مواد غذایی-درجه سیلیکون در سیستم های قهوه: مدیریت انبساط حرارتی برای نشت-دم کردن رایگان

در یک اسپرسوساز تجاری، مسیر مایع داخلی یک محیط حرارتی با چرخه بالا است. یک دستگاه ممکن است صدها بار در روز از حالت آماده به کار 20 درجه به دمای دم 96 درجه و تا 125 درجه برای تحویل بخار بپرد. در حالی که طراحان به شدت بر تنظیم فشار و پایداری دما برای استخراج طعم تمرکز می کنند، چالش مکانیکی "لوله کشی بدون نشتی" یک نقطه شکست ثانویه اما بحرانی باقی می ماند. در این سیستم ها، علت اصلی شل شدن مفصل و "ریز{8}}چکیدن مداوم" لزوماً فشار نیست، بلکه انبساط حرارتی مدیریت نشده الاستومرهای آب بندی است.

چالش اساسی مهندسی در این استضریب خطی انبساط حرارتی (CTE). اکثر دستگاه‌های قهوه‌سازی تجاری از معماری لوله‌کشی ترکیبی استفاده می‌کنند: دیگ‌های فولادی ضد زنگ یا برنجی و اتصالات متصل از طریق لوله سیلیکونی.

CTE فولاد ضد زنگ 316 تقریباً است1.6×10-5/K. در مقابل، یک الاستومر سیلیکونی{1}}غذایی معمولی دارای CTE است که از2.0به3.0×10-4/K. این بدان معنی است که به ازای هر درجه افزایش دما، سیلیکون با سرعتی تقریباً منبسط می شود15 تا 20 برابر بیشتر استنسبت به اتصالات فلزی که به آن گیره شده است. هنگامی که یک دیگ برای تولید بخار تا 120 درجه گرم می شود، شیلنگ سیلیکونی تلاش می کند تا به طور قابل توجهی سریعتر از خار فلزی یا گیره فشرده سازی خارجی "رشد" کند.

آب بندی در دستگاه قهوه ساز به یک متکی استتداخل مناسب. لوله سیلیکونی روی یک خار کشیده شده است و یک گیره مکانیکی نیروی شعاعی مورد نیاز برای حفظ آب بندی را فراهم می کند.

با گرم شدن سیستم، CTE بالای سیلیکون یک سناریوی استرس دوگانه- ایجاد می‌کند. ابتدا مواد به صورت شعاعی منبسط می شوند و فشار داخلی در برابر گیره افزایش می یابد. اگر گیره سفت باشد (مانند گوش گیره استاندارد)، سیلیکون اساساً در برابر خار فلزی "خرد" می شود. در این شرایط، سیلیکون خود را نشان می دهدآرامش استرس. زنجیره های پلیمری مجدداً تنظیم می شوند تا تنش داخلی را کاهش دهند.

بحران در طول چرخه خنک کننده رخ می دهد. هنگامی که دستگاه وارد حالت آماده به کار می شود و دما به 20 درجه کاهش می یابد، سیلیکون 20 برابر سریعتر از فلز منقبض می شود. از آنجایی که ماده در طول فاز گرما تحت تنش قرار گرفته است، ممکن است دیگر به تنش تداخلی اولیه خود بازگردد. فشار رابط به زیر فشار سیال کاهش می یابد و در نتیجه "نشتی آماده به کار" وحشتناک ایجاد می شود.

برای کاهش این مشکلات، انتخاب بین پراکسید-درمان وپلاتین-سیلیکون پخته شدهچیزی بیش از یک موضوع صرفاً ایمنی مواد غذایی است. موضوع قابل پیش بینی ترمومکانیکی است.

سیلیکون‌های پخته‌شده با پراکسید اغلب حاوی توزیع گسترده‌تری از وزن‌های مولکولی و باقیمانده‌های فرار (استوفنون و اسید بنزوئیک) هستند. این ناخالصی‌ها باعث می‌شوند که رفتار انبساط ماده در هزاران چرخه غیرخطی-و کمتر قابل پیش‌بینی باشد.

سیلیکون{0}}درمان شده با پلاتیناز طریق یک واکنش افزودنی{0}}که هیچ محصول جانبی شیمیایی باقی نمی‌گذارد تولید می‌شود. فراتر از "تمیز" بودن و رعایت استانداردهای FDA/BfR برای غیر مهاجرت، سیلیکون{3}}پلاتینیوم{3}}تراکم پیوند متقاطع بسیار یکنواختی دارد. برای مهندس، این یکنواختی به a ترجمه می شودپروفایل CTE پایدار. با استفاده از ماده ای با نرخ انبساط ثابت، طراحان می توانند الزامات بار گیره{1} دقیقی را محاسبه کنند که چرخه حرارتی را بدون ایجاد آرامش زودهنگام استرس محاسبه می کند.

دم کردن دقیق نیاز به مشخصات دقیق دارد. در سیستم‌های قهوه با دمای{1}بالا، تحمل‌های تجاری استاندارد اغلب کافی نیستند.

کلاس ISO 3302-1 M1:مهر و موم و شیلنگ باید مطابق با استانداردهای M1 (دقت بالا) ساخته شوند. با توجه به اینکه 100 درجه افزایش دما می تواند باعث الفانبساط حجمی 3 تا 5 درصدشروع با یک خط پایه ابعادی محکم برای حفظ نسبت تراکم صحیح ضروری است.

پایداری دورومتر:A Shore سختی 60-70 برای خطوط پمپ و بویلر معمولی است. با این حال، این ترکیب باید برای "سختی دلتا" پایین در دما مهندسی شود تا اطمینان حاصل شود که مواد آنقدر نرم نمی شوند که تحت فشار از اتصالات خارج نمی شوند.

نقاط کاربردی بحرانی

بویلر-به-شلنگ‌های سرگروهی:این خطوط با متداول ترین چرخه حرارتی روبرو هستند. سیلیکون تقویت‌شده{1}}پلاتینیوم برای کنترل فشار دم و در عین حال سازگاری با چرخه‌های انبساط سریع دیگ مورد نیاز است.

مهر و موم داخلی چوب بخار:در معرض بالاترین درجه حرارت (120 درجه +). سیلیکون با کارایی بالا با مجموعه فشرده سازی کم در اینجا برای جلوگیری از عبور بخار که می تواند اپراتور را دچار سوختگی کند، حیاتی است.

لوله های ورودی پمپ ویبره:در حالی که دما در اینجا پایین تر است، سیلیکون باید در برابر "فروپاشی مکش" که ممکن است در صورت نرم شدن بیش از حد مواد به دلیل گرمای محیط در داخل محفظه دستگاه رخ دهد، مقاومت کند.

مدیریت انبساط حرارتی تفاوت بین دستگاهی-بالا که ده سال عمر می کند و واحد مصرف کننده ای است که در سال اول نیاز به تماس سرویس دارد. با تطبیق محدودیت‌های مکانیکی سیستم با CTE سیلیکون پخت‌شده با پلاتین، تولیدکنندگان می‌توانند بدون توجه به نوسانات دما، اطمینان حاصل کنند که «محیط دم‌آوری» به‌صورت هرمتیکی بسته باقی می‌ماند.

درbrtrubber، ما راه حل های تخصصی سیلیکون را برای صنعت جهانی قهوه ارائه می دهیم. ترکیبات پخته شده پلاتین ما برای پایداری مکانیکی حرارتی بهینه شده اند و از سخت ترین مقررات جهانی برای تماس با مواد غذایی- پیروی می کنند. برای بررسی فنی پروفیل انبساط حرارتی مسیر سیال خود، با تیم مهندسی ما تماس بگیرید تا دمای بویلر و داده‌های هندسی اتصالات را مشخص کنید.

در مورد شلنگ برای قهوه ساز