Silicona de grau-alimentari en sistemes de cafè: gestió de l'expansió tèrmica per a filtracions-elaboració de cervesa lliure

En una màquina de cafè exprés comercial, el recorregut intern del fluid és un entorn tèrmic de cicle elevat-. Una sola unitat pot saltar d'un estat d'espera de 20 graus a una temperatura de fermentació de 96 graus i fins a 125 graus per al lliurament de vapor centenars de vegades al dia. Tot i que els dissenyadors se centren en gran mesura en la regulació de la pressió i l'estabilitat de la temperatura per a l'extracció de sabors, el repte mecànic de la "fontaneria lliure-de fuites" continua sent un punt de fallada secundari però crític. En aquests sistemes, la causa principal de l'afluixament de les juntes i el "micro-goteig" persistent no és necessàriament la pressió-és l'expansió tèrmica no controlada dels elastòmers de segellat.

El repte fonamental de l'enginyeria rau en elCoeficient lineal d'expansió tèrmica (CTE). La majoria de les màquines de cafè comercials utilitzen una arquitectura de fontaneria híbrida: calderes d'acer inoxidable o llautó i accessoris connectats mitjançant tubs de silicona.

El CTE d'acer inoxidable 316 és aproximadament1.6×10-5/K. En canvi, un elastòmer de silicona de grau-alimentari típic té un CTE que va des de2.0a3.0×10-4/K. Això significa que per cada grau d'augment de temperatura, la silicona s'expandeix a una velocitat gairebéDe 15 a 20 vegades més granque els accessoris metàl·lics als quals està subjectat. Quan una caldera s'escalfa a 120 graus per a la producció de vapor, la mànega de silicona intenta "créixer" significativament més ràpid del que pot acomodar la lengüeta metàl·lica o la pinça de compressió externa.

El segellat en una màquina de cafè es basa en unAjust d'interferència. El tub de silicona s'estira sobre una punxa i una pinça mecànica proporciona la força radial necessària per mantenir el segell.

A mesura que el sistema s'escalfa, l'elevat CTE de la silicona crea un escenari d'estrès dual-. En primer lloc, el material s'expandeix radialment, augmentant la pressió interna contra la pinça. Si la pinça és rígida (com una pinça d'orella estàndard), la silicona és essencialment "aixafada" contra la punxa metàl·lica. En aquestes condicions, la silicona presentarelaxació de l'estrès. Les cadenes de polímers es realinen per alleujar l'estrès intern.

La crisi es produeix durant el cicle de refrigeració. Quan la màquina entra en mode d'espera i la temperatura baixa fins als 20 graus, la silicona es contrau 20 vegades més ràpid que el metall. Com que el material va patir una relaxació de l'estrès durant la fase de calor, és possible que ja no torni a la seva tensió d'interferència original. La pressió de la interfície cau per sota de la pressió del fluid, donant lloc a la temuda "fuga d'espera".

Per mitigar aquests problemes, cal triar entre peròxid-curat iSilicona curada de platí-és més que una qüestió de seguretat alimentària; és una qüestió de predictibilitat termomecànica.

Les silicones curades amb peròxid-sovint contenen una distribució més àmplia de pesos moleculars i residus volàtils (acetofenona i àcid benzoic). Aquestes impureses fan que el comportament d'expansió del material sigui no-lineal i menys previsible durant milers de cicles.

Silicona-curada amb platíes produeix mitjançant una reacció d'addició-que no deixa subproductes químics. Més enllà de ser "més neta" i de complir amb els estàndards de la FDA/BfR per a la no-migració, la silicona-curada amb platí presenta una densitat d'enllaç creuat-altament uniforme. Per a l'enginyer, aquesta uniformitat es tradueix en aperfil CTE estable. Mitjançant l'ús d'un material amb una taxa d'expansió constant, els dissenyadors poden calcular els requisits de càrrega-de pinça precisa que tenen en compte el cicle tèrmic sense induir una relaxació prematura de l'estrès.

L'elaboració de cervesa de precisió requereix especificacions de precisió. En els sistemes de cafè-alta temperatura, les toleràncies comercials estàndard solen ser insuficients.

Classe ISO 3302-1 M1:Els segells i les mànegues s'han de fabricar segons els estàndards M1 (alta precisió). Tenint en compte que un augment de la temperatura de 100 graus pot provocar aExpansió volumètrica del 3% al 5%, començar amb una línia de base dimensional ajustada és essencial per mantenir la relació de compressió correcta.

Estabilitat del duròmetre:Una duresa Shore A de 60-70 és típica per a les línies de bombes i calderes. No obstant això, el compost s'ha de dissenyar per a una "duresa Delta" baixa a la temperatura per garantir que el material no s'estovi tant que s'extrueixi de l'ajust a pressió.

Punts crítics d'aplicació

Caldera-a-Mànegues del cap de grup:Aquestes línies s'enfronten als cicles tèrmics més freqüents. Es necessita silicona reforçada curada amb platí-per gestionar la pressió de la cervesa alhora que s'adapta als cicles d'expansió ràpids de la caldera.

Segells interns de vareta de vapor:Exposat a les temperatures més altes (120 graus +). La silicona-d'alt rendiment amb un conjunt de compressió baixa és vital aquí per evitar la derivació del vapor, que pot escaldar l'operador.

Tubs d'entrada de la bomba de vibració:Tot i que les temperatures són més baixes aquí, la silicona ha de resistir el "col·lapse d'aspiració" que es pot produir si el material es torna massa tou a causa de la calor ambiental dins de la carcassa de la màquina.

La gestió de l'expansió tèrmica és la diferència entre una màquina-de gamma alta que dura deu anys i una unitat de consum que requereix una trucada de servei durant el primer any. En combinar les limitacions mecàniques del sistema amb el CTE de la silicona curada amb platí-, els fabricants poden assegurar-se que l'"entorn d'elaboració de cervesa" roman tancat hermèticament, independentment de les fluctuacions de temperatura.

A lesbrtrubber, oferim solucions especialitzades de silicona per a la indústria mundial del cafè. Els nostres compostos curats de platí-s'han optimitzat per a l'estabilitat termomecànica i compleixen les normatives globals de contacte-alimentàries més estrictes. Per a una auditoria tècnica del perfil d'expansió tèrmica del vostre recorregut de fluids, poseu-vos en contacte amb el nostre equip d'enginyeria amb les dades específiques de la temperatura de la caldera i de la geometria de l'ajust.

sobre la mànega per a la cafetera