Шестеренный насос Vaterpass для шоколада и глазури: как выбрать и не ошибиться

Шестеренный насос для шоколада — чаще всего это насос внутреннего зацепления с обогревающей рубашкой. Именно такое исполнение — первый выбор для чистого темного, молочного и белого шоколада, для глазурей, в том числе компаундных, и для какао-масла. Эти продукты однородны, не содержат кусочков, хорошо смазывают рабочую пару и требуют стабильного давления на длинных трассах. Шестеренный насос дает ровную подачу и уверенно держит давление, а рубашка не дает массе застыть в корпусе во время остановок. Ниже — почему выбирают именно этот тип, каким должно быть исполнение, пример из практики и типичные ошибки. Если в массе есть орехи или другие включения, читайте парную статью кулачковый насос для шоколада.

Почему для шоколада выбирают шестеренный насос

• Стабильное давление на длинных трассах. Шоколад и глазурь часто подают на десятки метров: через фильтры к темперирующим машинам, глазировочным машинам (энроберам), в кольцевые магистрали. Объемный насос сохраняет подачу, даже когда сопротивление трассы растет, например из-за забитого фильтра или загустевшей массы.
• Ровная подача. Поток почти без пульсаций, поэтому завеса глазури на энробере ровная, а расход удобно менять оборотами через частотный преобразователь.
• Малые перетечки на таких вязкостях. На массах в тысячи и десятки тысяч сантипуаз обратные перетечки через зазоры незначительны, и подача почти пропорциональна оборотам. Даже на жидком какао-масле шестеренный насос теряет меньше, чем кулачковый.
• Компактность. При одинаковой производительности насос меньше, проще конструктивно и легче вписывается в тесную обвязку линии.

Типичная производительность на кондитерских линиях — от 1 до 20 м³/ч. Какое место шестеренный насос занимает среди других типов на кондитерском производстве, разобрано в статье насосы для кондитерской промышленности.

Как работает шестеренный насос внутреннего зацепления

Большой ротор с зубчатым венцом внутри вращается в корпусе, а в нем эксцентрично посажена меньшая шестерня. Между ними стоит серповидный разделитель. На стороне всасывания зубья выходят из зацепления, впадины заполняются массой, продукт переносится вдоль разделителя и вытесняется в нагнетательный патрубок там, где зубья снова входят в зацепление. Шестерни вращаются медленно, масса движется большими порциями без резких изменений скорости, а меньшее трение означает меньше тепла в продукте.

Подробнее о принципе, разнице между внешним и внутренним зацеплением и ограничениях этого типа — в статье как работает шестеренный насос и почему его выбирают.

Обогревающая рубашка: как держать температуру

Для шоколада насос без обогрева — ежедневный риск. Рубашку выполняют на корпусе и крышке, а в части исполнений — и на камере уплотнения вала, чтобы масса не застывала возле уплотнения.

• Теплоноситель. Горячая вода или теплоноситель, обычно до +120 °C. Это предел для теплоносителя, а не температура продукта: для шоколада температуру в контуре задают под конкретную массу и держат значительно ниже.
• Температура массы. Для темперированного темного шоколада — ориентировочно 30–32 °C, для молочного и белого — ниже. Нетемперированные массы и глазури перекачивают при более высокой температуре, которую задает технолог. Насос подбирают под вязкость и при рабочей, и при минимальной температуре.
• Прогрев перед пуском. После остановки масса в насосе застывает. Рубашку включают заранее, а насос запускают только тогда, когда продукт внутри расплавился и вал проворачивается свободно.
• Обогреваемая всасывающая линия. Обогревают не только насос, но и трубопровод перед ним, арматуру и фильтры — рубашкой или спутником обогрева. Всасывающую линию делают короткой и достаточного диаметра.

Пример из практики: шоколадная глазурь на кондитерской фабрике

Одна из крупных кондитерских фабрик Украины перекачивала шоколадную глазурь, белково-сахарные массы и начинки шестеренными насосами европейского производства. Масса подгорала на стенках рабочей камеры, насосы подклинивало, а в глазури появлялись комки. Линию приходилось останавливать, чтобы очистить насос от пригоревших остатков. Задача: стабильная непрерывная подача без перегрева массы и с умеренными затратами на обслуживание.

Решение — шестеренный насос внутреннего зацепления с обогревающей рубашкой: номинальная производительность 18 м³/ч, давление до 8 бар. Запас по подаче позволил работать на низких оборотах. Ключевые решения:

• рубашка обогрева держит стабильную температуру массы в насосе и не дает ей застывать во время остановок, а умеренная температура теплоносителя исключает локальный перегрев стенок;
• увеличенные зазоры между вращающимися деталями рассчитаны под вязкость массы и тепловое расширение деталей при обогреве, поэтому насос не подклинивает;
• пониженные обороты означают меньше тепла от трения и более медленный износ шестерен, втулок и уплотнения от сахара и наполнителей.

Результат: масса проходит через насос ровным потоком на низкой скорости, без ударов и вспенивания; пригорание, комки и заклинивание устранены, линия работает непрерывно всю смену. Изнашиваемые детали в таком насосе есть — втулки, уплотнение вала, со временем и шестерни, — но при правильных оборотах и зазорах их ресурс предсказуем, а обслуживание простое.

Исполнение насоса для шоколада: на что обратить внимание

Зазоры. Их подбирают под вязкость продукта и тепловое расширение деталей в прогретом насосе. Слишком малые зазоры грозят заклиниванием, слишком большие дают перетечки и потерю подачи, особенно на какао-масле.

Материалы. Для шоколада, глазурей и какао-масла — чугун или нержавеющая сталь в зависимости от требований производства. Для продуктов с водной фазой, например начинок или белково-сахарных масс, — нержавеющая сталь.

Уплотнение вала. Сальниковая набивка или двойное торцевое уплотнение с промывкой: промывочная жидкость не дает массе застывать и кристаллизоваться на поверхностях трения.

Предохранительный клапан. Шестеренный насос объемный: против закрытой задвижки или застывшего фильтра давление будет расти, пока что-то не сломается. Нужен предохранительный клапан на насосе или байпас на линии. Встроенный клапан защищает от аварии, но не рассчитан на длительную циркуляцию: масса в нем нагревается.

Низкие обороты и частотный преобразователь. Насос подбирают так, чтобы рабочая точка лежала в нижней части диапазона оборотов, а подачу подстраивают частотным преобразователем.

Промывка без воды. Шоколадные линии промывают какао-маслом или свежей массой. Вода вызывает загустение шоколада, комки и ухудшает качество продукта.

Продукт → исполнение насоса → на что обратить внимание

Массы с кусочками — орехами, вафельной крошкой, воздушным рисом — шестеренному насосу не подходят: между шестернями включения перетираются или заклинивают пару. Для них нужен кулачковый насос с обогревом, подробно — в статье кулачковый насос для шоколада: когда это лучший выбор.

Типичные ошибки

• Пуск «на холодную». Застывший шоколад в насосе работает как клин: пуск без прогрева может повредить вал, шестерни или разделитель либо перегрузить привод.
• Необогреваемая всасывающая линия. Насос прогрет, а труба перед ним — нет. Масса густеет именно там, где насосу труднее всего ее всосать, появляется кавитация, и подача падает.
• Маленький насос на высоких оборотах. Экономия на размере оборачивается перегревом массы от трения, шумом, ускоренным износом шестерен, втулок и уплотнения.
• Нет предохранительного клапана. Закрытая задвижка или застывший фильтр на нагнетании — и давление быстро растет. Последствие — поврежденный насос, привод или трубопровод.
• Вода в шоколадной линии. Промывка водой или конденсат в трассе приводят к загустению массы, комкам и остановке линии на очистку.

Подбор шестеренного насоса для шоколада

Отправьте параметры через форму запроса на подбор: продукт и рецептуру, вязкость при рабочей и минимальной температуре, производительность, давление или схему трассы, теплоноситель и способ промывки. По этим данным инженеры Vaterpass предложат размер насоса, зазоры, уплотнение, обогрев и привод. Исполнения — в разделе шестеренные насосы.