← Назад к Категория жидкостей, жидкостей и газов

Почему выбор форсунок является критическим для нанесения покрытий

Поддержание качества и согласованности является одним из ключевых требований во всех производственных процессах, но особенно в производстве продуктов питания. Хорошим примером этого является то, что продукты требуют покрытия в качестве части требований, предъявляемых производителями к новым нововведениям и вариациям, чтобы обеспечить им конкурентоспособность.

В пищевой промышленности и других отраслях промышленности существует много видов применений для нанесения покрытий спреем, хотя их можно разделить на категории 3.

Ключевыми факторами являются Иван Зитынский из специалистов The Spray Nozzle People, Lewes, East Sussex.

Иван Зытынский

Иван Зытынский, Люди сопла сопла

Водное распылительное покрытие, Покрытие растворяют в жидкой растворителе и раствор распыляют, например, раствор сахара с водой в качестве растворителя. Покрытие наносят в виде жидкости и 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 способна распыляться. После распыления жидкость охлаждается и затвердевает, образуя сплошное покрытие, например, в пищевой промышленности, это будет распыление шоколада или арахисового масла.

Склеивание, Жидкость образует химическую связь с поверхностью продукта или изменяет химический состав поверхности, образуя слой покрытия. Каждый из этих типов покрытий для распыления может поставляться пятью основными способами; Непрерывная линия распыления - продукт перемещается под распылителем с непрерывным распылением на конвейере или в аэрозольном туннеле.

Периодическая линия распыления - Продукты перемещаются под брызговик или в туннель, при этом брызговик активируется только при необходимости. Этот тип процессов требует наличия датчиков или продуктов с очень равномерным распределением.

Стоп-пуск - Продукты перемещаются на конвейере или в аэрозольном туннеле до точки распыления, где их останавливают и распыляют на желаемый период перед перемещением.

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

Жидкое покрытие - Гранулы, гранулы или другие мелкие продукты в большом количестве. Твердые предметы без покрытия «ожижены» путем вдувания воздуха или жидкости, поэтому они перемещаются и ведут себя так же, как жидкость. Затем распылительное покрытие вводят в эту псевдоожиженную массу или продукт для достижения контакта.

Важность размера капель

Размер капель является критическим фактором во многих покрытиях, обычно тремя способами:

прилипание, Небольшой размер капель поможет с адгезией к поверхности. Меньшие капли имеют большую площадь поверхности для массового рациона и, как таковая, будут иметь больше шансов прилипать к поверхности. Большие 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 меньших капелек. Быстрое испарение растворителя в водных системах покрытия позволит надежно наносить желаемое покрытие.

Даже распространение. Меньшие капли помогут сформировать более ровное покрытие. Все спреи будут иметь вариации размеров капель, но с меньшим размером средней капли уменьшаются шансы увеличения карманов плотного аэрозоля. По существу меньшие капли помогают рандомизировать распыление, еще большее значение которого означает более равномерное распределение.

Таким образом, меньшие капли обеспечивают более равномерное и однородное покрытие. Это особенно важно в приложениях для нанесения покрытий на барабан и псевдоожиженный слой, которые полагаются на случайное перемещение частиц-мишеней, которые подаются в распылитель.

Распределение распыления Достижение постоянного, равномерного покрытия означает получение однородного и равномерного распыления. При рассмотрении линий распыления на конвейерной линии линия распыления должна быть последовательной вдоль всего продукта или партии. Используемые сопла будут иметь угол распыления и простую тригонометрию, которая может использоваться для расчета расстояния между соплами для получения полной линии распыления.

Однако важно понимать, что спрей, создаваемый плоским соплом вентилятора, не будет полностью ровным. Края рисунка представляют собой мягкий край, а не твердый край, поэтому он имеет тенденцию быть сужающимся эффектом с более низким распределением распыления на обоих концах распылителя.

Чтобы компенсировать этот эффект, спреи могут перекрываться. Это означает, что при попадании продукта будет поставляться более ровное покрытие. Важно помнить, что если перекрывающиеся спреи поражают своих соседей, это может вызвать агломерацию капель и может отрицательно повлиять на консистенцию спрея. По этой причине часто рекомендуется наклонять каждое распылительное сопло, чтобы на самом деле не наносились рисунки.

Другим методом компенсации неравномерного распределения жидкости является распыление продукта. Если одно сопло отвечает за покрытие продукта, когда оно проходит под ним, то образец распыления может быть преднамеренно повернут так, чтобы он был шире, чем цель. Таким образом, продукт проходит только под серединой и, следовательно, большей частью распылителя. Однако это увеличивает отходы продукта.

В применениях на барабанном покрытии менее важна последовательная линия спрея. Этот процесс основан на случайном перемещении продукта в распылитель, чтобы он со временем покрывал покрытие. Каждая отдельная таблетка или таблетка будет представлена ​​распылителю несколько раз. Поскольку смачиваемые продукты будут контактировать друг с другом, они могут склеиваться, поэтому важно предотвратить любое распыление.

Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что каждая таблетка или таблетка перемещается через спрей и не контактирует с другими недавно смоченными гранулами до испарения. Очевидно, что в таком рандомизированном процессе это никогда не возможно 100%, но при подходящем расстоянии от распылительных сопел проблемы с прилипанием можно свести к минимуму.

Покрытие барабана для выбора сопел

Борьба с переменными пробегами

Несмотря на предпринимаемые усилия по обеспечению гомогонии продукта, на самом деле разные партии могут иметь разные свойства. Эта изменчивость партии может быть преднамеренной (то есть иначе сформулированной продукцией) или может произойти из-за различных условий окружающей среды. Независимо от причины, небольшие изменения в продукте могут иметь большие последствия для покрытия распылением и потребуют внесения корректировок в используемые спреи. Однако проблема с меняющимися спреями заключается в том, что характеристики спрея часто не являются независимыми.

На размер капель, форму распылителя и расход можно повлиять на изменение давления, при котором распыляется жидкость. Например, простое понижение давления жидкости для уменьшения расхода приведет к увеличению количества капель, которые могут повлиять на адгезию, испарение или распределение (см. Выше).

Для применений покрытий, где критически важны размеры капель, такие как системы с псевдоожиженным слоем и барабанным покрытием, сопла с независимыми запасами воздуха для распыления и формирования рисунка являются обязательными. Изменчивость партий, используемых в этих типах системы покрытия, означает, что для достижения однородных результатов могут потребоваться небольшие изменения как размера рисунка, так и размера капли, хотя эти изменения могут быть практически невозможны, когда другие переменные также затронуты.

Борьба с вязкими жидкостями

Вязкие жидкости будут иметь тенденцию образовывать большие размеры капель. Сопловая распыляющая вода, которая образует размер капель Dw, будет иметь размер капель Df по следующей формуле:

распылительные сопла небольшие против больших капелек для выбора сопел

V, являясь вязкостью жидкости в Cp, поскольку вода имеет Cp 1. Для получения меньших капель и компенсации больших капель, вызванных жидкостями с высокой вязкостью, можно увеличить давление жидкости. Это уменьшит размер капель в соответствии с приведенной ниже формулой:

покрытие с псевдоожиженным слоем для выбора сопел

D1 - это размер капель при давлении P1 с D2, являющимся размером капель при давлении P2, так что примерно десятикратное увеличение давления приведет к уменьшению размера капли вдвое. При использовании гидравлических форсунок любое увеличение давления также приведет к увеличению расхода.

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

покрытие пончиков для выбора сопел

Cp Размер капель по сравнению с водой Требуемое увеличение давления для компенсации размера капель для пищевых продуктов Результирующее увеличение расхода при этом новом давлении Вода 1 1 0 0 Молоко 3 1.25 100% 41% Оливковое масло 40 2.09 1167% 355% Одиночный крем 50 2.19 1363% 382% Double Cream 120 2.60 2400% 500% Honey 2000 4.57 15830% 1262% Кукурузный сироп 15,000 6.84 60700% 2466%

Как видно из таблицы, размеры капель резко возрастают с вязкостью, а для Cp намного выше 50 нет никакого практического способа компенсировать это, так как любое повышение давления будет иметь стук в действие увеличения расхода. В большинстве применений вязкой жидкости требуются другие методы распыления. Воздушные распылители являются логичным выбором.

Однако распылители воздуха имеют свои пределы. Внутренние смесители (где жидкость и воздух смешиваются до выброса) будут давать наименьшие размеры капель и более равномерное распределение размеров капель, но они сталкиваются с проблемами с высокими флюидами Cp. Большие размеры капель, создаваемые внутри смесительной камеры, не могут выйти из отверстия достаточно быстро, чтобы сопла не работали хорошо.

Решения этой проблемы связаны с внешними воздушными распылителями. Сопла смешивают воздух только после того, как жидкость выбрасывается из сопла, т.е. распыление происходит вне сопла. Даже при использовании систем распыления воздуха для наружного воздуха многие жидкости необходимо нагреть, чтобы они могли распыляться.

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

Выводы для выбора сопел

Системы управления с пневматическим приводом являются жизненно важными для любого типа покрытия распылением, которое требует циклического распыления.

Насадки для распыления воздуха являются хорошим выбором для большинства систем распыления, которые требуют относительно небольших объемов распыления. Распыление воздуха позволяет получать мелкие капли и низкие скорости потока.

Вязкие жидкости требуют тщательного рассмотрения. Гидравлические сопла обычно не подходят для вязких жидкостей, так как хорошее распыление при чувствительных давлениях затруднено. Внешние смесители воздуха для воздуха представляют собой хорошее решение, но необходимо подумать о том, как распыление будет отличаться от водяного брызга, указанного в паспорте сопла.

Для прецизионного распыления, такого как покрытия с псевдоожиженным слоем, необходимы воздушные распылители с независимым управлением распылением и формованием воздуха.

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.