← Назад к Категория жидкостей, жидкостей и газов

Почему выбор форсунок является критическим для нанесения покрытий

Поддержание качества и согласованности являются одними из ключевых требований во всех производственных процессах, но особенно в производстве пищевых продуктов. Хорошим примером этого является то, что для продуктов требуются покрытия, что является частью требований, предъявляемых к производителям для предоставления новых инноваций и изменений, чтобы обеспечить их конкурентное преимущество.

Существует много видов нанесения покрытий распылением, используемых в пищевой и других отраслях промышленности, хотя их можно разделить на категории 3.

Иван Зитински из специалистов The Spray Nozzle People, Льюис, Восточный Суссекс, рассматривает ключевые факторы.

Иван Зитинский

Иван Зытинский, Люди из форсунок

Водное напыление, Покрытие растворяют в жидком растворителе и раствор распыляют, например, в растворе сахара с водой в качестве растворителя. Покрытие наносится в виде жидкости, а растворитель испаряется, оставляя растворенное твердое покрытие на месте.

Подогреваемая жидкость. Жидкость, которая обычно является твердой или очень липкой при комнатной температуре, нагревается, так что она становится жидкой и может распыляться. После распыления жидкость охлаждается и затвердевает, образуя твердое покрытие, например, в пищевой промышленности это будет распыление шоколада или арахисового масла.

Склеенное покрытие, Жидкость образует химическую связь с поверхностью продукта или изменяет химический состав поверхности, образуя слой покрытия. Каждый из этих типов аэрозольных покрытий может быть доставлен пятью основными способами; Линия непрерывного распыления - продукт перемещается под распылительным стержнем непрерывного распыления на конвейере или в распылительном туннеле.

Периодическая линия распыления - Продукты перемещаются под распылительной балкой или в туннеле, причем распылительная штанга активируется только при необходимости. Этот тип процессов требует либо датчиков, либо очень равномерно расположенных продуктов.

Стоп начать линию распыления - Продукты перемещаются по конвейеру или в туннеле для распыления в точку распыления, где они останавливаются и распыляются в течение необходимого периода перед тем, как их перемещать.

Покрытие барабана / кастрюли - Продукты помещаются во вращающийся барабан и распыляются для нанесения покрытия с течением времени. Это используется, когда необходимо покрыть большое количество мелких продуктов, таких как сахарные покрытия на кукурузных хлопьях. Хлопья падают в барабан и подаются на распылитель случайным образом несколько раз, чтобы обеспечить равномерное покрытие.

Покрытие в псевдоожиженном слое - Гранулы, пеллеты или другие мелкие продукты в большом количестве. Твердые предметы без покрытия «псевдоожижаются» путем впрыскивания воздуха или жидкости, поэтому они двигаются и ведут себя почти так же, как жидкость. Затем распыляемое покрытие впрыскивается в эту псевдоожиженную массу или продукт для достижения контакта.

Важность размера капли

Размер капель является критическим фактором во многих случаях нанесения покрытий, обычно тремя основными способами.

прилипание, Небольшой размер капель поможет с адгезией к поверхности. Меньшие капли имеют большую площадь поверхности к массовому рациону и, как таковые, имеют больше шансов прилипания к поверхности. Более крупные капли могут также отскакивать или ударяться от поверхности.

выпаривание, Меньшие капли будут испаряться быстрее. Опять же, это связано с большим отношением площади поверхности к объему мелких капель. Быстрое испарение растворителя в водных системах покрытия позволит более эффективно наносить желаемое покрытие.

Равномерное распределение. Меньшие капли помогут сформировать более равномерное покрытие. Все брызги будут иметь разный размер капель, но при меньшем среднем размере капель шансы на увеличение количества густых брызг уменьшаются. По существу, более мелкие капли помогают еще более рандомизировать распыление, что означает более вероятное более равномерное распределение.

Таким образом, более мелкие капли обеспечат более равномерное и равномерное покрытие. Это особенно важно при нанесении покрытий на барабаны и в псевдоожиженном слое, которые основаны на случайном движении целевых частиц, представляемых в распылителе.

Распределение распылением Достижение равномерного, равномерного покрытия означает получение равномерного и равномерного распыления. При рассмотрении линий распыления на конвейерной системе линия производимого распыления должна быть согласованной по всему продукту или партии. Используемые форсунки будут иметь угол распыления и простую тригонометрию, которые можно использовать для расчета расстояния между форсунками для получения полной линии распыления.

Тем не менее, важно понимать, что спрей, создаваемый плоским соплом вентилятора, не будет полностью ровным. Края рисунка являются мягким краем, а не жестким краем, поэтому имеет место сужающийся эффект с более низким распределением распыления на обоих концах распыления.

Для компенсации этого эффекта спреи могут перекрываться. Это означает, что при прохождении продукта будет получено более ровное покрытие. Важно помнить, что если перекрывающиеся аэрозоли попадают на соседей, это может вызвать агломерацию капель и негативно повлиять на консистенцию аэрозоля. По этой причине часто рекомендуется наклонять каждую форсунку, чтобы рисунки не касались друг друга.

Другой метод компенсации неравномерного распределения жидкости - это чрезмерное распыление продукта. Если одна форсунка отвечает за покрытие продукта при его прохождении под ним, то рисунок разбрызгивания можно намеренно наклонить так, чтобы он был шире, чем цель. Таким образом, продукт проходит только под середину и, следовательно, более равномерную часть спрея. Однако это увеличивает отходы продукта.

При нанесении покрытий на барабаны последовательная линия распыления менее важна. Этот процесс основан на случайном перемещении продукта в аэрозоль, так что со временем он покрывает покрытие. Каждый отдельный шарик или таблетка будет представлен в спрей несколько раз. Так как смачиваемые продукты будут контактировать друг с другом, они могут слипаться, поэтому важно не допускать чрезмерного распыления.

Цель состоит в том, чтобы каждая гранула или таблетка проходили через спрей и не соприкасались с другими недавно смоченными гранулами до того, как может произойти испарение. Очевидно, что в таком рандомизированном процессе это никогда не представляется возможным на 100%, но благодаря надлежащему разнесению распылительных форсунок проблемы прилипания могут быть сведены к минимуму.

Покрытие барабана для выбора сопла

Справиться с переменными пробегами

Хотя прилагаются усилия для обеспечения однородности продукта, в действительности разные партии могут иметь разные свойства. Эта изменчивость партии может быть преднамеренной (т. Е. Продукты с разным составом) или она может возникать из-за различных условий окружающей среды. Независимо от причины, небольшие изменения в продукте могут иметь большое значение для покрытия распылением и потребуют корректировки соответствующих распылителей. Однако проблема с заменой аэрозолей заключается в том, что характеристики аэрозоля часто не являются независимыми.

Размер капли, форма распыления и скорость потока могут зависеть от изменения давления, при котором распыляется жидкость. Например, простое понижение давления жидкости для уменьшения потока приведет к появлению более крупных капель, которые могут повлиять на адгезию, испарение или распределение (см. Выше).

Для покрытий, где критически важен размер капель, таких как системы покрытия с псевдоожиженным слоем и барабана, насадки с независимой подачей воздуха для распыления и формирования рисунка являются обязательными. Изменчивость партий, используемых в этих типах систем покрытия, означает, что для достижения однородных результатов могут потребоваться небольшие изменения как рисунка, так и размера капель, хотя эти изменения могут быть практически невозможны, когда влияют и другие переменные.

Справиться с вязкими жидкостями

Вязкие жидкости будут иметь тенденцию образовывать капли большего размера. Вода, распыляемая из сопла, которая образует капли Dw, образует капли Df в соответствии с формулой ниже:

распылительные форсунки маленькие и большие капли для выбора форсунок

V, представляющий собой вязкость жидкости в Ср, так как вода имеет Ср 1. Для получения более мелких капель и компенсации более крупных капель, вызванных высоковязкими жидкостями, можно повысить давление жидкости. Это уменьшит размер капель согласно следующей формуле:

покрытие с псевдоожиженным слоем для выбора сопла

D1 - это размер капли при давлении P1, а D2 - это размер капли при давлении P2, так что, грубо говоря, десятикратное увеличение давления приведет к уменьшению вдвое размера капли. В случае гидравлических форсунок любое увеличение давления также приведет к увеличению расхода.

Обычно поток будет пропорционален квадратному корню из давления, поэтому увеличение давления в 4 приведет к увеличению потока в 2. Используя приведенную выше формулу, мы можем составить эту таблицу для некоторых распространенных пищевых аэрозолей.

покрытие пончиков для выбора насадки

Cp Размер капли сравнить с водой Необходимое повышение давления для компенсации размера капель пищи. Результирующее увеличение скорости потока при этом новом давлении. Вода 1 1 0 0 Молоко 3 1.25 100% Оливковое масло 41 40 2.09% 1167% Один крем 355%% 50% Single 2.19%% 1363% Single 382%% 120%% 2.60% Single 2400%% 500%% 2000%% 4.57%% 15830%% 1262%% 15,000%% 6.84 Двойной крем 60700 2466 XNUMX% XNUMX% Мед XNUMX XNUMX XNUMX% XNUMX% Кукурузный сироп XNUMX XNUMX XNUMX% XNUMX%

Как видно из таблицы, размеры капель резко возрастают с увеличением вязкости, и для Ср, значительно превышающей 50, на самом деле не существует какого-либо практического способа компенсировать это, поскольку любое повышение давления будет оказывать влияние на увеличение скорости потока. В большинстве случаев применения с вязкой жидкостью требуются другие методы распыления. Воздушные распылители являются логичным выбором.

Воздушные распылители, однако, имеют свои пределы. Распылители с внутренней смесью (где жидкость и воздух смешиваются до выброса) дают наименьшие размеры капель и более равномерное распределение размеров капель, но у них возникают проблемы с жидкостями с высоким содержанием Cp. Капли большего размера, создаваемые внутри смесительной камеры, не могут выходить из отверстия достаточно быстро, поэтому сопла не будут функционировать должным образом.

Внешние распылители смешанного воздуха являются решением этой проблемы. Сопла смешивают воздух только после выброса жидкости из сопла, т. Е. Распыление происходит вне сопла. Даже с внешними системами распыления смешанного воздуха необходимо будет нагреть много жидкостей, чтобы их можно было распылять.

Вязкость в некоторых жидкостях сильно зависит от температуры, и даже очень небольшие изменения температуры жидкости могут привести к значительному увеличению вязкости. По этой причине часто используются сопла с подогревом рубашки, которые обеспечивают постоянную температуру вплоть до отверстия.

Выводы по выбору форсунки

Пневматические системы управления имеют жизненно важное значение для любого вида покрытия, которое требует циклического распыления.

Распылительные форсунки являются хорошим выбором для большинства систем распылительных покрытий, которые требуют относительно небольших объемов распыления. Распыление воздуха позволяет получить мелкие капли и снизить расход.

Вязкие жидкости требуют тщательного рассмотрения. Гидравлические форсунки обычно не подходят для высоковязких жидкостей, так как хорошее распыление при ощутимом давлении затруднено. Распылители с наружным смешанным воздухом являются хорошим решением, но необходимо подумать о том, чем распыление будет отличаться от распыления воды, указанного в паспорте на сопло.

Для прецизионного покрытия распылением, такого как устройства для нанесения покрытий в псевдоожиженном слое, необходимы воздушные распылители с независимым контролем распыления и подачи воздуха для формирования рисунка.

Индустрия технологической промышленности

новости по теме

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для уменьшения количества спама. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.