PCM螺杆泵--剪切敏感性食品加工的理想选择

　　绪论

　　食品工业的原材料大都为来源于生物，且为剪切敏感性材料。

　　从物理化学和微生物学观点来看，食品加工方法对食品的品质有决定性影响。如何在保证食品的安全性的同时保持食品的固有风味特色，是现代食品加工业界人士所共同关注的问题。

　　法国PCM泵业公司由单螺杆泵理论的发明者René Moineau 博士于1932 年创建。PCM在酸奶、奶酪、果汁、沙司等产品的加工领域，具有悠久的历史和丰富的经验。

　　近年来，法国PCM泵业公司开发了符合最新食品卫生规范（CIP，SIP，3A 标准）的新型螺杆泵，为含颗粒的剪切敏感性物料的输送提供了理想的解决方案。

　　从设计层面上满足客户的需求，这使PCM莫瓦诺泵多年来一直引领世界螺杆泵的潮流，以其卓越的低剪切特性闻名于世。

　　1. 转子泵理论

　　容积泵把一定量的产品吸入其泵体内的动件（转子）和定件（定子，泵体）之间。转子旋转一周，泵把这些产品排出。

图1：螺杆泵原理（莫瓦诺）

　　泵对流体的剪切主要由以下3 个因素决定：

　　1．产品在泵中停留的时间（t）；
　　2．机械剪切（γ’m）；
　　3．水力剪切（γ’h）。

　　把泵体视作一段管路，可以应用标准公式，根据流速和泵体的半径，计算出管道剪切率。

　　而泵体内部的机械剪切是由泵体内部的湍流引起，这些湍流由泵速（Sp）和动件的活动（Tb）造成。在较低流速下，剪切作用会降低。我们选择最恰当的转速，则机械剪切对产品的影响可以忽略不计。PCM最近关于螺杆泵挠性轴等新的开发设计，显著降低了动件活动对产品品质的影响。通过精心选则泵型（转速和设计），机械剪切的影响完全可以消除。

　　关键在于水力剪切，水力剪切由动件（转子）和定件（定子）间的回流引起。

图2：泵的水力剪切

　　回流量能够按照下式计算：

图3：回流量

　　cl. =转子和定子的间隙
　　μ=产品粘度
　　cavity size =空穴尺寸
　　p =空穴内压力
　　slip length =回流长度（定子和转子的接触线）

　　回流是转子泵内存在剪切的主要原因，所以我们应该加以限制，以防对产品产生损伤。降低回流量的主要手段是减小动件和定件间的间隙。

　　粘度对回流量也有影响。较高粘度的产品，回流量则较低。

　　综上所述，影响因素就是水力剪切，即回流的影响。回流量的大小决定泵对产品剪切破坏的程度。

　　2. PCM莫瓦诺泵与其他转子泵的比较

　　2.1． 转子和定子

　　由上面的论述，我们已经知道引起转子泵剪切的主要原因是水力剪切，特别是回流的影响。关于转子泵剪切作用的比较可以简化为动件（转子）和定件（定子）间隙大小的比较。

　　大多数转子泵采用不锈钢定子和转子（旋转凸轮、柱塞、偏心圆盘）。这些结构都需要在定子和转子间留出一定的空隙。

图4：转子泵-转子和泵体的间隙

图5：螺杆泵-转子和定子的接触

　　这些泵也可以采用塑料定子和正弦转子，但这些配合都不能达到100%的水封效果。而螺杆泵技术采用橡胶定子，成为唯一可以使定子和转子完全接触的技术。

　　不锈钢件（转子）和橡胶件（定子）的紧密接触，使得螺杆泵具有良好的液压效率。PCM 是世界上唯一独家拥有定子橡胶配方的泵业公司，能够自主进行橡胶的铸模生产设计。因此，PCM 能控制和保证橡胶与转子的紧密度，以使其螺杆泵系列产品达到最高效率。

　　2.2． 实例对比

　　下表中的数据显示了0.5MPa 条件下输送3m3/h 的液体酸奶（500 Pa·s），选择不同泵时回流率的差别。

表1：回流率比较

　　中国某著名乳品企业在用PCM莫瓦诺泵之前，其酸奶产品粘度经凸轮泵泵送后严重下降，达30%；而采用PCM莫瓦诺泵后，成功的把产品粘度下降率控制在10%以内，显著提高了产品质量。

　　3. PCM莫瓦诺泵的独特优势

　　近年来，PCM开发了用于食品工业的系列产品，该系列产品满足现代食品卫生要求，非常适合加工剪切敏感性产品。 

　　经过三年的开发，PCM在螺杆泵研发领域取得了重大的突破，我们采用不锈钢挠性轴替代传统的销连接，极大的提升了螺杆泵产品的卫生安全性，完全没有CIP 清洗死角。

图8：开放式连接与挠性轴的比较

　　4.1． 食品安全性提高

　　挠性轴没有死角，没有焊接。因此可以预见，挠性轴不会出现严重的磨损（挠性轴保质期3 年/10，000 小时）。

而开放式连接可能引起产品泄漏，动件和定件的磨损后，还可能会在产品中混入金属碎屑，严重影响食品的安全卫生性。

　　4.2． 产品使用期间的成本降低

　　常见的连接磨损是因为润滑效果差，在CIP 过程中犹是如此。这种情况可能导致轴系完全损坏。而在使用挠性轴时，所有这些都被做成一体，也就避免了上述情况发生，降低了维护成本。

　　我们的客户

　　在中国，PCM是光明、伊利、蒙牛的全国合作伙伴，并同利乐、APV、GEA等国际工程公司以及三鹿、三元、味全、优诺、得益、佳宝、古城、燕塘、卫岗、深圳绿雪、云南莱思尔等多家国际国内知名的食品企业建立了良好的合作关系，PCM以优良的产品品质、卓越的专业技术、坚持不懈地创新和诚信的服务为基础，长期致力于发展同合作伙伴及消费者的关系。

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