέ. Οι σκληρυμένες ενώσεις μας από πλατίνα-είναι βελτιστοποιημένες για θερμομηχανική σταθερότητα και πληρούν τους αυστηρότερους παγκόσμιους κανονισμούς επικοινωνίας-για τα τρόφιμα. Για έναν τεχνικό έλεγχο του προφίλ θερμικής διαστολής της διαδρομής του υγρού σας, επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας με τη συγκεκριμένη θερμοκρασία του λέβητα και τα δεδομένα γεωμετρίας τοποθέτησης.

σχετικά με τον εύκαμπτο σωλήνα για καφετιέρα