Насос подачи фарша
пельменей

Популярность замороженных полуфабрикатов на территории России очень высока. В течение года данные продукты приобретают около 94% семей по всей стране. Рынок в основном состоит из следующим групп товаров:

— полуфабрикаты из мяса и птицы;

— полуфабрикаты из рыбы;

— мучные полуфабрикаты (пельмени, хинкали, манты и.т.д);

— замороженные готовые обеды;

Самыми популярными по потреблению продуктами являются пельмени. До 86 % семей по стране покупают в течение года. В таких регионах как Уральский ФО, Сибирский ФО, Дальневосточный федеральный округ эта цифра доходит до 90-93 %, что в количественном выражении составляет более 11-13 кг в год на семью. Другие популярные мучные полуфабрикаты – хинкали и манты. Их больше всего приобретают в Южном ФО, Северо-Кавказском, Приволжском ФО. В среднем 36-38% семейных хозяйств этого региона.

Согласно отчету BusinesStat, в период с 2019-2023 гг розничные продажи замороженных мучных полуфабрикатов в России выросли на 14%: с 417 до 476 тыс т. Потребление растет из-за следующих важнейших составляющих:

1) Увеличение продуктовой линейки. Появляется все большие мучных полуфабрикатов с порой экзотическими начинками.

2) Применение натуральных компонентов при производстве. Стремление развивать направление здорового питания.

3) Увеличенный спрос на быстрое питание и использование уже готовых продуктов питания, в том числе из-за быстрого ритма жизни в крупных городах, где важна каждая минута

4) Увеличение продаж через интернет с помощью сервисов онлайн доставки.

5) Запуск крупными ритейлерами собственных производств замороженных полуфабрикатов.

С учетом вышесказанных аргументов, один из крупнейших ритейлеров в России запустил собственное производство пельменей и хинкалей. Технологический процесс изготовления замороженных полуфабрикатов на данном производстве выглядит следующим образом.  В цехе подготовки фарша, мясо измельчается и смешивается с добавками в вакуумном куттере. Из куттера фарш выгружается в чан-тележку и вручную перевозится в цех формовки, где загружается в приемный бункер насоса.  Далее насос поочередно подает фарш на 5 различных формовочных машин.  В формовочной машине формируется тестовая труба, которая в последствии наполняется фаршем. Далее тестовая труба с фаршем разрезается и на выходе формируются готовые изделия- пельмени или хинкали. Оператор регулирует подачу для каждой машины отдельно. После работы насос перевозится в другой цех для обеспечения мытья и промывки оборудования.

В качестве насоса для подачи фарша, на производстве пробывали использовать шестеренчатый насос с внешним зацеплением рис 1.

Рис. 1 Шестеренный насос внутреннего зацепления.  

К сожалению, у данного насоса в процессе работы выявили ряд недостатков:

— не обеспечивал необходимой мобильности. Насос был стационарным. В ходе работы его необходимо было перемещать в разные цеха;

— не обеспечивал необходимую производительность;

— фарш залипал на стенках приемного бункера и не поступал в насос без посторонней помощи;

— насос не имел должной системы управления подачи в зависимости от загруженности формовочной машины;

Специалистами завода было решено заменить насос. Исходя из заявленных характеристик, выбор пал на эксцентриковый шнековый насос. Винтовой или эксцентриковый шнековый насос – объемный насос широко распространен в самых различных отраслях промышленности. Большое количество применений достигается благодаря конструкционным особенностям насоса, которые позволяют обеспечивать различный диапазон производительностей при высоких показателях давления. Эксцентриковый шнековый насос используется для перекачки жидкостей с высокой вязкостью и с содержанием твердых включений, продуктов чувствительных к сдвигу, а также агрессивных, мультифазных жидкостей.

Основными элементами винтового эксцентрикового шнекового насоса являются ротор спиралевидной формы, который вращается в статоре, выполненным из эластомера.

Рис. 2 Конструкция эксцентриковых шнековых насосов

• Ротор
• Статор
• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Уплотнение вала
• Карданные шарниры

Принцип действия насоса основывается на вращении спиралевидного ротора, плотно прижатого к эластомерному статору и образующего, в следствие этого цепочку из несколько рядов герметичных полостей (Рис.3). Вращение ротора обеспечивает перенос жидкости в данных полостях по направлению от всасывающего к нагнетательному патрубку.

Рис.3 Принцип действия насоса

Основываясь на полученных от заказчика требованиях, и на выявленных проблемах предыдущего насосного оборудования завод-изготовитель эксцентриковых шнековых насосов HAS-ER MONOPUM (Турция) разработал следующую конструкцию.

Рисунок 4. Конструкция насосного агрегата.

Для обеспечения мобильности, насосный агрегат был помещен на специально разработанную ручную тележку, которая позволяет обеспечить мобильность при транспортировке оборудования из цеха в цех. Поворотные колеса на тележке имеют собственные стопора, позволяющие прочно закрепить всю конструкцию на время работы установки. Предложенный насос модели E105-HMU40, оснащен большим приемным бункером для загрузки фарша пельменей со следующими габаритами: горловина 1000 х 800 мм, вход в насос 500 x 800 мм. Внутри приемного бункера  по краям насоса располагаются два специальных перемешивающих диска. Каждый диск оснащен своим собственным приводным механизмом – мотор-редуктором. Каждый диск вращается со своей скоростью, что позволяет эффективно обеспечить заход продукта в насосный агрегат и защитить от налипания фарша на стенках приемного бункера. После бункера фарш попадает в зону подающего шнек. Шнек обеспечивает равномерное заполнение проточной части насоса, в которой благодаря основным рабочим органам ротору и статору и происходит дальнейшая перекачка продукта и подача его на формовочные машины. Насосная установка также имеет свой локальный шкаф управления, смонтированный прямо на ручной тележке. В шкафу управления располагаются два частотных преобразователя. Один отвечает за основной электродвигатель насоса, второй отвечает за управлением приводами перемешивающих дисков, установленных в приемном бункере. Изменение частоты вращения электродвигателей позволяет оператору в процессе работы настроить необходимые параметры всей насосной установки, в зависимости от изменяющейся концентрации фарша и текущей загруженности формовочной машины. Помимо этого, шкаф управления оснащен ручными кнопками пуск-останов и специальными реле, которые защищают насосный агрегат от перегрузки, вследствие забивания трубопровода на линии нагнетания.

Основные технические параметры насосной установки:

• Производительность установки: 3-4 м3/ч
• Рабочее давление: до 12 бар
• Максимальная вязкость: до 150 000 сП
• Материал ротора: Нержавеющая сталь 316L
• Материал статора: EPDM (FDA)
• Мощность основного электродвигателя: 3 кВт
• Мощность двигателей перемешивающих дисков: 2 х 1,5 кВт
• Диаметр нагнетательного патрубка: DN50

Внедрение насосной установки для перекачки фарша на базе эксцентрикового шнекового насоса HAS-ER MONOPUMP E105-HMU40 в производственный процесс по изготовлению замороженных полуфабрикатов полностью решило проблему простоя оборудования вследствие залипания фарша на стенках бункера. Эффективность насоса, его мобильное исполнение и автономная система автоматизация работы всей установки увеличила производительность линии более чем на 45 % по сравнению с прошлой технологией.