Шестеренний насос Vaterpass для шоколаду і глазурі: як обрати та не помилитися

Шестеренний насос для шоколаду — найчастіше це насос внутрішнього зачеплення з обігрівною сорочкою. Саме таке виконання є першим вибором для чистого чорного, молочного й білого шоколаду, для глазурей, зокрема компаундних, і для какао-масла. Ці продукти однорідні, не містять шматочків, добре змащують робочу пару і потребують стабільного тиску на довгих трасах. Шестеренний насос дає рівну подачу й упевнено тримає тиск, а сорочка не дає масі застигнути в корпусі під час зупинок. Нижче — чому обирають саме цей тип, яким має бути виконання, приклад із практики й типові помилки. Якщо в масі є горіхи чи інші включення, читайте парну статтю кулачковий насос для шоколаду.

Чому для шоколаду обирають шестеренний насос

• Стабільний тиск на довгих трасах. Шоколад і глазур часто подають на десятки метрів: через фільтри до темперувальних машин, глазурувальних машин (енроберів), у кільцеві магістралі. Об’ємний насос зберігає подачу, навіть коли опір траси зростає, наприклад через забитий фільтр або загустілу масу.
• Рівна подача. Потік майже без пульсацій, тож завіса глазурі на енробері рівна, а витрату зручно змінювати обертами через перетворювач частоти.
• Мале перетікання на таких в’язкостях. На масах у тисячі й десятки тисяч сантипуаз зворотне перетікання через зазори незначне, і подача майже пропорційна обертам. Навіть на рідкому какао-маслі шестеренний насос втрачає менше, ніж кулачковий.
• Компактність. За однакової продуктивності насос менший, простіший конструктивно і легше вписується в тісну обв’язку лінії.

Типова продуктивність на кондитерських лініях — від 1 до 20 м³/год. Яке місце шестеренний насос посідає серед інших типів на кондитерському виробництві, розглянуто в статті насоси для кондитерської промисловості.

Як працює шестеренний насос внутрішнього зачеплення

Великий ротор із зубчастим вінцем усередині обертається в корпусі, а в ньому ексцентрично посаджена менша шестерня. Між ними стоїть серпоподібний розділювач. На боці всмоктування зубці виходять із зачеплення, западини заповнюються масою, продукт переноситься вздовж розділювача і витісняється в нагнітальний патрубок там, де зубці знову входять у зачеплення. Шестерні обертаються повільно, маса рухається великими порціями без різких змін швидкості, а менше тертя означає менше тепла в продукті.

Детальніше про принцип, різницю між зовнішнім і внутрішнім зачепленням та обмеження цього типу — у статті як працює шестеренний насос і чому його обирають.

Обігрівна сорочка: як тримати температуру

Для шоколаду насос без обігріву — щоденний ризик. Сорочку виконують на корпусі та кришці, а в частині виконань — і на камері ущільнення вала, щоб маса не застигала біля ущільнення.

• Теплоносій. Гаряча вода або теплоносій, зазвичай до +120 °C. Це межа для теплоносія, а не температура продукту: для шоколаду температуру в контурі задають під конкретну масу і тримають значно нижчою.
• Температура маси. Для темперованого чорного шоколаду — орієнтовно 30–32 °C, для молочного й білого — нижче. Нетемперовані маси й глазурі перекачують за вищої температури, яку задає технолог. Насос підбирають під в’язкість і за робочої, і за мінімальної температури.
• Прогрів перед пуском. Після зупинки маса в насосі застигає. Сорочку вмикають заздалегідь, а насос запускають лише тоді, коли продукт усередині розплавився і вал провертається вільно.
• Обігріта всмоктувальна лінія. Обігрівають не лише насос, а й трубопровід перед ним, арматуру та фільтри — сорочкою або супутником обігріву. Всмоктувальну лінію роблять короткою й достатнього діаметра.

Приклад із практики: шоколадна глазур на кондитерській фабриці

Одна з великих кондитерських фабрик України перекачувала шоколадну глазур, білково-цукрові маси та начинки шестеренними насосами європейського виробництва. Маса підгоряла на стінках робочої камери, насоси підклинювало, а в глазурі з’являлися грудки. Лінію доводилося зупиняти, щоб очистити насос від пригорілих залишків. Завдання: стабільна безперервна подача без перегріву маси та з помірними витратами на обслуговування.

Рішення — шестеренний насос внутрішнього зачеплення з обігрівною сорочкою: номінальна продуктивність 18 м³/год, тиск до 8 бар. Запас за подачею дав змогу працювати на низьких обертах. Ключові рішення:

• сорочка обігріву тримає стабільну температуру маси в насосі й не дає їй застигати під час зупинок, а помірна температура теплоносія виключає локальний перегрів стінок;
• збільшені зазори між обертовими деталями розраховані під в’язкість маси й теплове розширення деталей під час обігріву, тож насос не підклинює;
• знижені оберти означають менше тепла від тертя і повільніший знос шестерень, втулок та ущільнення від цукру й наповнювачів.

Результат: маса проходить через насос рівним потоком на низькій швидкості, без ударів і спінювання; пригорання, грудки й заклинювання усунуто, лінія працює безперервно всю зміну. Зношувані деталі в такому насосі є — втулки, ущільнення вала, з часом і шестерні, — але за правильних обертів і зазорів їхній ресурс передбачуваний, а обслуговування просте.

Виконання насоса для шоколаду: на що звернути увагу

Зазори. Їх підбирають під в’язкість продукту й теплове розширення деталей у прогрітому насосі. Замалі зазори загрожують заклинюванням, завеликі дають перетікання і втрату подачі, особливо на какао-маслі.

Матеріали. Для шоколаду, глазурей і какао-масла — чавун або нержавіюча сталь залежно від вимог виробництва. Для продуктів із водною фазою, як-от начинки чи білково-цукрові маси, — нержавіюча сталь.

Ущільнення вала. Сальникова набивка або подвійне торцеве ущільнення з промиванням: промивальна рідина не дає масі застигати й кристалізуватися на поверхнях тертя.

Запобіжний клапан. Шестеренний насос об’ємний: проти закритої засувки чи застиглого фільтра тиск зростатиме, доки щось не зламається. Потрібен запобіжний клапан на насосі або байпас на лінії. Вбудований клапан захищає від аварії, але не розрахований на тривалу циркуляцію: маса в ньому нагрівається.

Низькі оберти і перетворювач частоти. Насос підбирають так, щоб робоча точка лежала в нижній частині діапазону обертів, а подачу підлаштовують перетворювачем частоти.

Промивання без води. Шоколадні лінії промивають какао-маслом або свіжою масою. Вода спричиняє загустіння шоколаду, грудки й погіршує якість продукту.

Продукт → виконання насоса → на що зважати

Маси зі шматочками — горіхами, вафельною крихтою, повітряним рисом — шестеренному насосу не підходять: між шестернями включення перетираються або заклинюють пару. Для них потрібен кулачковий насос з обігрівом, докладно — у статті кулачковий насос для шоколаду: коли це найкращий вибір.

Типові помилки

• Пуск «на холодну». Застиглий шоколад у насосі працює як клин: пуск без прогріву може пошкодити вал, шестерні чи розділювач або перевантажити привод.
• Необігріта всмоктувальна лінія. Насос прогрітий, а труба перед ним — ні. Маса густішає саме там, де насосу найважче її всмоктати, з’являється кавітація, і подача падає.
• Малий насос на високих обертах. Економія на розмірі обертається перегрівом маси від тертя, шумом, прискореним зносом шестерень, втулок і ущільнення.
• Немає запобіжного клапана. Закрита засувка чи застиглий фільтр на нагнітанні — і тиск швидко зростає. Наслідок — пошкоджений насос, привод або трубопровід.
• Вода в шоколадній лінії. Промивання водою чи конденсат у трасі призводять до загустіння маси, грудок і зупинки лінії на очищення.

Підбір шестеренного насоса для шоколаду

Надішліть параметри через форму запиту на підбір: продукт і рецептуру, в’язкість за робочої та мінімальної температури, продуктивність, тиск або схему траси, теплоносій і спосіб промивання. За цими даними інженери Vaterpass запропонують розмір насоса, зазори, ущільнення, обігрів і привод. Виконання — у розділі шестеренні насоси.