Насосы промышленные
Воздуходувки промышленные
Контрольно измерительное оборудование
Клининг и дезинфекция
Водоподготовка
Услуги
Сферы использования
Избранные товары
Доставка и оплата
Гарантия и возврат
Контакты
О компании
Насос для перекачивания патоки в пищевой и спиртовой промышленности
Вязкость патоки и температурная зависимость при перекачке
Вязкость патоки на несколько порядков выше вязкости воды и меняется в разы при колебании температуры.
Кормовая меласса при комнатной температуре имеет вязкость от 1100 до 7150 сП, тогда как у воды этот показатель около 1 сП.
При охлаждении среды на 50 °C вязкость растёт в десять и более раз: меласса с концентрацией 78,8° Brix течёт с вязкостью около 1075 сП при 70 °C и уже 3200 сП при 40 °C.
Из-за этого насос для патоки, подобранный по летним условиям цеха, зимой может встать под нагрузкой, которую он физически не способен преодолеть.
Вторая особенность среды — склонность сахаросодержащих растворов к кристаллизации.
Когда патока остывает или подсыхает в застойных зонах, из неё выпадают сахарные кристаллы, которые работают как абразив и заклинивают рабочие органы.
Поэтому задача формулируется не как «перекачать жидкость», а как «переместить вязкую кристаллизующуюся среду с сохранением её текучести по всей линии».
Дальше разберём, чем эта задача отличается от перекачки обычной воды.
Чем перекачка патоки отличается от перекачки воды
Главное отличие — патока не может всасываться насосом так же свободно, как вода.
При вязкости в тысячи сП среда не успевает заполнить рабочую камеру за время такта, и центробежное колесо просто буксует в продукте вместо его перемещения.
Поэтому для патоки применяют объёмные (поршневые, роторные, винтовые) насосы, у которых подача за один оборот фиксирована и не зависит от вязкости, а также обеспечивают подпор на входе вместо всасывающего подъёма.
Второе отличие — чувствительность к температуре и сдвигу.
Меласса при 38 °C имеет плотность около 1,45 и типовой рабочий перепад давления порядка 4 бар, и эти цифры резко растут при остывании.
Если среда перегревается из-за высокой частоты вращения или трения, локально начинается карамелизация и кристаллизация, а образовавшиеся кристаллы повреждают уплотнения.
Третье отличие — пищевые и санитарные требования: для патоки в кондитерском и спиртовом производстве нужны контактные материалы пищевого класса и возможность мойки.
Эти три фактора и определяют, какой тип насоса подойдёт под конкретную линию.
Типы насосов для перекачки патоки
Под патоку применяют шесть типов объёмных насосов.
Ниже у каждого разобраны принцип работы, область применения именно для этой среды, конкретное ограничение и подтверждённый параметр.
Универсального решения нет: выбор зависит от вязкости конкретной патоки, температуры, наличия кристаллов и санитарных требований линии.
-
Шестерённые насосы внутреннего зацепления
Шестерённые насосы внутреннего зацепления перемещают среду за счёт зацепления внутренней и внешней шестерён с серповидным разделителем, подавая фиксированный объём за оборот.
Шестерённый насос для патоки и сиропов средней вязкости обычно комплектуют рубашкой обогрева на корпусе.
Главное ограничение — чувствительность к кристаллам: попадание сахарных кристаллов между зубьями вызывает заклинивание, повышенное трение и нагрев, который доводит насос до задира.
Такой насос для перекачивания патоки работает с вязкостью до 100 000 сСт, держит давление до 25 бар и температуру среды до +200 °C при наличии обогрева.
Посмотреть товары -
Кулачковые (роторные) насосы
Кулачковые (роторные) насосы имеют два вращающихся бесконтактных ротора, которые переносят продукт от всаса к напору с минимальным сдвигом.
Кулачковый (роторный) насос для патоки выбирают для пищевых и кондитерских сиропов, где важна щадящая перекачка и безразборная мойка: конструкция совместима с CIP и стандартом EHEDG, монтаж возможен вертикально и горизонтально.
Ограничение — меньшая всасывающая способность и более слабое уплотнение по сравнению с шиберными, а также более высокая стоимость ремонта из-за прецизионных роторов.
Рабочее давление обычно ниже шестерённых, в районе 10–15 бар, что нужно учитывать на длинных напорных линиях.
Посмотреть товары -
Одновинтовые (эксцентриково-шнековые) насосы
Одновинтовые (эксцентриково-шнековые) насосы перемещают патоку в замкнутых полостях между стальным винтом-ротором и эластомерным статором, практически без сдвига и пульсаций.
Это решение для самых густых паток и чёрной мелассы: именно винтовой насос для патоки с рубашкой обогрева применяют на потоках вроде 120 т/ч при вязкости 10 000 сП.
Рабочий диапазон по вязкости — 50 000–250 000 сП и выше.
Ограничение — эластомерный статор: сухой ход разрушает его за несколько минут, а абразивные кристаллы ускоряют износ пары «винт — статор», поэтому насос нельзя запускать без заполнения средой.
Посмотреть товары -
Пластинчато-шиберные насосы
Пластинчато-шиберные насосы работают за счёт выдвижных пластин в роторе, которые по мере износа сами компенсируют зазор, сохраняя подачу.
Их традиционно ставят на загрузку и выгрузку цистерн и танкеров с мелассой благодаря хорошей всасывающей способности и устойчивости к перепадам давления.
Ограничение — пластины являются расходным элементом, а абразивные включения в технической мелассе (песок, окалина) ускоряют их износ и износ корпуса.
Насос рассчитан на плотность среды до 1,45 и типовой перепад порядка 4 бар, для защиты от скачков давления его комплектуют встроенным предохранительным клапаном.
Посмотреть товары -
Мембранные (AODD) насосы
Мембранные (AODD) насосы приводятся сжатым воздухом и перекачивают патоку двумя мембранами из PTFE, обеспечивая самовсасывание и допустимость сухого хода.
Их применяют для опорожнения бочек и контейнеров IBC, перекачки глюкозного сиропа вязкостью около 2000 сП, а также во взрывоопасных зонах, где недопустим электропривод.
Ограничение — пульсирующий поток и падение производительности по мере роста вязкости, а рабочее давление ограничено давлением питающего воздуха, около 7 бар.
Для густой патоки в таких насосах ставят утяжелённые шарики клапанов из нержавеющей стали, чтобы они надёжнее садились в сёдла.
Посмотреть товары -
Перистальтические (шланговые) насосы
Перистальтические (шланговые) насосы пережимают эластичный шланг роликами, и среда контактирует только с внутренней стенкой шланга, без торцевого уплотнения и клапанов.
Это удобно для кристаллизующихся и абразивных паток, а также для точного дозирования: отсутствие уплотнения снимает главный риск — кристаллизацию сахара в зоне сальника.
Ограничение — шланг является расходником с ресурсом, ограниченным числом циклов пережатия, а поток получается пульсирующим.
Для пищевых линий применяют шланги с разрешением FDA на контакт с продуктом.
Посмотреть товары
Чтобы свести различия в одну картину, ниже приведено сравнение шести типов по ключевым для патоки параметрам.
| Тип насоса | Диапазон вязкости | Самовсасывание | Стойкость к кристаллам | Пищевое исполнение | Ключевое ограничение |
|---|---|---|---|---|---|
| Шестерённый | до 100 000 сСт | слабое | низкая | да, с обогревом | заклинивание кристаллами |
| Кулачковый | средняя–высокая | слабое | средняя | да, CIP/EHEDG | дорогой ремонт |
| Одновинтовой | 50 000–250 000+ сП | хорошее | средняя | да | боится сухого хода |
| Шиберный | высокая | хорошее | низкая | ограниченно | износ пластин |
| Мембранный AODD | до ~5000 сП | до 5 м | высокая | да, FDA | пульсация, падение подачи |
| Перистальтический | высокая | хорошее | высокая | да, FDA-шланг | ресурс шланга |
Материалы корпуса уплотнений и обогрев при работе с патокой
Выбор материалов зависит от назначения патоки.
Насос для мелассы кормового и технического назначения выпускают с чугунным корпусом, тогда как для пищевой и кондитерской патоки контактные детали выполняют из нержавеющей стали AISI 304 или AISI 316, которая не даёт коррозии и допускает санитарную мойку.
Узел уплотнения — самое уязвимое место: для шиберных и шестерённых насосов применяют набивку из PTFE пищевого класса, а там, где стоит торцевое уплотнение, от кристаллизации защищает двойное торцевое уплотнение с промывкой затворной жидкостью.
Эластомеры клапанов и мембран (FKM, EPDM, PTFE) подбирают с разрешением FDA на контакт с пищевыми средами.
Отдельный элемент конструкции — рубашка обогрева на корпусе или крышке насоса, через которую пропускают пар или горячую воду.
Она поддерживает температуру патоки и снижает её вязкость, удерживая рабочий перепад давления в норме, а при начавшейся кристаллизации подогревает среду прямо в насосе и восстанавливает текучесть.
Для линий с безразборной мойкой проточную часть выполняют по требованиям EHEDG и 3-A, без застойных зон, где патока подсыхает и кристаллизуется.
Но даже правильные материалы не дадут результата, если насос подобран не под ту вязкость, поэтому следующий шаг это подбор по производительности и напору.
Подбор по производительности и напору
Подбор насоса для патоки ведут по пиковой вязкости — той, что среда имеет при минимальной рабочей температуре, а не по средней за год.
Объёмный насос при росте вязкости теряет часть подачи на внутренние перетечки, поэтому фактическую производительность считают с поправкой на проскальзывание, а частоту вращения снижают: на вязкой среде насос должен работать медленно, чтобы рабочая камера успевала заполняться.
Чем гуще патока, тем ниже расчётные обороты и тем больше требуемый рабочий объём насоса при той же производительности.
Второй параметр подбора — напор и потребляемая мощность.
С падением температуры вязкость растёт в разы, вслед за ней растут потери на трение в трубопроводе и требуемый перепад давления, поэтому привод подбирают с запасом по мощности на самый холодный режим.
Отдельно проверяют условия на всасе: при недостаточном подпоре вязкая среда не заполняет камеру, поэтому для густой патоки закладывают подпор столба жидкости или принудительную подачу во всас.
Ошибки именно на этапе подбора чаще всего и приводят к отказам, которые разберём дальше.
Типичные ошибки при эксплуатации насосов на патоке
-
Самая частая ошибка — попытка организовать всасывающий подъём густой патоки.
Среда не успевает заполнить камеру, во всасе образуется разрежение, начинается кавитация с характерным громким шумом, и насос работает вхолостую с перегрузкой привода.
Решение — подпор или шнековый питатель на входе.
-
Вторая ошибка — работа без обогрева в холодное время.
Остывшая патока кристаллизуется в проточной части, кристаллы заклинивают шестерни или режут эластомерный статор, а у насосов с торцевым уплотнением кристаллизация в зоне сальника за короткое время разрушает уплотнение.
Поэтому рубашку обогрева и теплоизоляцию линии закладывают на стадии проекта, а не дорабатывают по факту отказа.
-
Третья ошибка — завышенная частота вращения.
На вязкой среде объёмный насос должен работать медленно, чтобы успевать «откусывать» порцию продукта; на высоких оборотах он перегревается, продукт карамелизуется, а шестерённые насосы заклинивает выпавшими кристаллами.
-
Четвёртая ошибка — подбор по средней вязкости вместо пиковой: насос рассчитывают на самую холодную и густую патоку в году, иначе зимой подачи не будет.
-
И пятая — пуск одновинтового или кулачкового насоса всухую, который разрушает статор и уплотнение за минуты.
Купить насос для перекачивания патоки в Украине
Подобрать насос для патоки без исходных данных невозможно: нужны тип патоки (меласса, крахмальная или карамельная), её вязкость при минимальной рабочей температуре, требуемая производительность, длина и геометрия линии, а также санитарные требования производства.
Компания ООО «ИНЖИНИРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ» выполняет такой подбор с пересчётом характеристик на пиковую вязкость и подбирает исполнение по материалам — от чугунного для кормовой мелассы до нержавеющего пищевого с рубашкой обогрева.
Почему стоит купить оборудование именно в нашей компании?
- Профессиональный инженерный подбор Подбираем оборудование под конкретные задачи, условия работы и требования вашего производства
- Широкий ассортимент промышленного насосного оборудования Предлагаем решения для разных типов жидкостей, технологических процессов и производственных задач
- Гарантия качества Поставляем надёжное оборудование от проверенных производителей с гарантией и поддержкой
- Технические консультации Помогаем с выбором, настройкой и правильной эксплуатацией оборудования
- Выгодные условия поставки по всей Украине Организуем быструю доставку, удобные условия оплаты и сопровождение на всех этапах
Купить насос для перекачивания патоки имеет смысл вместе с обвязкой и комплектующими: предохранительным клапаном, обогревом, питающим узлом и запасными уплотнениями, которые на сахаросодержащих средах относятся к расходникам.
Покупатель получает оборудование вместе с подбором под конкретную среду, техническую документацию и сопровождение при монтаже и пусконаладке, что снижает риск отказов на старте эксплуатации.
Часто задаваемые вопросы о насосе для патоки
Можно ли установить насос выше уровня патоки и поднимать её всасыванием?
Для густой патоки — нет. При вязкости в тысячи сП среда не успевает заполнить всасывающую камеру, во всасе возникает разрежение и кавитация, а насос работает вхолостую. Ёмкость располагают выше насоса для подпора самотёком либо подают патоку в всас шнековым питателем. Всасывающий подъём допустим только для разогретой, относительно жидкой патоки и только у насосов с хорошей всасывающей способностью.
Нужен ли шнековый питатель, чтобы подать патоку в насос?
Он нужен, когда патока слишком густая для самотёка или забор идёт из горизонтальной ёмкости без подпора. Винтовой (шнековый) питатель принудительно загружает среду во всасывающую полость и снимает проблему срыва всасывания. Если ёмкость можно поднять выше насоса и обеспечить подпор самотёком, питатель не требуется.
Как защитить торцевое уплотнение от кристаллизации патоки?
Самый надёжный вариант — двойное торцевое уплотнение с промывкой затворной жидкостью, которая омывает уплотнение и не даёт сахару кристаллизоваться в зоне сальника. Альтернатива — конструкции без торцевого уплотнения: перистальтические и мембранные насосы, где среда не контактирует с сальником. Дополнительно помогает обогрев проточной части, удерживающий патоку в текучем состоянии.
Почему холодная патока почти не качается и что делать?
Чем холоднее патока, тем выше её вязкость: при падении температуры на 50 °C она растёт в десять и более раз. Холодная среда не успевает заполнять рабочую камеру, и подача падает почти до нуля. Решение — подогрев: рубашка обогрева на насосе, теплоизоляция и обогрев линии или нагрев продукта в ёмкости перед перекачкой.
Почему насос на патоке громко кавитирует?
Громкий шум обычно означает, что насос не получает достаточно среды на всасе: вязкая патока не успевает заполнить камеру, образуется разрежение. Причина — всасывающий подъём, узкая или длинная всасывающая линия, холодный продукт или завышенные обороты. Устраняют это подпором на входе, увеличением сечения всасывающей трубы, обогревом и снижением частоты вращения.
Почему шестерённый насос заклинивает на сиропе с кристаллами?
Сахарные кристаллы попадают между зубьями шестерён, где зазоры составляют доли миллиметра, и работают как абразив: растёт трение, нагрев и износ, вплоть до задиры и остановки. На кристаллизующихся патоках либо поддерживают температуру выше точки кристаллизации обогревом, либо переходят на конструкции, менее чувствительные к твёрдым включениям, — перистальтические или мембранные.
Какую температуру патоки поддерживать при перекачке?
Конкретное значение зависит от сорта патоки, но принцип общий: температуру держат достаточно высокой, чтобы вязкость и рабочий перепад давления оставались в расчётных пределах. Для мелассы повышение температуры с 40 до 70 °C снижает вязкость примерно втрое. Поддерживают режим рубашкой обогрева на насосе и теплоизоляцией линии, не допуская локального перегрева, вызывающего карамелизацию.
Можно ли применять центробежный насос для патоки?
Для вязкой патоки — нет. Центробежное колесо рассчитано на маловязкие среды и на тысячах сП буксует в продукте вместо его перемещения, теряя напор и подачу. Для патоки применяют объёмные насосы — шестерённые, одновинтовые, кулачковые, шиберные, мембранные или перистальтические, у которых подача за оборот не зависит от вязкости среды.
Українська