Хранителен{0}}силикон в системи за кафе: управление на термичното разширение за-варене без течове

В търговската машина за еспресо вътрешният път на течността е термична среда с висок-цикл. Едно устройство може да премине от състояние на готовност от 20 градуса до 96 градуса температура на варене и до 125 градуса за подаване на пара стотици пъти на ден. Докато дизайнерите се фокусират силно върху регулирането на налягането и стабилността на температурата за извличане на вкуса, механичното предизвикателство на „водопроводната инсталация без течове“ остава второстепенна, но критична точка на повреда. В тези системи основната причина за разхлабването на фугите и постоянното „микро-капене“ не е непременно налягане-, а неконтролираното топлинно разширение на уплътнителните еластомери.

Основното инженерно предизвикателство се крие вЛинеен коефициент на термично разширение (CTE). Повечето търговски кафемашини използват хибридна водопроводна архитектура: котли от неръждаема стомана или месинг и фитинги, свързани чрез силиконова тръба.

CTE на неръждаема стомана 316 е приблизително1.6×10-5/K. Обратно, типичният хранителен-силиконов еластомер има КТР, вариращ от2.0към3.0×10-4/K. Това означава, че за всеки градус повишаване на температурата, силиконът се разширява със скорост почти15 до 20 пъти повечеотколкото металните фитинги, към които е захваната. Когато бойлерът се загрее до 120 градуса за производство на пара, силиконовият маркуч се опитва да "нарасне" значително по-бързо, отколкото металната шипка или външната скоба за компресия могат да поемат.

Запечатването в кафемашина разчита наИнтерференция Fit. Силиконовата тръба е опъната върху шип, а механична скоба осигурява радиалната сила, необходима за поддържане на уплътнението.

Докато системата се нагрява, високият CTE на силикона създава двоен-сценарий на стрес. Първо, материалът се разширява радиално, увеличавайки вътрешното налягане срещу скобата. Ако скобата е твърда (като стандартна скоба за уши), силиконът по същество е „смачкан“ срещу металната шипка. При тези условия силиконът проявяварелаксация на стреса. Полимерните вериги се подреждат отново, за да облекчат вътрешното напрежение.

Кризата възниква по време на цикъла на охлаждане. Когато машината влезе в режим на готовност и температурата падне обратно до 20 градуса, силиконът се свива 20 пъти по-бързо от метала. Тъй като материалът е претърпял релаксация на напрежението по време на топлинната фаза, той вече може да не се върне към първоначалното си напрежение на смущение. Налягането на интерфейса пада под налягането на флуида, което води до страховития "теч в режим на готовност".

За да смекчите тези проблеми, изборът между-лекуван с пероксид иПлатинен-втвърден силиконе нещо повече от просто въпрос на безопасност на храните; това е въпрос на термомеханична предвидимост.

Втвърдените с пероксид -силикони често съдържат по-широко разпределение на молекулни тегла и летливи остатъци (ацетофенон и бензоена киселина). Тези примеси причиняват поведението на разширяване на материала да бъде не-линейно и по-малко предвидимо в продължение на хиляди цикли.

Платинено{0}}втвърден силиконсе произвежда чрез-реакция на добавяне, която не оставя странични химически продукти. Освен че е „по-чист“ и отговаря на стандартите на FDA/BfR за не-миграция, платинено-втвърденият силикон се отличава с изключително еднаква плътност на кръстосаните -връзки. За инженера това еднообразие се превежда като aстабилен CTE профил. Като използват материал с постоянна скорост на разширение, дизайнерите могат да изчислят прецизни изисквания за-натоварване, които отчитат термичните цикли, без да предизвикват преждевременно отпускане на напрежението.

Прецизното варене изисква прецизни спецификации. При високо{1}}температурните системи за кафе стандартните търговски толеранси често са недостатъчни.

ISO 3302-1 M1 клас:Уплътненията и маркучите трябва да се произвеждат по стандартите M1 (висока точност). Като се има предвид, че повишаването на температурата със 100 градуса може да причини aобемно разширение от 3% до 5%, като започнете с тясна базова линия на размерите, е от съществено значение за поддържане на правилното съотношение на компресия.

Стабилност на твърдометър:Твърдостта по Шор А от 60-70 е типична за линиите на помпата и котела. Въпреки това, съединението трябва да бъде проектирано за ниска "делта твърдост" при температура, за да се гарантира, че материалът няма да омекне толкова много, че да се екструдира от фитинга под налягане.

Критични точки на приложение

Котел-към-Маркучите на главата на групата:Тези линии са изправени пред най-честите топлинни цикли. Необходим е подсилен с платина -силикон, за да се справи с налягането на варенето, като същевременно поеме бързите цикли на разширяване на котела.

Вътрешни уплътнения на тръбата за пара:Изложен на най-високи температури (120 градуса +). Високо{3}}силиконът с ниска компресия е от жизненоважно значение тук, за да се предотврати байпас на парата, който може да опари оператора.

Входни тръби на вибрационна помпа:Въпреки че температурите тук са по-ниски, силиконът трябва да устои на "засмукването", което може да възникне, ако материалът стане твърде мек поради топлината на околната среда в корпуса на машината.

Управлението на топлинното разширение е разликата между машина от висок-клас, която издържа десет години, и потребителска единица, която изисква обаждане за сервиз през първата година. Чрез съпоставяне на механичните ограничения на системата с CTE на втвърдения с платина-силикон, производителите могат да гарантират, че „средата за варене“ остава херметически затворена, независимо от температурните колебания.

Приbrtrubber, ние предоставяме специализирани силиконови решения за световната кафе индустрия. Нашите втвърдени с платина-съединения са оптимизирани за термомеханична стабилност и отговарят на най-строгите глобални разпоредби за-контакт с храни. За технически одит на профила на термично разширение на вашия флуиден път, свържете се с нашия инженерен екип с конкретните данни за температурата на котела и геометрията на монтажа.

относно маркуча за кафемашина