Насоси промислові
Повітродувки промислові
Контрольно вимірювальне обладнання
Клінінг та дезінфекція
Комплексні рішення
Водопідготовка
Послуги
Сфери використання
Обрані товари
Доставка і оплата
Гарантія та повернення
Контакти
Про компанію
Насос для перекачування патоки в харчовій та спиртовій промисловості
В’язкість патоки та температурна залежність під час перекачування
В’язкість патоки на кілька порядків вища за в’язкість води та змінюється в рази при коливанні температури.
Кормова меляса за кімнатної температури має в’язкість від 1100 до 7150 сП, тоді як у води цей показник близько 1 сП.
При охолодженні середовища на 50 °C в’язкість зростає вдесятеро й більше: меляса з концентрацією 78,8° Brix тече з в’язкістю близько 1075 сП за 70 °C і вже 3200 сП за 40 °C.
Через це насос для патоки, підібраний за літніми умовами цеху, узимку може стати під навантаженням, яке він фізично не здатний подолати.
Друга особливість середовища — схильність цукровмісних розчинів до кристалізації.
Коли патока охолоджується або підсихає в застійних зонах, з неї випадають цукрові кристали, які працюють як абразив і заклинюють робочі органи.
Тому завдання формулюється не як «перекачати рідину», а як «перемістити в’язке кристалізоване середовище зі збереженням його плинності по всій лінії».
Далі розберемо, чим це завдання відрізняється від перекачування звичайної води.
Чим перекачування патоки відрізняється від перекачування води
-
01
Головна відмінність — патока не може всмоктуватися насосом так само вільно, як вода.
За в’язкості в тисячі сП середовище не встигає заповнити робочу камеру за час такту, і відцентрове колесо просто буксує в продукті замість його переміщення.
Тому для патоки застосовують об’ємні (поршневі, роторні, гвинтові) насоси, у яких подача за один оберт фіксована й не залежить від в’язкості, а також забезпечують підпір на вході замість всмоктувального підйому.
-
02
Друга відмінність — чутливість до температури та зсуву.
Меляса за 38 °C має густину близько 1,45 і типовий робочий перепад тиску порядку 4 бар, і ці цифри різко зростають при охолодженні.
Якщо середовище перегрівається через високу частоту обертання або тертя, локально починається карамелізація та кристалізація, а утворені кристали пошкоджують ущільнення.
-
03
Третя відмінність — харчові й санітарні вимоги: для патоки в кондитерському та спиртовому виробництві потрібні контактні матеріали харчового класу й можливість миття.
Ці три чинники й визначають, який тип насоса підійде під конкретну лінію.
Типи насосів для перекачування патоки
Під патоку застосовують шість типів об’ємних насосів.
Нижче в кожного розібрані принцип роботи, сфера застосування саме для цього середовища, конкретне обмеження та підтверджений параметр.
Універсального рішення немає: вибір залежить від в’язкості конкретної патоки, температури, наявності кристалів і санітарних вимог лінії.
-
Шестеренний насос
Шестеренні насоси внутрішнього зачеплення переміщують середовище за рахунок зачеплення внутрішньої та зовнішньої шестерень із серпоподібним розділювачем, подаючи фіксований об’єм за оберт.
Шестеренний насос для патоки та сиропів середньої в’язкості зазвичай комплектують сорочкою обігріву на корпусі.
Головне обмеження — чутливість до кристалів: потрапляння цукрових кристалів між зубцями спричиняє заклинювання, підвищене тертя й нагрів, який доводить насос до задиру.
Такий насос для перекачування патоки працює з в’язкістю до 100 000 сСт, тримає тиск до 25 бар і температуру середовища до +200 °C за наявності обігріву.
-
Кулачковий (роторний) насос
Кулачкові (роторні) насоси мають два обертові безконтактні ротори, які переносять продукт від всмоктування до напору з мінімальним зсувом.
Кулачковий (роторний) насос для патоки обирають для харчових і кондитерських сиропів, де важливе щадне перекачування й безрозбірне миття: конструкція сумісна з CIP і стандартом EHEDG, монтаж можливий вертикально та горизонтально.
Обмеження — менша всмоктувальна здатність і слабкіше ущільнення порівняно з шиберними, а також вища вартість ремонту через прецизійні ротори.
Робочий тиск зазвичай нижчий за шестеренні, у районі 10–15 бар, що потрібно враховувати на довгих напірних лініях.
-
Одногвинтовий насос
Одногвинтові (ексцентриково-шнекові) насоси переміщують патоку в замкнених порожнинах між сталевим гвинтом-ротором і еластомерним статором, практично без зсуву та пульсацій.
Це рішення для найгустіших паток і чорної меляси: саме гвинтовий насос для патоки із сорочкою обігріву застосовують на потоках на кшталт 120 т/год за в’язкості 10 000 сП.
Робочий діапазон за в’язкістю — 50 000–250 000 сП і вище.
Обмеження — еластомерний статор: сухий хід руйнує його за кілька хвилин, а абразивні кристали прискорюють знос пари «гвинт — статор», тому насос не можна запускати без заповнення середовищем.
-
Шиберний насос
Пластинчасто-шиберні насоси працюють за рахунок висувних пластин у роторі, які в міру зносу самі компенсують зазор, зберігаючи подачу.
Їх традиційно ставлять на завантаження та вивантаження цистерн і танкерів із мелясою завдяки добрій всмоктувальній здатності та стійкості до перепадів тиску.
Обмеження — пластини є витратним елементом, а абразивні включення в технічній мелясі (пісок, окалина) прискорюють їхній знос і знос корпусу.
Насос розрахований на густину середовища до 1,45 і типовий перепад порядку 4 бар, для захисту від стрибків тиску його комплектують вбудованим запобіжним клапаном.
-
Мембранний (AODD) насос
Мембранні (AODD) насоси приводяться стиснутим повітрям і перекачують патоку двома мембранами з PTFE, забезпечуючи самовсмоктування та допустимість сухого ходу.
Їх застосовують для випорожнення бочок і контейнерів IBC, перекачування глюкозного сиропу в’язкістю близько 2000 сП, а також у вибухонебезпечних зонах, де неприпустимий електропривод.
Обмеження — пульсуючий потік і падіння продуктивності в міру зростання в’язкості, а робочий тиск обмежений тиском живильного повітря, близько 7 бар.
Для густої патоки в таких насосах ставлять обважнені кульки клапанів із нержавіючої сталі, щоб вони надійніше сідали в сідла.
-
Перистальтичний (шланговий) насос
Перистальтичні (шлангові) насоси перетискають еластичний шланг роликами, і середовище контактує лише з внутрішньою стінкою шлангу, без торцевого ущільнення та клапанів.
Це зручно для кристалізованих і абразивних паток, а також для точного дозування: відсутність ущільнення знімає головний ризик — кристалізацію цукру в зоні сальника.
Обмеження — шланг є витратним елементом із ресурсом, обмеженим кількістю циклів перетискання, а потік виходить пульсуючим.
Для харчових ліній застосовують шланги з дозволом FDA на контакт із продуктом.
Щоб звести відмінності в одну картину, нижче наведено порівняння шести типів за ключовими для патоки параметрами.
| Тип насоса | Діапазон в’язкості | Самовсмоктування | Стійкість до кристалів | Харчове виконання | Ключове обмеження |
|---|---|---|---|---|---|
| Шестеренний | до 100 000 сСт | слабке | низька | так, з обігрівом | заклинювання кристалами |
| Кулачковий | середня–висока | слабке | середня | так, CIP/EHEDG | дорогий ремонт |
| Одногвинтовий | 50 000–250 000+ сП | добре | середня | так | боїться сухого ходу |
| Шиберний | висока | добре | низька | обмежено | знос пластин |
| Мембранний AODD | до ~5000 сП | до 5 м | висока | так, FDA | пульсація, падіння подачі |
| Перистальтичний | висока | добре | висока | так, FDA-шланг | ресурс шлангу |
Матеріали корпусу ущільнень та обігрів під час роботи з патокою
Вибір матеріалів залежить від призначення патоки.
Насос для меляси кормового та технічного призначення випускають із чавунним корпусом, тоді як для харчової та кондитерської патоки контактні деталі виконують із нержавіючої сталі AISI 304 або AISI 316, яка не дає корозії й допускає санітарне миття.
Вузол ущільнення — найвразливіше місце: для шиберних і шестеренних насосів застосовують набивку з PTFE харчового класу, а там, де стоїть торцеве ущільнення, від кристалізації захищає подвійне торцеве ущільнення з промиванням замикальною рідиною.
Еластомери клапанів і мембран (FKM, EPDM, PTFE) підбирають із дозволом FDA на контакт із харчовими середовищами.
Окремий елемент конструкції — сорочка обігріву на корпусі або кришці насоса, через яку пропускають пару чи гарячу воду.
Вона підтримує температуру патоки та знижує її в’язкість, утримуючи робочий перепад тиску в нормі, а при розпочатій кристалізації підігріває середовище прямо в насосі й відновлює плинність.
Для ліній із безрозбірним миттям проточну частину виконують за вимогами EHEDG і 3-A, без застійних зон, де патока підсихає та кристалізується.
Та навіть правильні матеріали не дадуть результату, якщо насос підібраний не під ту в’язкість, — тому наступний крок це підбір за продуктивністю та напором.
Підбір за продуктивністю та напором
Підбір насоса для патоки ведуть за піковою в’язкістю — тією, що середовище має за мінімальної робочої температури, а не за середньою за рік.
Об’ємний насос при зростанні в’язкості втрачає частину подачі на внутрішні перетікання, тому фактичну продуктивність рахують із поправкою на проковзування, а частоту обертання знижують: на в’язкому середовищі насос має працювати повільно, щоб робоча камера встигала заповнюватися.
Що густіша патока, то нижчі розрахункові оберти й то більший потрібний робочий об’єм насоса за тієї самої продуктивності.
Другий параметр підбору — напір і споживана потужність.
З падінням температури в’язкість зростає в рази, услід за нею зростають втрати на тертя в трубопроводі та потрібний перепад тиску, тому привод підбирають із запасом за потужністю на найхолодніший режим.
Окремо перевіряють умови на всмоктуванні: за недостатнього підпору в’язке середовище не заповнює камеру, тому для густої патоки закладають підпір стовпа рідини або примусову подачу у всмоктування.
Помилки саме на етапі підбору найчастіше й призводять до відмов, які розберемо далі.
Типові помилки під час експлуатації насосів на патоці
-
Найчастіша помилка — спроба організувати всмоктувальний підйом густої патоки.
Середовище не встигає заповнити камеру, у всмоктуванні утворюється розрідження, починається кавітація з характерним гучним шумом, і насос працює вхолосту з перевантаженням привода.
Рішення — підпір або шнековий живильник на вході.
-
Друга помилка — робота без обігріву в холодну пору.
Охолола патока кристалізується в проточній частині, кристали заклинюють шестерні або ріжуть еластомерний статор, а в насосів із торцевим ущільненням кристалізація в зоні сальника за короткий час руйнує ущільнення.
Тому сорочку обігріву та теплоізоляцію лінії закладають на стадії проєкту, а не доопрацьовують за фактом відмови.
-
Третя помилка — завищена частота обертання.
На в’язкому середовищі об’ємний насос має працювати повільно, щоб встигати «відкушувати» порцію продукту; на високих обертах він перегрівається, продукт карамелізується, а шестеренні насоси заклинює кристалами, що випали.
-
Четверта помилка — підбір за середньою в’язкістю замість пікової: насос розраховують на найхолоднішу та найгустішу патоку в році, інакше взимку подачі не буде.
-
І п’ята — пуск одногвинтового чи кулачкового насоса всуху, який руйнує статор та ущільнення за хвилини.
Купити насос для перекачування патоки в Україні
Підібрати насос для патоки без вихідних даних неможливо: потрібні тип патоки (меляса, крохмальна чи карамельна), її в’язкість за мінімальної робочої температури, потрібна продуктивність, довжина та геометрія лінії, а також санітарні вимоги виробництва.
Компанія ТОВ «ІНЖИНІРИНГОВІ СИСТЕМИ» виконує такий підбір із перерахунком характеристик на пікову в’язкість і підбирає виконання за матеріалами — від чавунного для кормової меляси до нержавіючого харчового із сорочкою обігріву.
Чому варто купити обладнання саме в нашій компанії?
- Професійний інженерний підбір Підбираємо обладнання під конкретні задачі, умови роботи та вимоги вашого виробництва
- Широкий асортимент промислового насосного обладнання Пропонуємо рішення для різних типів рідин, технологічних процесів і виробничих потреб
- Гарантія якості Постачаємо надійне обладнання від перевірених виробників із гарантією та підтримкою
- Технічні консультації Допомагаємо з вибором, налаштуванням та правильною експлуатацією обладнання
- Вигідні умови постачання по всій Україні Організовуємо швидку доставку, зручні умови оплати та супровід на всіх етапах
Купити насос для перекачування патоки має сенс разом з обв’язкою та комплектувальними: запобіжним клапаном, обігрівом, живильним вузлом і запасними ущільненнями, які на цукровмісних середовищах належать до витратних.
Покупець отримує обладнання разом із підбором під конкретне середовище, технічну документацію та супровід під час монтажу й пусконалагодження, що знижує ризик відмов на старті експлуатації.
Часті запитання про насоси для патоки
Чи можна встановити насос вище за рівень патоки та піднімати її всмоктуванням?
Для густої патоки — ні. За в’язкості в тисячі сП середовище не встигає заповнити всмоктувальну камеру, у всмоктуванні виникає розрідження й кавітація, а насос працює вхолосту. Ємність розташовують вище за насос для підпору самопливом або подають патоку у всмоктування шнековим живильником. Всмоктувальний підйом припустимий лише для розігрітої, відносно рідкої патоки й тільки в насосів із доброю всмоктувальною здатністю.
Чи потрібен шнековий живильник щоб подати патоку в насос?
Він потрібен, коли патока надто густа для самопливу або забір іде з горизонтальної ємності без підпору. Гвинтовий (шнековий) живильник примусово завантажує середовище у всмоктувальну порожнину та знімає проблему зриву всмоктування. Якщо ємність можна підняти вище за насос і забезпечити підпір самопливом, живильник не потрібен.
Як захистити торцеве ущільнення від кристалізації патоки?
Найнадійніший варіант — подвійне торцеве ущільнення з промиванням замикальною рідиною, яка омиває ущільнення й не дає цукру кристалізуватися в зоні сальника. Альтернатива — конструкції без торцевого ущільнення: перистальтичні та мембранні насоси, де середовище не контактує із сальником. Додатково допомагає обігрів проточної частини, що утримує патоку в плинному стані.
Чому холодна патока майже не качається і що робити?
Що холодніша патока, то вища її в’язкість: при падінні температури на 50 °C вона зростає вдесятеро й більше. Холодне середовище не встигає заповнювати робочу камеру, і подача падає майже до нуля. Рішення — підігрів: сорочка обігріву на насосі, теплоізоляція та обігрів лінії або нагрів продукту в ємності перед перекачуванням.
Чому насос на патоці гучно кавітує?
Гучний шум зазвичай означає, що насос не отримує достатньо середовища на всмоктуванні: в’язка патока не встигає заповнити камеру, утворюється розрідження. Причина — всмоктувальний підйом, вузька чи довга всмоктувальна лінія, холодний продукт або завищені оберти. Усувають це підпором на вході, збільшенням перерізу всмоктувальної труби, обігрівом і зниженням частоти обертання.
Чому шестеренний насос заклинює на сиропі з кристалами?
Цукрові кристали потрапляють між зубцями шестерень, де зазори становлять частки міліметра, і працюють як абразив: зростає тертя, нагрів і знос, аж до задиру та зупинки. На кристалізованих патоках або підтримують температуру вище за точку кристалізації обігрівом, або переходять на конструкції, менш чутливі до твердих включень, — перистальтичні чи мембранні.
Яку температуру патоки підтримувати під час перекачування?
Конкретне значення залежить від сорту патоки, але принцип спільний: температуру тримають достатньо високою, щоб в’язкість і робочий перепад тиску залишалися в розрахункових межах. Для меляси підвищення температури з 40 до 70 °C знижує в’язкість приблизно втричі. Підтримують режим сорочкою обігріву на насосі та теплоізоляцією лінії, не допускаючи локального перегріву, що спричиняє карамелізацію.
Чи можна застосовувати відцентровий насос для патоки?
Для в’язкої патоки — ні. Відцентрове колесо розраховане на малов’язкі середовища й на тисячах сП буксує в продукті замість його переміщення, втрачаючи напір і подачу. Для патоки застосовують об’ємні насоси — шестеренні, одногвинтові, кулачкові, шиберні, мембранні чи перистальтичні, у яких подача за оберт не залежить від в’язкості середовища.
Українська