Выбор вакуумного насоса для линии вакуумной упаковки пищевых продуктов нельзя определить, только глядя на шильдик машины с записью «насос 20 m³/h». Для одной и той же камеры — откачивать до 40 mbar или до 5 mbar, работать с тактом 12 с или 25 с, откачивать воздух или готовые блюда с бульоном — выбранные модели могут различаться на два типоразмера. Если последовательно рассчитать по четырём пунктам — рабочему вакууму, скорости откачки и такту, откачиваемой среде, режиму работы, — выбор в основном сойдётся к трём-четырём вариантам.
1. Рабочий вакуум: сначала говорите о давлении относительно вакуума, не передавайте «несколько атмосфер» на словах
Самый частый источник ошибок между закупками и техническими специалистами — принимать манометрическое давление за давление относительно вакуума. Если в камере достигается −960 mbar манометрического давления, фактическое давление относительно вакуума составляет 53 mbar; если ту же фразу сформулировать как «откачать до 40 mbar», соответствующее манометрическое давление будет −973 mbar. Разница 13 mbar означает совершенно разные требования к насосу.
Обычный диапазон для пищевой упаковки — 30～50 mbar давления относительно вакуума; для влажных продуктов, таких как готовые блюда, маринованные продукты и предварительно приготовленные блюда, работают при 50 mbar и ниже, остаточное содержание кислорода при этом легко удерживается ниже 2%. Для этого порядка достаточно одноступенчатого масляного пластинчато-роторного насоса: у V0040A–V0100 предельный вакуум при закрытом газобалласте составляет 0.1 mbar, у V0155 — 0.3 mbar; фактическая рабочая точка отстоит от предельного вакуума ещё на два порядка, поэтому скорость откачки практически равна номинальной.
Следует учитывать предельный вакуум вместе с температурой продукта. При 40 ℃ давление насыщенного пара воды составляет около 74 mbar; как только давление в камере опускается ниже 40 mbar, влага на поверхности продукта начинает кипеть, и насос откачивает уже не воздух, а водяной пар. Это определяет, как подходить к выбору по третьему пункту.
2. Скорость откачки и такт: расчёт от объёма камеры и времени
Время откачки оценивают по t = V / S × ln(P₁/P₂), где V — объём камеры плюс приведённый объём воздуха в пакете, P₁ принимают равным 1013 mbar. Полученное S затем умножают на запас 1.3 — это и есть требуемая эффективная скорость откачки. Эффективную скорость откачки также нужно связывать с проводимостью трубопровода: S_эфф = 1 / (1/S_насоса + 1/C_трубы), где C — эквивалентная проводимость трубы с учётом колен и клапанов.
Рассмотрим двухкамерную вакуумную упаковочную машину: полезный объём одной камеры 60 L, целевое давление 40 mbar, камеры работают поочерёдно с тактом 10 циклов/мин, окно откачки каждой камеры — около 12 с.
Сначала рассчитаем требуемую эффективную скорость откачки: S = 0.06 / 12 × ln(1013/40) = 0.0162 m³/s ≈ 58 m³/h; умножаем на 1.3 и получаем 76 m³/h.
Теперь рассмотрим трубопровод. Предположим, эквивалентная проводимость короткой трубы DN32 составляет 80 m³/h:
| Конфигурация | Скорость откачки насоса | Проводимость трубопровода | Эффективная скорость откачки | Время до 40 mbar |
|---|---|---|---|---|
| V0063 + DN32 | 63 m³/h | 80 m³/h | 35.2 m³/h | 19.8 s |
| V0100 + DN32 | 100 m³/h | 80 m³/h | 44.4 m³/h | 15.7 s |
| V0063 + DN40 | 63 m³/h | 150 m³/h | 44.4 m³/h | 15.7 s |
| V0100 + DN40 | 100 m³/h | 150 m³/h | 60.0 m³/h | 11.6 s |
Сравнение двух последних строк таблицы — ключевой момент для этой линии: замена насоса и замена трубы дают одинаковые 44.4 m³/h. Труба DN32 «съедает» 56% от 100 m³/h у V0100, и дополнительно затраченная мощность расходуется на трубопровод. Сначала нужно рассчитать достаточный диаметр трубопровода, а затем обсуждать размер насоса.
3. Откачиваемая среда: 1 L воды при 40 mbar даёт 36 m³ газа
При нормальной температуре и нормальном давлении 1 L воды после испарения даёт около 1.2 m³; при 40 mbar и 40 ℃ объём того же 1 kg водяного пара составляет 36 m³. Если из одного пакета с маринованным продуктом уносится 5 mL воды, это равно подаче в насос 0.18 m³ водяного пара, тогда как объём воздуха по всей линии за час составляет лишь несколько сотен кубических метров. Для продуктов с бульоном нагрузка при откачке в основном создаётся водой, а не воздухом.
Есть две соответствующие меры:
Первая — включение газобалласта. Газобалласт подмешивает сухой воздух в камеру сжатия, парциальное давление водяного пара не достигает точки насыщения, и пар выводится, поэтому масло насоса меньше эмульгируется. Плата — падение скорости откачки на 15%～30% и ухудшение предельного вакуума (V0155 с 0.3 mbar до 0.5 mbar). Если считать падение 20%, у V0100 на трубопроводе DN40 остаётся только 80 m³/h эффективной скорости откачки; для достижения 40 mbar потребуется 13.4 с, и такт 12 с уже не выдерживается, поэтому только с V0155 (150 m³/h) остаётся запас.
Вторая — установка фильтрации и сбора конденсата. На стороне входа устанавливают фильтр, задерживающий частицы бульона и порошковые материалы; установка выполняется по схеме с верхним и нижним баками: верхний бак служит буфером, нижний собирает воду и отводит загрязнения, чтобы жидкость не попадала напрямую в камеру насоса. На линиях с высокой долей влажных продуктов эта мера действует лучше, чем насос на один типоразмер больше.
4. Режим работы и мойка: для непрерывной линии предусматривайте один рабочий и один резервный
На линии с двумя сменами в сутки без остановки в середине смены одна остановка насоса означает остановку всей линии. Обычная практика на пищевых производствах — комплектовать установку из двух параллельных насосов по схеме «один рабочий, один резервный» с автоматическим переключением при падении давления ниже заданного значения. При непрерывной работе в три смены также нужно учитывать ограничения насоса по непрерывному режиму: в спецификации V0100 указано, что при непрерывной работе рабочее давление должно быть ниже −300 mbar манометрического давления, температура окружающей среды 0～35 ℃, а летом насосную необходимо вентилировать.
Для линий с периодическим производством и небольшим числом смен достаточно одного насоса с буферным баком; объём бака рассчитывают по пиковому расходу газа и допустимому падению давления.
Для условий мойки есть ещё одна граница: на таких постах, как вакуумные присоски, раскрытие пакета, предварительная откачка перед модифицированной атмосферой, где требуется только уровень порядка 100 mbar, можно применять безмасляный насос: V16 — скорость откачки 16 m³/h, предельный вакуум 100 mbar, 0.38 kW, выхлоп без масляного тумана; если нужны безмасляное исполнение и большой поток — ZS150: скорость откачки 140 m³/h, предельный вакуум 60 mbar. Однако на постах настоящей упаковки, где в камере требуется давление ниже 40 mbar, масляный пластинчато-роторный насос остаётся основным решением; предельный вакуум 60 mbar у сухого кулачкового насоса не достигает этой точки.
Экспорт и 60Hz
Перед тем как передавать весь набор параметров, подтвердите две вещи: напряжение и частоту на объекте. При 60Hz скорость откачки V0040A–V0100 примерно на 20% выше, такт становится быстрее, но некоторые модели не подходят для регионов с 60Hz; перед заказом нужно уточнить конфигурацию у производителя. Вакуумную насосную установку можно поставлять комплектно под условия работы: насос, буферный бак, фильтрацию и управление; интерфейсы и блокировки определяются по трубопроводу на объекте.
Часто задаваемые вопросы
Q: Какое давление вакуума подходит для вакуумной упаковочной машины пищевых продуктов? A: Для влажных продуктов, таких как готовые блюда, маринованные продукты и предварительно приготовленные блюда, обычно работают при 30～50 mbar давления относительно вакуума, обеспечивая остаточное содержание кислорода в пакете ниже 2%. Для этого диапазона достаточно DPL-V0040A–V0100 (предельный вакуум 0.1 mbar), не нужно стремиться ниже 1 mbar.
Q: Как рассчитать время откачки вакуумного насоса? A: Оценивают по t = V / S × ln(1013/P₂), где V — объём камеры плюс приведённый объём воздуха в пакете. Например, для камеры 60 L при откачке до 40 mbar и требовании выполнить операцию за 12 с нужна эффективная скорость откачки около 58 m³/h, затем умножают на запас 1.3.
Q: На упаковочной линии откачивают продукты с бульоном, масло насоса быстро белеет — что делать? A: Эмульгирование масла насоса происходит из-за конденсации водяного пара в масляной полости. Нужно выполнять вместе три меры: работать с включённым газобалластом, устанавливать фильтр на стороне входа, использовать в установке верхний и нижний баки для сбора воды. После включения газобалласта пересчитайте такт с учётом падения скорости откачки на 20%, не используйте расчёт, сделанный при закрытом газобалласте.
Q: Насколько диаметр трубопровода влияет на скорость откачки? A: Очень заметно. При одном и том же трубопроводе DN32 у DPL-V0100 от 100 m³/h остаётся только 44.4 m³/h эффективной скорости откачки; при переходе на трубопровод DN40 она достигает 60 m³/h. Диаметр трубопровода часто влияет на такт сильнее, чем переход на насос на один типоразмер больше.
Смотрите также
- Безмасляные пластинчато-роторные и маслозаполненные насосы с одинаковой скоростью откачки: как выбрать, границы DPL-V15L/V25L/V40L
- Диаметр вакуумных трубопроводов и арматуры: как выбрать, чтобы не снизить скорость откачки
- Что нужно изменить при подборе для регионов 60Hz: три проверки — таблица скорости откачки, мощность двигателя и напряжение
- Products
- Калькулятор подбора вакуумного насоса: время откачки и пересчёт скорости откачки
- Частые вопросы о вакуумных насосах: подбор, обслуживание и расчёт стоимости