Насос линии фасовки
плавленых сыров

Натуральные продукты сейчас популярны по всему миру. Важнейшим составляющих рациона при здоровом питании является сыр. Наиболее популярным типом сыра на рынке России является плавленый сыр. Маркетинговое агентство BusinesStat оценивает рост рынка плавленых сыров в России в период с 2019 по 2023 год более чем на 19%: со 133 до 159 тыс. тонн. Больше всего плавленого сыра производится в Центральный ФО от 72 до 74 % от всего объема производимой продукции. Следующим идет Сибирский ФО его доля составляет около 9%. Третье место занимает Уральский ФО с 7% от общего объема изготовления плавленого сыра в стране.

Плавленый сыр — молочный продукт, который производится из твердых сыров, творога, сливок, сухого молока и сливочного масла. Очень популярными также являются сыры с различными дополнительными ингредиентами, такими как: грибы, ветчина, вкусовые добавки и другие. При этом в плавленый сыр содержит в себе ряд полезных микроэлементов и витаминов. Например, кальций, фосфор, жирорастворимые витамины А, D, Е, что делает его важным продуктом на столе каждой семьи.

ГОСТ 31690-2013 регламентирует производство плавленого сыра. Само изготовление сыра можно разделить на следующие стадии:

Подготовка, подбор сырья и наполнителей. В зависимости от типа производимого сыра подбирается сырье и основные ингредиенты. Главное, на что уделяют внимание – это кислотность и степень созревания сыра. Все компоненты должны соответствовать нормативам по содержанию солей, жиров и влаги.

Обработка сырья. В специализированных машинах с сыра снимается пленка и осуществляется его мойка. Процессу дальнейшего вымачиванию подвергаются сыры с низким содержанием жира

Измельчение. Сыры обычно измельчают в несколько этапов. На волчках происходит предварительное измельчение. Финальное измельчение происходит с применением вальцовки. После полученную массу замешивают в специальных смесителях

Плавление. Измельченная масса подается в специальные плавильные аппараты, куда добавляются компоненты и плавители – растворы солей. Продукт нагревается постепенно с помощью пара до достижения однородности.

Фасовка. Расплавленная однородная сырная масса направляется на фасовку. Вид фасовки зависит от типа сыра.

Охлаждение. Полученные батоны проходят через коптильные камеры и дальше отправляют на охлаждение. После этого плавленый сыр располагают в камерах хранения.

Упаковка. Готовый плавленый сыр должен храниться при температуре не более +10°С. Упаковывают сыр обычно в пластиковые контейнеры, фольгу, полимерные пленки.

У крупнейшего производителя плавленых сыров в России возникла задача по подбору насосного агрегата для подачи расплавленной сырной массы в фасовочный аппарат для дальнейшей упаковки продукта в полимерную газопаронепроницаемую пленку. Насос должен забирать сыр из приемного бункера и подавать в рукавную полимерную оболочку, которая потом будет разделяться на упакованные порционные ломтики в форме квадрата. Производительность насоса необходимо контролировать в зависимости от наполнения сыром рукава. За это отвечают датчики, установленные в фасовочном автомате. При достижении определенного уровня наполнения рукава, они подают сигнал на частотный преобразователь, который регулирует скорость вращения электродвигателя насоса то повышая ее, то понижая и соответственно меняется и производительность самого насоса. Согласно технологическому процессу, один насос должен перекачивать разные сорта и типы сыров: от классических без добавок до шоколадных плавленых сыров. Каждый сыр имеет собственную вязкость при рабочей температуре, что усложняет подбор насосного агрегата и его работу. Помимо этого, сырная масса содержит растворы солей, которые выполняют роль плавителей. Соли могут кристаллизоваться, и в дальнейшем повреждать рабочие органы насоса. Другая сложность заключалась в том, что после любого останова работы линии, сыр в трубопроводе очень быстро твердеет, а ручная промывка не всегда позволяет полностью его оттуда удалить. Затвердевший сыр сужает сечение трубопровода и при следующем пуске насосу необходимо преодолеть высокого давления, чтобы продавить остатки продукта в трубе. Исходя из предоставленных заказчиком технических параметров, было решено применить для решения данной задачи роторно-лопастной насос. Роторно-лопастные насосы – объемные самовсасывающие насосы. Два ротора вращаются внутри проточной части насоса в противоположном друг к другу направлении, что создает разряжения со стороны всасывания насоса. Благодаря созданному разряжению, жидкость втягивается в проточную часть насоса. Дальнейшее вращение роторов обеспечивает перекачку жидкости вдоль корпуса насоса в сторону линии нагнетания. Каждый оборот ротора позволяет вытеснять до 6 объемов камеры насоса (в зависимости от конструкции ротора).

Рисунок 1. Принцип работы насоса

Основными элементами насоса являются: проточная часть, роторы, торцевые уплотнения, кольцевые уплотнения, ведущий и ведомый вал, шестерни и подшипники.

Рисунок 2. Конструкция насоса

Роторно-лопастные насосы применяются для перекачивания высоковязких, чувствительных к сдвигу, абразивных или гигиенических сред. Роторно-лопастные насосы обладают рядом преимуществ:

— Легкость обслуживания. Для замены основных элементов нет необходимости отсоединять насос от трубопровода и от электродвигателя;

— Роторно-лопастные насосы – самовсасывающие. Могут поднимать жидкость с глубины до 9 м;

— Роторно-лопастные насосы – мультифазные насосы, благодаря своей конструкции могут перекачивать жидкости с большим содержанием воздуха и газа;

— Насосы могут легко управляться частотным преобразователем и обеспечивать широкий диапазон подач при сохранении максимальной эффективности в каждой рабочей точки;

— роторы не контактируют между собой и корпусом насоса, что позволяет обеспечить долгий срок службы рабочих элементов насоса.

Для решения задачи по перекачки расплавленного сыра была выбран насос BONVE 5ANBV16-6 конструкция с вертикальным расположением патрубков насоса. Входной патрубок выполнен со специальным адаптером для присоединения к загрузочному бункеру клиента. Его прямоугольная форма и широкое проходное сечение позволяет вязкой расплавленной сырной массе беспрепятственно заполнять проточную часть насоса.

Рисунок 3. Исполнение насоса

Насос агрегатирован с электродвигателем, который может управляться частотным преобразователем в широком диапазоне от 7 до 70 Гц. Это позволяет поддерживать нужную оператору производительность в зависимости наполнения рукава и от типа перекачиваемого сыра. В насосе применяются 5-ти лопастные роторы, из нержавеющей стали. Подобная геометрия позволяет обеспечивать плавность и стабильность потока. Применяемая в роторах нержавеющая сталь обеспечивает механическую и химическую стойкость к растворам соли, находящихся в продукте. Основные узлы насоса рассчитаны на давление до 16 бар, что позволяет агрегату работать с высоким избыточным давлением при старте установки сразу после останова технологической линии.

Основные технические параметры:

• Производительность установки: 1,3-1,8 м3/ч
• Рабочее давление: 3 бар, макс. 9 бар
• Максимальная вязкость: 500-1500 сП
• Рабочая температура: + 87…+97 ОС
• Материал роторов: Нержавеющая сталь 316L
• Мощность основного электродвигателя: 3 кВт
• Всасывающий патрубок: расширенный порт для установки бункера
• Нагнетательный патрубок: DN50

Использование роторно-лопастного насоса BONVE 5ANBV16-6 для перекачки плавленого сыра позволило решить проблему точной подачи продукта на линию фасовки. Стойкость насоса к высокому давлению и простота его обслуживания позволила сократить время простоя технологической линии почти в 2 раза.