Насосы для кондитерской промышленности

Кондитерское производство перекачивает десятки разных масс: шоколад и глазури, карамель, сиропы и патоку, жиры, сгущённое молоко, кремы, джемы и начинки с кусочками. Каждая из них ведёт себя в насосе по-своему: одна застывает, стоит ей остыть на несколько градусов, другая кристаллизуется, третья оседает от лишнего перемешивания. Поэтому универсального «кондитерского насоса» не существует, и подбор всегда начинается с продукта, его температуры и вязкости.

Vaterpass работает с кондитерскими фабриками Украины. Для этой отрасли мы чаще всего поставляем три типа насосов: шестеренные с рубашкой обогрева, кулачковые и мембранные пневматические. Типовая производительность на кондитерских линиях — от 1 до 20 м³/ч в зависимости от участка: от подачи начинки на машину до перекачивания сиропа между ёмкостями. Ниже — как ведут себя основные массы, какой насос для них выбрать и что учесть при подборе.

Чем особенны кондитерские массы

Вязкость зависит от температуры. Шоколад, глазури, патока, глюкозный сироп и жиры на холоде густеют в разы. Насос, подобранный на рабочую температуру, после охлаждения массы может не запуститься или перегрузить привод. Поэтому для подбора нужна не одна цифра вязкости, а вязкость при рабочей и при минимальной температуре.

Кристаллизация шоколада и сахара. Шоколад и какао-масло застывают в насосе и трубах во время остановок, если их не обогревать. У темперированного шоколада узкое рабочее окно: перегрев разрушает нужную кристаллическую структуру, переохлаждение резко повышает вязкость. Сахарные сиропы при охлаждении или испарении воды могут кристаллизоваться, а кристаллы сахара работают как абразив для шестерён, роторов и уплотнений.

Включения. Орехи, изюм, кусочки фруктов, вафельная крошка должны пройти через насос целыми. Это напрямую определяет тип насоса: между шестернями крупные частицы не проходят, а кулачковый насос с большой рабочей полостью пропускает их без перетирания.

Чувствительность к сдвигу. Кремы, взбитые и аэрированные массы оседают от интенсивного перемешивания. Для них важна низкая скорость продукта в насосе.

Гигиена. Все детали, контактирующие с продуктом, изготавливают из нержавеющей стали и пищевых эластомеров, без застойных зон. Способ очистки разный: водные продукты моют CIP, а шоколадные линии обычно промывают какао-маслом или свежей массой, поскольку вода для них нежелательна.

Какой насос для какого продукта

Таблица — ориентир для первого выбора. Окончательное решение зависит от температуры, вязкости, размера включений и схемы линии.

Винтовые, поршневые и импеллерные насосы на кондитерских линиях — вспомогательные. Их рассматриваем тогда, когда этого требует конкретный процесс, например подача теста. Основные задачи перекачивания закрывают три типа, описанные ниже.

Шестеренный насос с рубашкой обогрева

Для шоколада, глазурей, карамели, патоки и жиров основной выбор — шестеренный насос внутреннего зацепления с рубашкой обогрева. Ротор с внешними зубьями и малая шестерня внутри него переносят продукт порциями. Подача пропорциональна оборотам и мало зависит от давления, поэтому насос уверенно работает с массами, в сотни и тысячи раз более густыми, чем вода. Его эксплуатируют на низких оборотах с преобразователем частоты: так продукт меньше нагревается от трения, не захватывает воздух, а детали изнашиваются медленнее.

Рубашка обогрева охватывает корпус и крышку насоса. Через неё пропускают горячую воду или теплоноситель, обычно с температурой до +120 °C. Это температура теплоносителя, а не продукта: для шоколада воду в рубашке держат значительно ниже, чтобы не перегреть массу, а более высокие температуры нужны для карамели, патоки и жиров. Перед пуском насос прогревают, чтобы застывший в нём продукт расплавился: пуск «на холодную» может повредить вал и шестерни или перегрузить привод.

Ограничения тоже стоит знать. Между шестернями не проходят крупные включения, поэтому массы с орехами и кусочками — задача кулачкового насоса. Абразивные наполнители и кристаллы сахара постепенно увеличивают зазоры, поэтому для глазурей подбирают материалы и скорость. Как любой объёмный насос, шестеренный требует предохранительного клапана или байпаса: против закрытой задвижки давление будет расти, пока что-то не сломается.

Подробнее о принципе — в статье как работает шестеренный насос, практический пример — в кейсе шестеренный насос для шоколада и глазури. Исполнения и размеры — в разделе шестеренные насосы.

Кулачковый насос

В кулачковом насосе два ротора вращаются навстречу друг другу и не касаются ни друг друга, ни корпуса: их синхронизируют отдельные шестерни вне рабочей камеры. Продукт переносится крупными полостями с невысокой скоростью, поэтому кусочки фруктов, орехи и изюм проходят целыми, а кремы и взбитые массы не оседают. На кондитерском производстве это насос для начинок с включениями, джемов, кремов, сгущённого молока, сиропов, а в исполнении с обогревом — и для шоколадных масс с включениями.

Гигиеническое исполнение позволяет мыть насос CIP без разборки. Передняя крышка снимается без демонтажа насоса с линии, и роторы сразу доступны для осмотра и ручной очистки. Для застывающих продуктов корпус и крышку выполняют с рубашкой обогрева.

Чего от кулачкового насоса ждать не стоит: это насос для перекачивания, а не для точного дозирования — подача зависит от вязкости, давления и износа. На жидких продуктах часть потока перетекает обратно через зазоры, и эффективность падает. Абразив, в том числе кристаллы сахара, постепенно изнашивает роторы. Как и шестеренному, ему нужна защита от превышения давления.

Больше — в статьях что такое кулачковый насос и как он работает и кулачковый насос для шоколада. Пример гигиенической линии — кейс по перекачиванию сахарного сиропа кулачковым насосом, похожие задачи со сливками и кисломолочными продуктами — в статье насосы для молочных производств. Исполнения — в разделе кулачковые насосы.

Мембранный пневматический насос (AODD)

Мембранный насос с пневмоприводом работает от сжатого воздуха и не имеет вращающихся деталей в контакте с продуктом. Он самовсасывает, не боится сухого хода, а если на нагнетании закрыть кран, просто останавливается без перегрева. Поэтому на кондитерском производстве его берут для вспомогательных, но ежедневных задач:

• выгрузка сиропов, патоки, начинок и растопленных жиров из бочек, IBC-контейнеров и автоцистерн;
• возврат моющего раствора в системах CIP, где насос всасывает смесь жидкости с воздухом;
• перекачивание начинок и мягких масс из ёмкостей, подача добавок, ароматизаторов, красителей;
• опорожнение ёмкостей и линий при смене продукта.

Для пищевых применений мы поставляем мембранные пневматические насосы с материалами, соответствующими требованиям FDA. Поток такого насоса пульсирует, поэтому вместе с ним поставляем гасители пульсаций: они сглаживают подачу и снижают нагрузку на трубопроводы. Для точного дозирования и подачи на формующие машины мембранный насос не используют, и основным насосом для шоколада он тоже не является. Исполнения — в разделе мембранные насосы.

Обогрев, уплотнения, очистка и CIP

Обогрев. Для застывающих масс обогревают не только насос, а всю трассу: трубопроводы с рубашкой или спутником обогрева, арматуру, фильтры. Один холодный участок перед насосом сводит на нет обогрев самого насоса. Рубашки работают на горячей воде или теплоносителе, обычно до +120 °C, а температуру в контуре задают под конкретный продукт.

Уплотнение вала. Для вязких масс, которые застывают или кристаллизуются, применяют сальниковую набивку или двойное торцевое уплотнение с промывкой. Промывочная жидкость не даёт продукту застывать и кристаллизоваться на поверхностях трения. Одинарное торцевое уплотнение без промывки на шоколаде или карамели часто становится слабым местом после каждой остановки.

Очистка. Насосы для водных продуктов — сиропов, джемов, кремов, сгущённого молока — моют CIP: щелочным и кислотным раствором, затем водой. Под мойку подбирают эластомеры, стойкие к химии и температуре. Шоколадные и жировые линии промывают какао-маслом или свежей массой, вода в них нежелательна. Кулачковый насос дополнительно удобно осматривать и чистить вручную: достаточно снять переднюю крышку.

Что нужно для подбора: чек-лист

• продукт и рецептура: что перекачиваем, есть ли включения, их размер и доля;
• вязкость при рабочей и минимальной температуре (или данные «температура — вязкость»), плотность;
• температура продукта, нужен ли обогрев, какой теплоноситель есть на производстве и с какой температурой;
• производительность, м³/ч (на кондитерских линиях обычно от 1 до 20), и режим: непрерывно или циклами;
• давление нагнетания или схема трассы: длина, диаметр, перепад высот, фильтры, теплообменники;
• откуда всасываем: ёмкость, вакуум-аппарат, бочка или IBC; стоит ли ёмкость выше насоса;
• очистка: CIP, промывка жиром или ручная разборка; моющие средства и их температура;
• требования к материалам, уплотнениям и пищевому соответствию;
• привод: постоянные обороты или регулирование преобразователем частоты.

Подбор насоса для вашей линии

Отправьте параметры продукта через форму запроса на подбор. По ним инженеры Vaterpass предложат тип и размер насоса, уплотнение, обогрев и привод под ваш процесс. Другие отраслевые решения собраны на странице насосы для пищевой промышленности.