Насосы пищевые погружные
Насосы пищевые погружные: конструкция, материалы, применение и критерии выбора
Пищевые погружные насосы представляют собой специализированный класс оборудования, предназначенного для перекачивания жидких пищевых продуктов, включая соки, вина, пиво, молоко, сыворотку, масла, соусы, сусло, а также технической воды в пищевых производствах. Их ключевая особенность – полное или частичное погружение в перекачиваемую среду, что исключает необходимость предварительного залива (самовсасывания) и минимизирует риск кавитации. Конструкция, материалы проточной части и уплотнений строго регламентированы стандартами пищевой безопасности (такими как FDA, EHEDG, 3-A Sanitary Standards в США или ТР ТС 021/2011 в ЕАЭС).
Конструктивные особенности и принцип действия
Основу конструкции составляет герметичный корпус, внутри которого расположены электродвигатель и гидравлическая часть. Вал двигателя напрямую или через муфту соединен с рабочим колесом. Для предотвращения попадания продукта в двигательный отсек используются торцевые механические уплотнения (чаще двойные, с промывной полостью) или магнитные муфты (система «мокрый ротор»). В последнем случае двигатель изолирован герметичным разделительным стаканом, а крутящий момент передается за счет магнитного поля, что полностью исключает возможность протечки. Корпус насоса, как правило, имеет патрубки для входного и выходного подключения, часто выполненные под быстросъемные соединения (Clamp, Tri-Clamp).
Классификация по типу рабочего колеса и гидравлике
- Центробежные (радиальные): Наиболее распространенный тип. Имеют одно или несколько рабочих колес открытого, полузакрытого или закрытого типа. Обеспечивают высокую производительность при средних и высоких напорах. Подходят для перекачивания жидкостей с низкой и средней вязкостью.
- Вихревые: Специализированный тип для жидкостей, содержащих небольшое количество мягких включений или газов. Создают более мощный напор на малых подачах по сравнению с центробежными того же диаметра, но имеют более низкий КПД.
- Объемные (шестеренные, винтовые): Применяются для высоковязких продуктов (мед, пасты, фарш). В погружном исполнении встречаются реже, обычно это специализированные модели для конкретных технологических задач.
- Корпус и проточная часть: Нержавеющая сталь марок AISI 304 (08Х18Н10) или AISI 316/316L (03Х17Н14М2). Сталь 316L предпочтительнее для сред с высокой агрессивностью (хлориды, кислоты).
- Уплотнительные элементы: Резиновые уплотнения выполняются из EPDM (для температур до +135°C, стойкость к щелочам и кислотам), NBR (нитрил, для масел и жиров), FKM/Viton (для высоких температур и агрессивных сред), силикона (для высоких температур, нейтрален к жирам).
- Рабочее колесо: Нержавеющая сталь, полимеры (PPS, PEEK) или композитные материалы. Полимерные колеса часто используются для снижения веса и минимизации риска повреждения продукта.
- Вал: Высокопрочная нержавеющая сталь.
- Свойства перекачиваемой среды: Вязкость (в сСт), температура, плотность, наличие абразивных или волокнистых включений, размер твердых частиц, склонность к пенообразованию, агрессивность.
- Требования процесса: Производительность (м³/ч), напор (м вод. ст.), глубина погружения, режим работы (постоянный/циклический).
- Санитарно-гигиенические требования: Класс чистоты поверхности (Ra, шероховатость), наличие сертификатов, возможность CIP-мойки (очистки на месте).
- Эксплуатационные условия: Тип емкости (открытая/закрытая), способ установки (вертикальный/горизонтальный), окружающая среда.
- Молочная промышленность: Перекачивание молока, сливок, сыворотки, пахты, йогурта. Требуется высокая гигиеничность и возможность CIP-мойки.
- Производство напитков: Перемещение сусла, вина, пива, соков, концентратов. Важна бережная перекачка без аэрации.
- Масложировая отрасль: Работа с растительными маслами, жирами. Критична стойкость материалов к маслам и жирам.
- Кондитерское и сахарное производство: Перекачивание сиропов, шоколада, меланжа. Требуется учет вязкости продукта.
- Переработка мяса и рыбы: Откачка бульонов, рассолов, транспортировка фаршевых масс (специализированные объемные насосы).
Материалы исполнения
Выбор материалов обусловлен требованиями коррозионной стойкости, механической прочности и санитарной чистоты.
Ключевые технические параметры и критерии выбора
Выбор насоса осуществляется на основе анализа следующих параметров:
| Материал | Температурный диапазон | Химическая стойкость | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| EPDM | -20°C … +135°C | Кислоты, щелочи, пар, вода | Горячая вода, паровые среды, щелочные растворы |
| NBR (Нитрил) | -15°C … +100°C | Масла, жиры, бензин, вода | Молочные продукты, растительные масла |
| FKM (Viton) | -20°C … +200°C | Высокая стойкость к кислотам, маслам, растворителям | Агрессивные химические среды, высокотемпературные процессы |
| Силикон (VMQ) | -50°C … +180°C | Нейтрален к жирам, окислителям | Пищевые жиры, масла |
Области применения в пищевой промышленности
Электропривод и требования к энергообеспечению
Пищевые погружные насосы комплектуются асинхронными трехфазными или однофазными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Класс защиты – не ниже IP68 (полная защита от пыли и длительного погружения в воду под давлением). Класс изоляции – обычно F или H для обеспечения работы при повышенных температурах. Важным аспектом является соответствие двигателя требованиям по энергоэффективности (классы IE). Для управления производительностью и защиты от «сухого хода» используются частотные преобразователи и системы контроля уровня.
| Тип продукта | Вязкость | Наличие частиц | Рекомендуемый тип насоса | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Вода, молоко, сок, вино | Низкая (< 100 сСт) | Нет/минимально | Центробежный | Стандартное решение, высокий КПД |
| Сыворотка с хлопьями, сусло | Низкая/средняя | Мягкие, до 10-15 мм | Вихревой | Устойчив к заклиниванию |
| Мед, сироп, томатная паста | Высокая (> 1000 сСт) | Нет | Винтовой (объемный) | Обеспечивает стабильную подачу вязкой среды |
| Растительное масло | Средняя (зависит от температуры) | Нет | Центробежный | Требуется подогрев для снижения вязкости |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж осуществляется на дне или стенке емкости с помощью фланцевого или резьбового соединения. Необходимо обеспечить свободный доступ для извлечения насоса для обслуживания. Важно соблюдать минимальный уровень погружения, указанный производителем, для предотвращения перегрева. Эксплуатация включает регулярную визуальную проверку, контроль параметров работы (ток двигателя, вибрация). Техническое обслуживание в основном заключается в замене изношенных уплотнений и подшипников, проверке зазоров, очистке поверхностей. Насосы, соответствующие стандартам CIP, допускают промывку циркулирующими моющими растворами без разборки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем пищевой погружной насос принципиально отличается от обычного погружного насоса для воды?
Пищевой насос изготовлен из сертифицированных для контакта с пищей материалов (нержавеющая сталь марки 304/316, разрешенные полимеры), имеет высокий класс чистоты поверхности (шероховатость Ra ≤ 0.8 мкм), специальные уплотнения, соответствующие санитарным нормам, и часто оснащен быстросъемными соединениями для разборки и мойки. Конструкция минимизирует застойные зоны.
Можно ли использовать пищевой погружной насос для перекачивания агрессивных химических сред?
Да, но с учетом химической стойкости конкретных материалов его исполнения. Насосы из AISI 316L с уплотнениями из FKM (Viton) часто применяются в химической промышленности для агрессивных сред. Необходимо сверить стойкость всех контактирующих материалов с конкретной химической средой по таблицам химической стойкости.
Как правильно подобрать мощность двигателя для перекачивания вязких продуктов?
При увеличении вязкости растут гидравлические потери и требуемая мощность на валу. Для сред с вязкостью выше 500 сСт необходимо использовать поправочные коэффициенты к характеристикам насоса, указанным для воды. Производители предоставляют специальные номограммы или программы подбора. Как правило, для вязких сред требуется насос с более мощным двигателем, чем для воды при той же производительности и напоре.
Что такое CIP-мойка и все ли пищевые насосы ее поддерживают?
CIP (Cleaning In Place) – мойка на месте без разборки оборудования. Ее поддерживают не все насосы, а только те, чья конструкция это позволяет: с гладкими поверхностями, без внутренних полостей, с материалами, стойкими к моющим средствам (щелочам, кислотам) и высоким температурам (до +85°C…+90°C). Наличие возможности CIP прямо указывается в технической документации.
Как защитить насос от работы «всухую»?
Для защиты применяют датчики уровня (поплавковые, емкостные, ультразвуковые), которые отключают насос при падении уровня ниже критической отметки. Альтернативой является использование частотного преобразователя с функцией контроля тока или мощности двигателя, который сигнализирует о работе без нагрузки.
Каков типичный срок службы механического торцевого уплотнения в таком насосе?
Срок службы зависит от условий: перекачиваемой среды (абразивность, температура), правильности монтажа и цикличности работы. В стандартных условиях на нейтральных жидкостях (вода, молоко) при температуре до +70°C качественное двойное торцевое уплотнение может проработать 5000-10000 часов. На абразивных или горячих средах интервал замены сокращается.
Заключение
Выбор и эксплуатация пищевых погружных насосов требуют комплексного учета технологических, гигиенических и энергетических факторов. Ключевыми аспектами являются соответствие материалов контактирующих частей перекачиваемой среде, обеспечение требуемых гидравлических параметров с поправкой на вязкость, а также соблюдение санитарных норм при монтаже и обслуживании. Правильно подобранный насос, интегрированный в систему с соответствующими средствами автоматизации и защиты, обеспечивает надежную, эффективную и безопасную работу в пищевом производстве, минимизируя риски простоев и брака продукции.