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齿轮泵在食品工业中的应用

时间:2022-05-13 15:40:06 浏览次数:

粮食在农夫收割之后,必须经过食品工业的加工才能成为我们口中的食品。食品加工者与制造厂是食品工业的关键组成部分。总的来说,食品加工者离农场最近,并专注于一、两种食物的加工,而大型食品制造厂则是利用已加工好的配料成分来制造产品,很少局限于一类的食品。

泵是食品制造过程中的一个基本组成部分,其基本功能是将流体从一个地方传送到另一个地方。在泵的演变过程中,人们设计出很多类型的泵,以满足不同的应用需求。由于许多食品在流动中出现复杂的不符合牛顿力学的情况,因此食品工业的工程师必须了解不同类型的泵、泵的性能及局限性。

在食品工业中,对液体处理的最后阶段,所使用的设备必须符合当地和(或)国际卫生标准。总的来说,这些标准都要求设备能够在现场进行就地清洗(CIP)和就地消毒(SIP)。液体流经泵、阀及配件之后,应保持其原有状态不受破坏。而在食品加工的最初阶段,就没有这些特殊的卫生要求。

对此,我们将简要讨论部分已取得成功应用的正排量转子齿轮泵情况。

工作原理

当齿轮脱开啮合时,它们在泵的入口处产生一个膨胀空腔。在此空腔周围的液体被旋转的齿轮齿带入其中,液体在齿间穿过泵。月牙形间隔将液体隔开,成为吸入口与流出口之间的一个密封区,泵头被完全淹没。惰轮和转子的啮合齿轮形成密封腔,以保证体积调节。转子和惰轮的齿完全啮合,在流出口与吸入口之间,形成一个等距的密封腔,这一密封腔强行将液体从流出口挤出。

齿轮泵与离心泵的比较通过对转子齿轮泵与离心泵性能曲线的观察,我们得到以下结论。

1、离心泵的效率随速度和最佳效率点(BEP)而变,某一型号泵的最佳效率点以特定的流速与压力的形式而存在。但是,即使流速变化,齿轮泵的效率几乎不变。齿轮泵送出的是平稳的非脉动流。

2、 对于任何液体,离心泵的流速都 随压力而变化;齿轮泵则相反,无论出口压力如何变化,流速是恒定的。所以,如果系统有不同的出口压力,就可以考虑选用齿轮泵。

3、 当黏度增加时,离心泵的效率开始降低,功耗增加;而齿轮泵在高黏度条件下仍能保持高效率。较小的功耗使工作(运行)成本降低。

4、 离心泵需要外力起动,而齿轮泵为自吸式泵,且通常所需的NPSH较低。

齿轮泵与其他正排量泵的比较

每一种泵的设计都在带来优点的同时,也带来了缺点,我们不妨对齿轮泵与含有其他工作原理的泵做个简略比较。

外啮合齿轮泵与内啮合齿轮泵的比较

1、 外啮合齿轮泵有四个轴衬与流体相接触。如果流体中含有微粒,与之接触的轴衬越多,就意味着轴衬更换的频率越高。

2、外啮合齿轮泵齿的两面均有磨损,而内啮合齿轮泵只磨损齿的一面。对于威肯公司的内啮合齿轮泵,可以通过止推轴承来调节端隙,对磨损进行补偿。

3、 外啮合齿轮泵不能处理固体,而内啮合齿轮泵已成功应用于有研磨的场合。

4、 与内啮合齿轮泵(1450/1750 rpm)相比,外啮合齿轮泵的运行速度更快(2850/3450rpm)。

凸轮泵和内啮合齿轮泵的比较

1、 凸轮泵有两个填料函,这意味着需要有两个密封装置;而内啮合齿轮泵只需要一个密封装置。众所周知,密封越少,维护保养越方便。

2、 凸轮泵需要定时齿轮,维护和设置的需求很严格;内啮合齿轮泵没有定时齿轮,易于维护。

3、 凸轮泵通常都只能用不锈钢制成,而威肯公司的内啮合齿轮泵可以用包括不锈钢的多种材料制造,用户可以根据应用要求进行选择。

4、 凸轮泵可以就地清洗和就地消毒,而齿轮泵却不能实现。

螺杆泵与内啮合齿轮泵的比较

1、 螺杆泵的定子是用人造橡胶制成的,需要经常更换,维护保养的费用高。而内啮合齿轮泵的齿轮均是金属制成,使用寿命较长。

2、 螺杆泵不能在很高的温度下工作。而内啮合齿轮泵可以在高达300℃的条件下工作。

3、与内啮合齿轮泵相比,螺杆泵可以处理更大的固体微粒,并且能在更高的压力下工作。

齿轮泵在食品卫生工业中的应用领域

巧克力

每一家巧克力制造厂都知道要精确控制温度、时间和成分,因为这些因素都将影响到成品的口味与质感。

巧克力液是制造巧克力及巧克力薄层的基本配料,是对可可豆进行挤压、烘焙而形成的浆状碎粒,其黏度与研磨前可可豆被烘烤的程度及碎粒的湿度均有关。有许多种类型的机器可用来粉碎可可粒,粉碎过程时的温度与所使用研磨设备的类型有关,通常温度范围是100~200°F。此外,巧克力液的黏度还与温度有关:当冷却后,溶液变成固体,在处理过程中,其黏度的变化范围是10,000 ~ 35,000 SSU。

许多不同的巧克力配方都含有一种精磨的固体混合物,包括可可、糖和乳制品,这些成分都均匀地悬浮于可可油或脂肪替代品中。经过威肯公司的泵处理后,巧克力液都具有特定的可可油成分,这取决于对成品的要求。

在泵吸巧克力液时,建议泵的压力不应过高,因为这会造成更多的可可油被压出来。在90°F以下,可可油将会固化,但在高于这个温度时,就会迅速变稀薄至50 SSU。由于其自身特性,巧克力溶液是具有研磨性的。

对于特定的巧克力进行处理,通常需要按照磨损性、润滑性及其他特性定制泵。由于液体对剪切敏感的特性,任何被吸入泵的液体都会转变成固体微粒。美国威肯泵公司成功地解决了这类难题:通过一台具有内部改进的重型内啮合齿轮泵,使液体形成更好的再循环,这样就可以确保巧克力不会在泵中积聚于某处。

食用油

食用油通常包括烹调油、色拉油、煎炸油、人造黄油、蛋黄酱和起酥油。这些由也被应用于工业制品,例如表面活性剂、分散剂及促进剂。

1、 提取与精练

人们碾碎油籽,从中提取出原油。这些原油经过物理或化学精炼,可以除去不需要的成分,再对这些精制油进行改性(混合)就可以得到改性油。

在提取阶段,需要用齿轮泵传输澄清池中的污泥和回收油,这些液体的黏度非常高,在这种场合使用正排量旋转齿轮泵则非常有效。

在油处理过程中,有效的气蚀余量(NPSHa)可能非常低。由于齿轮泵是正排量泵,即自吸式泵,需要的NPSH很低,因此可以达到应用标准。

化学精炼时,液体要经过多道工序,较典型的有:脱胶、中和、漂白和除臭。在处理过程中,温度、黏度都非常高,这种情况下就需要用不锈钢、带夹套的正排量齿轮泵。泵上的夹套既能确保液体保持其温度,又不会使产品的特性受到影响。

2、 车运或船运

在运输食用油和改性油产品的过程中,正排量齿轮泵得到广泛的应用。这种泵配有长传动轴,能接受液压输入(PTO),可以为泵的运转提供动力。由于卡车上空间有限,所以泵的尺寸成为用户所关心的问题。

由于糖浆或糖溶液难以密封,所以泵的供应商需要分析特定液体的特性,然后再提供一个恰当的密封方案。硬面接触的机械密封(如碳化硅对碳化硅)是有用的,因为密封面的耐磨性得到改善。

制糖及酿酒业所用的某些糖蜜对处理非常敏感,对液体加以剪切力就会造成黏度的变化。通常在较低的速度下开动泵,同时通过提供硬化零件来获得更好的耐磨性,不失为初始的好办法。美国威肯泵公司也提供对泵的内部进行改建,以获得更好的液体再循环,并确保泵中无糖蜜积聚。

在以上的讨论中,我们只列出了卫生市场成功应用威肯公司的内啮合齿轮泵的一小部分例子。在原材料加工的过程中,工业标准是铸铁结构,而进入下游阶段时,就必须采用不锈钢结构。通过按应用为顾客定制泵,威肯公司能为泵拥护提供更有针对性的解决方案

艺达思(IDEX)集团亚太公司简介

IDEX Trading Shanghai Co.

艺达思(IDEX)集团是世界著名的工业设备制造商,其总部位于美国芝加哥。股票在美国纽约证券交易所挂牌交易。

艺达思(IDEX)集团 制造各种类型的泵、泵送系统及流量计系列。其产品用途极为广泛:从抽吸蕃茄酱,到家用燃油计量;从印刷行业用油墨输送,到提供清洁安静的气源;此外,还包括油漆工业的调色及燃料的混合。

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