Насоси для кондитерської промисловості

Кондитерське виробництво перекачує десятки різних мас: шоколад і глазурі, карамель, сиропи й патоку, жири, згущене молоко, креми, джеми та начинки зі шматочками. Кожна з них поводиться в насосі по-своєму: одна застигає, щойно охолоне на кілька градусів, інша кристалізується, третя осідає від зайвого перемішування. Тому універсального «кондитерського насоса» не існує, і підбір завжди починається з продукту, його температури та в’язкості.

Vaterpass працює з кондитерськими фабриками України. Для цієї галузі ми найчастіше постачаємо три типи насосів: шестеренні із сорочкою обігріву, кулачкові та мембранні пневматичні. Типова продуктивність на кондитерських лініях — від 1 до 20 м³/год залежно від ділянки: від подачі начинки на машину до перекачування сиропу між ємностями. Нижче — як поводяться основні маси, який насос для них обрати і що врахувати під час підбору.

Чим особливі кондитерські маси

В’язкість залежить від температури. Шоколад, глазурі, патока, глюкозний сироп і жири на холоді густішають у рази. Насос, підібраний на робочу температуру, після охолодження маси може не запуститися або перевантажити привод. Тому для підбору потрібна не одна цифра в’язкості, а в’язкість за робочої та за мінімальної температури.

Кристалізація шоколаду й цукру. Шоколад і какао-масло застигають у насосі та трубах під час зупинок, якщо їх не обігрівати. Темперований шоколад має вузьке робоче вікно: перегрів руйнує потрібну кристалічну структуру, переохолодження різко підвищує в’язкість. Цукрові сиропи під час охолодження чи випаровування води можуть кристалізуватися, а кристали цукру працюють як абразив для шестерень, роторів і ущільнень.

Включення. Горіхи, родзинки, шматочки фруктів, вафельна крихта мають пройти через насос цілими. Це прямо визначає тип насоса: між шестернями великі частинки не проходять, а кулачковий насос із великою робочою порожниною пропускає їх без перетирання.

Чутливість до зсуву. Креми, збиті та аеровані маси осідають від інтенсивного перемішування. Для них важлива низька швидкість продукту в насосі.

Гігієна. Усі деталі, що контактують із продуктом, виготовляють із нержавіючої сталі та харчових еластомерів, без застійних зон. Спосіб очищення різний: водні продукти миють CIP, а шоколадні лінії зазвичай промивають какао-маслом або свіжою масою, бо вода для них небажана.

Який насос для якого продукту

Таблиця — орієнтир для першого вибору. Остаточне рішення залежить від температури, в’язкості, розміру включень і схеми лінії.

Гвинтові, поршневі та імпелерні насоси на кондитерських лініях — допоміжні. Їх розглядаємо тоді, коли цього вимагає конкретний процес, наприклад подача тіста. Основні завдання перекачування закривають три типи, описані нижче.

Шестеренний насос із сорочкою обігріву

Для шоколаду, глазурей, карамелі, патоки та жирів основний вибір — шестеренний насос внутрішнього зачеплення із сорочкою обігріву. Ротор із зовнішніми зубами й мала шестерня всередині нього переносять продукт порціями. Подача пропорційна обертам і мало залежить від тиску, тому насос упевнено працює з масами, у сотні й тисячі разів густішими за воду. Його ведуть на низьких обертах із перетворювачем частоти: так продукт менше нагрівається від тертя, не захоплює повітря, а деталі зношуються повільніше.

Сорочка обігріву охоплює корпус і кришку насоса. Через неї пропускають гарячу воду або теплоносій, зазвичай із температурою до +120 °C. Це температура теплоносія, а не продукту: для шоколаду воду в сорочці тримають значно нижчою, щоб не перегріти масу, а вищі температури потрібні для карамелі, патоки й жирів. Перед пуском насос прогрівають, щоб застиглий у ньому продукт розплавився: пуск «на холодну» може пошкодити вал і шестерні або перевантажити привод.

Обмеження теж варто знати. Між шестернями не проходять великі включення, тому маси з горіхами й шматочками — завдання кулачкового насоса. Абразивні наповнювачі та кристали цукру поступово збільшують зазори, тож для глазурей підбирають матеріали й швидкість. Як будь-який об’ємний насос, шестеренний потребує запобіжного клапана або байпаса: проти закритої засувки тиск зростатиме, доки щось не зламається.

Детальніше про принцип — у статті як працює шестеренний насос, практичний приклад — у кейсі шестеренний насос для шоколаду і глазурі. Виконання та розміри — у розділі шестеренні насоси.

Кулачковий насос

У кулачковому насосі два ротори обертаються назустріч один одному і не торкаються ні один одного, ні корпусу: їх синхронізують окремі шестерні поза робочою камерою. Продукт переноситься великими порожнинами з невисокою швидкістю, тому шматочки фруктів, горіхи й родзинки проходять цілими, а креми та збиті маси не осідають. На кондитерському виробництві це насос для начинок із включеннями, джемів, кремів, згущеного молока, сиропів, а у виконанні з обігрівом — і для шоколадних мас із включеннями.

Гігієнічне виконання дає змогу мити насос CIP без розбирання. Передня кришка знімається без демонтажу насоса з лінії, і ротори одразу доступні для огляду та ручного очищення. Для продуктів, що застигають, корпус і кришку виконують із сорочкою обігріву.

Чого від кулачкового насоса чекати не варто: це насос для перекачування, а не для точного дозування — подача залежить від в’язкості, тиску та зносу. На рідких продуктах частина потоку перетікає назад через зазори, і ефективність падає. Абразив, зокрема кристали цукру, поступово зношує ротори. Як і шестеренному, йому потрібен захист від перевищення тиску.

Більше — у статтях що таке кулачковий насос і як він працює та кулачковий насос для шоколаду. Приклад гігієнічної лінії — кейс із перекачування цукрового сиропу кулачковим насосом, схожі завдання з вершками й кисломолочними продуктами — у статті насоси для молочних виробництв. Виконання — у розділі кулачкові насоси.

Мембранний пневматичний насос (AODD)

Мембранний насос із пневмоприводом працює від стисненого повітря і не має обертових деталей у контакті з продуктом. Він самовсмоктує, не боїться сухого ходу, а якщо на нагнітанні закрити кран, просто зупиняється без перегріву. Тому на кондитерському виробництві його беруть для допоміжних, але щоденних задач:

• вивантаження сиропів, патоки, начинок і розтоплених жирів із бочок, IBC-контейнерів та автоцистерн;
• повернення мийного розчину в системах CIP, де насос усмоктує суміш рідини з повітрям;
• перекачування начинок і м’яких мас з ємностей, подача добавок, ароматизаторів, барвників;
• спорожнення ємностей і ліній під час зміни продукту.

Для харчових застосувань ми постачаємо мембранні пневматичні насоси з матеріалами, що відповідають вимогам FDA. Потік такого насоса пульсує, тому разом із ним постачаємо гасителі пульсацій: вони згладжують подачу й зменшують навантаження на трубопроводи. Для точного дозування та подачі на формувальні машини мембранний насос не використовують, і основним насосом для шоколаду він теж не є. Виконання — у розділі мембранні насоси.

Обігрів, ущільнення, очищення та CIP

Обігрів. Для мас, що застигають, обігрівають не лише насос, а всю трасу: трубопроводи із сорочкою або супутником обігріву, арматуру, фільтри. Одна холодна ділянка перед насосом зводить нанівець обігрів самого насоса. Сорочки працюють на гарячій воді або теплоносії, зазвичай до +120 °C, а температуру в контурі задають під конкретний продукт.

Ущільнення вала. Для в’язких мас, що застигають або кристалізуються, застосовують сальникову набивку або подвійне торцеве ущільнення з промиванням. Промивальна рідина не дає продукту застигати й кристалізуватися на поверхнях тертя. Одинарне торцеве ущільнення без промивання на шоколаді чи карамелі часто стає слабким місцем після кожної зупинки.

Очищення. Насоси для водних продуктів — сиропів, джемів, кремів, згущеного молока — миють CIP: лужним і кислотним розчином, потім водою. Під миття підбирають еластомери, стійкі до хімії й температури. Шоколадні та жирові лінії промивають какао-маслом або свіжою масою, вода в них небажана. Кулачковий насос додатково зручно оглядати й чистити вручну: досить зняти передню кришку.

Що потрібно для підбору: чек-лист

• продукт і рецептура: що перекачуємо, чи є включення, їхній розмір і частка;
• в’язкість за робочої та мінімальної температури (або дані «температура — в’язкість»), густина;
• температура продукту, чи потрібен обігрів, який теплоносій є на виробництві та з якою температурою;
• продуктивність, м³/год (на кондитерських лініях зазвичай від 1 до 20), і режим: безперервно чи циклами;
• тиск нагнітання або схема траси: довжина, діаметр, перепад висот, фільтри, теплообмінники;
• звідки всмоктуємо: ємність, вакуум-апарат, бочка чи IBC; чи стоїть ємність вище насоса;
• очищення: CIP, промивання жиром чи ручне розбирання; миючі засоби та їхня температура;
• вимоги до матеріалів, ущільнень і харчової відповідності;
• привод: постійні оберти чи регулювання перетворювачем частоти.

Підбір насоса для вашої лінії

Надішліть параметри продукту через форму запиту на підбір. За ними інженери Vaterpass запропонують тип і розмір насоса, ущільнення, обігрів і привод під ваш процес. Інші галузеві рішення зібрані на сторінці насоси для харчової промисловості.