Кулачковий насос для шоколаду: коли це найкращий вибір для кондитерів

Кулачковий насос для шоколаду шукають технологи й головні інженери, які вже знають: шоколад — непростий продукт, і насос «загального призначення» з ним не впорається. З досвіду підбору насосів для кондитерських ліній відповідь така: кулачковий насос — найкращий вибір для шоколаду не завжди, а в цілком конкретних випадках. Для чистої шоколадної маси без включень першим зазвичай розглядають шестеренний насос внутрішнього зачеплення із сорочкою обігріву. Кулачковий виграє там, де в масі є горіхи чи шматочки, де продукт чутливий до зсуву, де часто змінюють рецептуру і потрібне швидке очищення. Нижче — як відрізнити одну ситуацію від іншої, порівняльна таблиця за продуктами та на що дивитися у виконанні насоса.

Чому шоколад складний для насоса

В’язкість шоколаду сильно залежить від температури. Варто масі охолонути на кілька градусів — вона густішає, а під час зупинки може повністю застигнути в насосі чи трубі. Перегрів теж шкодить: темперований шоколад має вузьке температурне вікно (для чорного — орієнтовно 30–32 °C, для молочного й білого — нижче), і зайве тепло від тертя в насосі руйнує потрібну кристалічну структуру. До цього додаються частинки цукру й какао, які поступово зношують деталі, і те, що шоколадні лінії не миють водою. Докладніше про поведінку кондитерських мас — у статті насоси для кондитерської промисловості.

Коли кулачковий насос — найкращий вибір

Кулачковий насос переносить продукт великими порожнинами між роторами, які не торкаються ні один одного, ні корпусу. Звідси його сильні сторони на шоколадних лініях:

• Шоколад із включеннями. Цілі чи дроблені горіхи, повітряний рис, шматочки печива, вафель чи сухофруктів проходять через насос без перетирання. Між шестернями шестеренного насоса великі частинки або подрібнюються, або заклинюють його.
• Аеровані та чутливі до зсуву маси. Пориста шоколадна маса, збиті начинки, креми на шоколадній основі втрачають об’єм і текстуру від інтенсивного перемішування. Кулачковий насос на низьких обертах переміщує їх щадно.
• Начинки та змішані маси. Шоколадно-вершкові начинки, ганаші, суміші шоколаду з фруктовими чи горіховими наповнювачами неоднорідні, часто мають водну фазу і потребують гігієнічного миття.
• Часта зміна продукту. Якщо на одній лінії за зміну проходить кілька рецептур, важливо швидко звільнити й очистити насос. Передня кришка кулачкового насоса знімається без демонтажу насоса з лінії, і ротори відразу доступні.
• Гігієнічне очищення CIP. Начинки з водною фазою миють розчинами, і кулачковий насос у гігієнічному виконанні для цього добре підходить. Окремі виконання допускають і стерилізацію парою SIP.
• Реверс. Насос може обертатися у зворотному напрямку: так зручно повернути продукт у ємність або звільнити трубопровід перед зміною рецептури.

Коли краще шестеренний насос

Для чистого чорного, молочного чи білого шоколаду без включень, для глазурей і какао-масла першим вибором зазвичай є шестеренний насос внутрішнього зачеплення із сорочкою обігріву. Причини практичні:

• він упевнено тримає тиск на довгих трасах і перед фільтрами, теплообмінниками, темперувальними машинами;
• подача рівніша, а внутрішні перетікання менші, особливо на менш в’язких масах, як-от какао-масло;
• насос конструктивно простіший і за однакової продуктивності зазвичай компактніший;
• для однорідної маси без шматочків головна перевага кулачкового насоса — великі порожнини — просто не потрібна.

Скажемо прямо: якщо на лінії лише однорідний шоколад і її промивають жиром, а не водою, кулачковий насос буде не найраціональнішим вибором. Як влаштований і працює шестеренний насос — у статті як працює шестеренний насос і чому його обирають. Практичний приклад — кейс із перекачування шоколадної глазурі на кондитерській фабриці, виконання — у розділі шестеренні насоси.

Кулачковий чи шестеренний: таблиця за продуктами

Таблиця — орієнтир для першого вибору. Остаточне рішення залежить від в’язкості за робочої та мінімальної температури, розміру включень, тиску в лінії та способу очищення.

Що важливо у виконанні кулачкового насоса для шоколаду

Сорочка обігріву і прогрів перед пуском. Корпус і передню кришку виконують із сорочкою на гарячій воді або теплоносії, температура якого зазвичай до +120 °C. Це межа для теплоносія, а не робоча температура шоколаду: для темперованої маси контур тримають значно нижчим. Перед пуском насос прогрівають, доки застиглий усередині продукт не розплавиться.

Низькі оберти й перетворювач частоти. Шоколад перекачують на низькій швидкості: менше нагрівання від тертя, менший зсув, повільніший знос. Перетворювач частоти дає змогу плавно підлаштувати подачу під лінію, а сам насос підбирають так, щоб він працював у нижній частині діапазону обертів. Типова продуктивність на кондитерських лініях — від 1 до 20 м³/год.

Тип роторів. Для мас зі шматочками обирають двокулачкові ротори з великими порожнинами — так включення менше травмуються. Для однорідних і аерованих мас, де важлива рівна подача з мінімальною пульсацією, доступні гвинтові ротори.

Зазори під в’язкість. Зазори між роторами й корпусом підбирають під в’язкість і температуру продукту з урахуванням теплового розширення деталей під час обігріву. Замалі зазори загрожують заклинюванням, завеликі дають зворотні перетікання і втрату подачі.

Ущільнення вала. Для шоколаду застосовують сальникову набивку або подвійне торцеве ущільнення з промиванням. Промивання не дає масі застигати й кристалізуватися на поверхнях тертя.

Запобіжний клапан. Кулачковий насос об’ємний: проти закритої засувки чи забитого фільтра тиск зростатиме, доки щось не зламається. Запобіжний клапан можна вбудувати в передню кришку як опцію, альтернатива — байпас на лінії.

Очищення без води. Шоколадні лінії промивають какао-маслом або свіжою масою: вода спричиняє загустіння шоколаду і погіршує якість продукту. Для огляду й ручного очищення досить зняти передню кришку, не демонтуючи насос із лінії.

Про принцип роботи, переваги й обмеження цього типу насосів — у статті що таке кулачковий насос і як він працює. Виконання та розміри — у розділі кулачкові насоси.

Типові помилки

• Пуск «на холодну». Застиглий у насосі шоколад працює як клин: пуск без прогріву може пошкодити вал і ротори або перевантажити привод.
• Необігріта всмоктувальна лінія. Насос прогрітий, а труба перед ним — ні. Маса густішає саме там, де насосу найважче її всмоктати, і подача падає. Обігрівати треба всю трасу: трубопроводи, арматуру, фільтри, а всмоктувальну лінію робити короткою й достатнього діаметра.
• Малий насос на високих обертах. Економія на розмірі обертається перегрівом маси від тертя, руйнуванням включень та аерованої структури, прискореним зносом роторів і ущільнень.
• Немає запобіжного клапана. Закрита засувка чи застиглий фільтр на нагнітанні — і тиск у лінії швидко зростає. Без клапана чи байпаса наслідок — пошкоджений насос, привод або трубопровід.

Підбір насоса для шоколадної лінії

Якщо не впевнені, що потрібно саме вам — кулачковий чи шестеренний насос, — надішліть параметри через форму запиту на підбір: продукт і рецептуру, розмір включень, в’язкість за робочої та мінімальної температури, продуктивність, схему лінії та спосіб очищення. За цими даними інженери Vaterpass запропонують тип і розмір насоса, ротори, ущільнення, обігрів і привод.