Effect of electrohydrodynamic atomization conditions on morphometric characteristics and mechanical resistance of chia mucilage-alginate particles

Figures & data

Figure 1. Electrohydrodynamic atomization equipment (CICATA-IPN Querétaro).

Figura 1. Equipo de atomización electrohidrodinámica (CICATA-IPN Querétaro).

Figure 2. Changes in the percentage of particles with diameters smaller than 1 mm (2A) and in their size (2B) due to the processing method. (a) Electrohydrodynamic atomization (Quadratic model, R² = 0.84), voltage (p ≤ 0.0001); working distance (p = 0.2383). (b) Dripping mode.

Figura 2. Cambios en el porcentaje de partículas con diámetros menores a 1 mm (2A) y en su tamaño (2B) debido al método de procesamiento. (A) Atomización electrohidrodinámica (modelo cuadrático, R² = 0,84), voltaje (p ≤ 0,0001); distancia de trabajo (p = 0.2383). (B) Modo de goteo.

Figure 3. Diameter frequency distributions of electrosprayed particles at different working distances (WD) and voltages. a: WD 5.5 cm, voltage 11Kv; b: WD 5.5 cm, 14Kv voltage; c: WD 5.5 cm, voltage 17Kv; d: WD 7 cm, voltage 11kv; e: WD 7 cm, 14kv voltage; f: WD 7 cm, voltage 17kv; g: WD 8.5 cm, voltage 11kv; h: WD 8.5 cm, 14kv voltage; i: WD 8.5 cm, voltage 11kv. In all cases, an image of the droplet upon being released is presented. Reference bars for droplets 0.5 mm; reference bars for particles 1.0 mm.

Figura 3. Distribuciones de frecuencia de diámetro de partículas electropulverizadas a diferentes distancias de trabajo (WD) y voltajes. a: WD 5.5 cm, voltaje 11Kv; b: WD 5.5 cm, voltaje de 14Kv; c: WD 5.5 cm, voltaje 17Kv; d: WD 7 cm, voltaje 11kv; e: WD 7 cm, voltaje de 14kv; f: WD 7 cm, voltaje 17kv; g: WD 8.5 cm, voltaje 11kv; h: WD 8.5 cm, voltaje de 14kv; i: WD 8.5 cm, voltaje 11kv. En todos los casos, se presenta una imagen de la gota al ser liberada. Barras de referencia para gotas de 0,5 mm; barras de referencia para partículas de 1.0 mm.

Figure 4. Changes of the roundness (Rd) due to the elaboration method. (a) Electrohydrodynamic atomization (Quadratic model, R² = 0.8441), voltage (p ≤ 0.0001); working distance (p = 0.0022). (b) Dripping mode.

Figura 4. Cambios de la redondez (Rd) debido al método de elaboración. (a) Atomización electrohidrodinámica (modelo cuadrático, R² = 0.8441), voltaje (p ≤ 0.0001); distancia de trabajo (p = 0.0022). (B) Modo de goteo.

Figure 5. Changes of the Weber number (We) due to the elaboration method. (a) Electrohydrodynamic atomization (Quadratic model, R² = 0.7362) voltage (p ≤ 0.0027); working distance (p = 0.0030). (b) Dripping mode.

Figura 5. Cambios del número de Weber (We) debido al método de elaboración. (A) Atomización electrohidrodinámica (modelo cuadrático, R² = 0.7362) (p ≤ 0.0027); distancia de trabajo (p = 0.0030). (B) Modo de goteo.

Figure 6. Effect of voltage and working distance on particle mechanical strength due to the elaboration method. (A) Electrohydrodynamic atomization (Quadratic model, R² of 0.7916), voltage (p ≤ 0.0004); working distance (p = 0.0381). (B) Dripping mode.

Figura 6. Efecto del voltaje y la distancia de trabajo sobre la resistencia mecánica de las partículas debido al método de elaboración. (A) Atomización electrohidrodinámica (modelo cuadrático, R² de 0.7916), voltaje (p ≤ 0.0004); distancia de trabajo (p = 0.0381). (B) Modo de goteo.

Figure 7. Descriptive model showing the effect of EHDA variables on We, mechanical resistance, shape and percentage of particles with diameters less than ≤ 1 mm.

Figura 7. Modelo descriptivo que muestra el efecto de las variables EDHA en We, resistencia mecánica, forma y porcentaje de partículas con diámetros menores a ≤ 1 mm.

Table 1. Pearson correlation analysis of EHDA variables and responses.

We	PD	Rd	Mechanical strength (N)	Voltage (kV)	Distance (cm)
We R P	0.817 0.000	−0.087 0.699	0.807 0.000	0.578 0.006	−0.323 0.152
PD R P		−0.485 0.026	0.837 0.000	0.826 0.000	−0.126 0.587
Rd R P			−0.310 0.172	−0.613 0.003	0.357 0.112
Mechanical strength (N) R P				0.541 0.011	−0.268 0.240

EHDA: electrohydrodinamic atomization; PD: percentage of particles with diameter smaller than 1 mm; Rd, is the Roundness; MS: Mechanical strength; We: Weber number R: Correlation coefficient; P: level of significance (p ≤ 0.05)

EHDA: Atomización electrohidrodinámica; PD: Porcentaje de partículas con diámetro inferior a 1 mm; Rd: redondez; MS: resistencia mecánica; We: número de Weber R: coeficiente de correlación; P: nivel de significancia (p ≤ 0.05)