衛(wèi)生泵概況

食品加工主要分為三大主要過程,即來料、半成品加工、成品。其中各個環(huán)節(jié)都或多或少的有泵的參與。其中對泵類型的要求也不盡相同。例如巧克力加工需要能夠輸送高粘度介質(zhì)的泵

廢水處理需要耐磨、耐腐的泵,藥品制劑加工需要耐腐蝕性能良好的泵等等。對于不同產(chǎn)品制造商,不同階段所需要的泵材質(zhì)也不同。

衛(wèi)生泵主要用于填充、排空、配料和混合。另外,還用于從裝置設(shè)備如膜式過濾器中傳輸工藝，衛(wèi)生泵主要有兩種形式:離心式和容積式。

衛(wèi)生泵在國外已經(jīng)比較成熟,生產(chǎn)這類泵的有 falfalava、 Bominox、CSF、SPX、 Grundfos等等,我國生產(chǎn)衛(wèi)生泵的廠家也很多,如啤酒生產(chǎn)設(shè)備的廠家都生產(chǎn)衛(wèi)生泵。

一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

用于食品、飲料和藥品工業(yè)的泵必須滿足不同的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了泵的結(jié)構(gòu)材料和清潔度標(biāo)準(zhǔn)。和其他工業(yè)應(yīng)用不同,用于食品和飲料工業(yè)的泵必須滿足嚴(yán)格的衛(wèi)生法規(guī)。

3-A標(biāo)準(zhǔn)在美國已被廣泛執(zhí)行,而且國際上也得到了認可在歐洲,“機械供應(yīng)(安全)規(guī)范”規(guī)定了用在農(nóng)業(yè)食品設(shè)備上的安全和衛(wèi)生要求。

我國離心式衛(wèi)生泵標(biāo)準(zhǔn)《QBT1826-2010離心式衛(wèi)生泵》

GB509982014乳制品廠設(shè)計規(guī)范

GB14881-2013食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品生產(chǎn)通用衛(wèi)生規(guī)范

GB12073-1989乳品設(shè)備安全衛(wèi)生

GB16798-1997食品機械安全衛(wèi)生

GB227472008食品加工機械基本概念衛(wèi)生要求

GB19298-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)包裝飲用水

GB50092014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)

GB57492006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

GB5750-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法

GB17219-1998生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料的安全性評價標(biāo)

HG2945-2011食品容器橡膠墊圈

GB4806.1-1994食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

GB4805-1994食品罐頭內(nèi)壁環(huán)氧酚醛涂料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

QB2467-1999R09食品工業(yè)用不銹鋼管

GB214722008食品工業(yè)用不銹鋼彎頭和三通

QB2004-1994食品工業(yè)用帶墊圈不銹鋼卡箍襯套

QB2003-1994食品工業(yè)用不銹鋼對縫焊接管件

QB2468-1999食品工業(yè)用不銹鋼螺紋接管器

QB2681-2014食品工業(yè)用不銹鋼薄壁容器

QB1826-2010離心式衛(wèi)生泵

QB3689-1999離心式飲料泵

QB4029-2010離心式無菌泵

QB16741992R09離心式和轉(zhuǎn)子式乳與乳制品泵的衛(wèi)生要求

衛(wèi)生泵材料的選用

常用是奧氏體不銹鋼(316L304)、氟塑料、超高分子昰聚乙烯,陶瓷、搪玻璃等等。對于高潔凈物料(如蒸餾水)的泵,其過流部件采用超低碳奧氏體不銹鋼

衛(wèi)生泵用材料與普通材料不同。因為泵用材料不僅能耐腐蝕,還需要不能滲出有害元素/物質(zhì),也不能吸收可能變質(zhì)的介質(zhì)。

我囯對橡膠制品制訂了專門的規(guī)范。如《食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》,鋼制管材也指定了QB2003等等標(biāo)準(zhǔn)。其安全評價方法采用GB17219-1998或類似的方法

GB17219主要是采用浸泡的方法來測定滲出物的含量。對材料的標(biāo)準(zhǔn)并不全面。比如316L通常是可以用在衛(wèi)生泵中的,但是如果316L鋼板的制作沒有按照衛(wèi)生級的要求來生產(chǎn),完全可

能滲出微量的有害元素。所以在GB16798《食品機械安全衛(wèi)生》、GB12073《乳品設(shè)備安全衛(wèi)生》規(guī)定不得常用焊后可能生銹的材料,不銹鋼應(yīng)無毒性、無吸收性。也有的廠家采用了

FDA、3A認證。

衛(wèi)生泵的設(shè)計、生產(chǎn)

衛(wèi)生泵的種類很多,這是由于其輸送的介質(zhì)的多樣性決定的。從清潔的直飲水到牛奶、果醬。這些物料有酸性的、堿性的。有流動性好的也有很難流動的。

衛(wèi)生泵主要的型式是:離心泵、凸輪泵、單螺桿泵和蠕動泵。他們的設(shè)計方法很大程度上與普通泵相同。但是又不完全相同,這里主要以離心泵為例簡單說明需要注意的幾點

流動中無死角。在食品制作流程中,介質(zhì)與泵接觸的地方。這些介質(zhì)需要是流動的。在普通泵中機械密封腔往往是死角,這時候需要開敞式或錐形的密封腔

2、焊縫表面粗糙度需要達到3.2,一般表面要達到0.8。也就是說泵體流道和葉輪流道需要進行拋光處理。普通的鑄造零件很難達到這一要求。所以離心式衛(wèi)生泵一般采用沖壓焊接結(jié)構(gòu)。

有時候,葉輪是開式或者半開式的。

3、符合CP要求。大部分生產(chǎn)灌裝線需要在每天進行一次沖洗。將可能變質(zhì)、產(chǎn)生細菌的殘留物沖洗掉。很多是采用清潔水進行抽送或反沖洗。這就與前面說到的無死角相關(guān)

了。在一個沖洗時間段內(nèi),介質(zhì)流動較慢的部位(如密封腔的物料)應(yīng)全部

4、符合COP要求。這個要求簡單的對泵解體(如后開門泵軸承箱和轉(zhuǎn)子部件從泵體抽出)。高壓沖洗水可以直接達到需要沖洗的表面。

5、符合SP要求。在線消毒除采用一個滅菌的射綣外,高溫水/蒸汽也是常用的。滅菌的溫度一般在121度以上。采用蒸汽滅菌的衛(wèi)生泵需要能承受這一高溫(包括密封)。采用高溫水

(121以上的水,那肯定需要一定壓力才能保持液態(tài))泵需要承受高溫和一定壓力，衛(wèi)生泵的生產(chǎn)除了需要普通沖壓泵的設(shè)備外,還應(yīng)該有先進的焊接和拋光設(shè)備。

離心式衛(wèi)生泵

從安裝形式上有立式和臥式兩大類,根據(jù)葉輪數(shù)量可以分單級和多級兩大類。由于離心泵結(jié)構(gòu)

簡單、造價低廉、運轉(zhuǎn)連續(xù)且易于清洗,因此離心式衛(wèi)生泵在無菌流程中應(yīng)用非常廣泛。

由于葉輪浸泡在介質(zhì)中,而且葉輪高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生較高的剪切力,會影響剪切敏感性的輸送介質(zhì)

優(yōu)點

結(jié)構(gòu)簡單、耐用且容易進行現(xiàn)場清洗

不會因排出閥關(guān)閉而過壓

可以串聯(lián)以增加壓頭

可以并聯(lián)以增加流量。

缺點:

通常不具備自吸(自吸式除外)能力

不宜應(yīng)用在粘度大于500cP的場合

不宜處理剪切敏感性產(chǎn)品

不宜處理含氣量高的流體

揚程隨流量變化不是恒定的,

容積式衛(wèi)生泵

容積式泵用于粘度過高、離心泵不能使用的場合,以及需要調(diào)節(jié)流量的場合。容積式泵具有自

吸功能,并其可以處理含氣介質(zhì)。但所有的容積式泵都需要壓力安全裝置,以避免在出口關(guān)閉

或堵塞的情況下,對泵和系統(tǒng)產(chǎn)生損害。

優(yōu)點:

結(jié)構(gòu)簡單緊湊,使用可靠,壽命長,容易制造,維修方便,能自吸

內(nèi)嚙合齒輪泵排出量恒走且振動很小

可以雙向輸送

流量隨粘度和壓力變化不大

可輸送高粘度介質(zhì)。

缺點

只能輸送干凈的流體;

齒輪一旦磨損,很難修復(fù)

加工精度要求高

齒輪承受不平衡的徑向液壓力,軸承磨損嚴(yán)重,工作壓力的提高受到限制

外嚙合齒輪泵流量脈動大,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力脈動大,噪聲高;

會出現(xiàn)困液現(xiàn)象

羅茨式衛(wèi)生泵,凸輪轉(zhuǎn)子泵

羅茨泵具有兩個轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子形狀呈雙葉或三葉,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細小間隙而互不接觸。

凸輪泵的轉(zhuǎn)子帶有從輪轂上凸出的輪葉。根據(jù)每個轉(zhuǎn)子上的輪葉個數(shù),凸輪泵又有單葉凸輪泵和雙葉凸輪泵之分

優(yōu)點

可以短期內(nèi)空轉(zhuǎn),允許時間由密封的好壞決定

可以自吸

可以處理固體懸濁液

具有較良好的凈正吸入壓頭(NPSH)

可以處理粘度較高的流體(與離心泵相比)

可以雙向輸送。

缺點

由于間隙固定,所以磨損會使泵的性能下降很快;

有兩個軸及兩套相應(yīng)的軸封;

吸程較低,只能在低速和低粘度的工況下運轉(zhuǎn)

撓性葉輪衛(wèi)生泵

撓性泵是屬于容積泵中轉(zhuǎn)子泵的一種,因彈性體轉(zhuǎn)子的葉片以屈撓方式運轉(zhuǎn)而得名,又稱為撓性轉(zhuǎn)子泵、撓性葉輪泵。最早的設(shè)計可追溯到半個多世紀(jì)前,當(dāng)時主要用于清理駁船的艙內(nèi)油

污和積水及沖洗甲板。但因其卓越的性能及彈性體技術(shù)的發(fā)展,撓性泵越來越多地應(yīng)用于各種業(yè)領(lǐng)域中。撓性泵既具有容積泵的主要特征,同時又是一種特殊的容積泵。無脈動的液

流、隨岀口壓力、介質(zhì)粘度提高流量下降的特性和離心泵相似。在很多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場合中多是作為離心泵的替代品,解決的是離心泵無法解決的問題(無法輸送的介質(zhì)或無法適應(yīng)的工

況場合)。撓性轉(zhuǎn)子由撓性材料制成,泵殼采用非對稱形式,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生變形使得葉片與泵殼形成的腔體容積改變,而輸送介質(zhì)

優(yōu)點

可以自吸

抽送液體時壓力振動較小

可雙向輸送

可輸送含氣介質(zhì)和懸濁液

易于清洗

缺點

只適用于低壓工況

不適合處理具有磨粒磨損特性的流體。

螺桿衛(wèi)生泵

螺杄泵依靠螺杄與螺杄(或螺杄與襯套)嚙合形成的工作空間(工作腔)容積變化翰送液體。

優(yōu)點:

能自吸

排出量穩(wěn)定且振動較小

可雙向輸送

可處理含氣液體

可處理懸濁液

輸送介質(zhì)粘度范圍廣

抗磨粒磨損能力強

可較好地處理剪切敏感性流體

缺點:

泵性能對粘度變化敏感

加工、裝配要求高。

蠕動衛(wèi)生泵

優(yōu)點:

質(zhì)只與軟管接觸,無污染

可處理含氣流體;

可輸送剪切敏感、氧化腐蝕敏感介質(zhì);

抗磨粒磨損能力強

允許流體內(nèi)所含固體直徑達到管狀元件內(nèi)徑40%;

無需密封和閥門管件;

精度高;

能自吸;

可空轉(zhuǎn);

具有雙向同等流量翰送能力

無液體空運轉(zhuǎn)情況下不會對泵的任何部件造成損害;

能產(chǎn)生達98%的真空度

僅軟管為需要替換的部件,更換操作極為簡單。

缺點:

由于采用柔性管,承受壓力受到限制

輸送管失效會造成產(chǎn)品損失

泵速較低

工作時會產(chǎn)生脈沖流,振動較大

流量范圍比較窄。