Chọn bơm cho dây chuyền đóng gói chân không thực phẩm: tính bốn thông số này trước

Khi chọn bơm chân không cho dây chuyền đóng gói chân không thực phẩm, chỉ nhìn nhãn máy ghi “trang bị bơm 20 m³/h” thì không thể chốt được. Cùng một buồng, hút đến 40 mbar hay 5 mbar, nhịp 12 giây hay 25 giây, hút không khí hay thực phẩm chín có nước canh, mẫu được chọn có thể lệch hai cấp. Tính lần lượt theo bốn mục: độ chân không làm việc, tốc độ hút và nhịp, môi chất được hút, cách vận hành, thì mẫu cơ bản sẽ thu về ba bốn phương án.

1. Độ chân không làm việc: nói áp suất quy về chân không trước, đừng truyền miệng bằng “vài mức áp”

Bước hay sai nhất giữa bộ phận mua hàng và kỹ thuật là lấy áp suất gauge làm áp suất quy về chân không. Buồng hút đến −960 mbar áp suất gauge thì áp suất quy về chân không thực tế là 53 mbar; cùng câu đó nói thành “hút đến 40 mbar” thì áp suất gauge tương ứng là −973 mbar. Lệch 13 mbar, yêu cầu đối với bơm khác hẳn.

Khoảng thường dùng trong đóng gói thực phẩm là 30～50 mbar áp suất quy về chân không; thực phẩm chín, đồ kho, món chế biến sẵn thuộc nhóm nguyên liệu chứa nước làm trong mức dưới 50 mbar, tỷ lệ oxy dư dễ ép xuống dưới 2%. Cấp độ này dùng bơm chân không cánh gạt kín dầu một cấp là đủ: V0040A đến V0100 khi đóng gas ballast có chân không giới hạn 0.1 mbar, V0155 là 0.3 mbar; điểm làm việc thực tế còn cách chân không giới hạn hai cấp số, tốc độ hút cơ bản đạt mức định mức.

Cần chú ý phải xem chân không giới hạn cùng nhiệt độ nguyên liệu. Ở 40 ℃, áp suất hơi bão hòa của nước khoảng 74 mbar; một khi buồng được hút xuống dưới 40 mbar, nước trên bề mặt nguyên liệu bắt đầu sôi, bơm không còn hút không khí mà hút hơi nước. Điểm này quyết định mục thứ ba chọn thế nào.

2. Tốc độ hút và nhịp: suy ngược từ dung tích buồng và thời gian

Thời gian hút ước tính theo t = V / S × ln(P₁/P₂), V lấy dung tích buồng cộng lượng không khí trong túi quy đổi, P₁ lấy 1013 mbar. Lấy S tính được nhân thêm hệ số dư 1.3 mới là tốc độ hút hiệu dụng cần thiết. Tốc độ hút hiệu dụng còn phải nối với độ dẫn của đường ống: S hiệu dụng = 1 / (1/S bơm + 1/C ống), C là độ dẫn tương đương của ống cộng khuỷu, van.

Lấy ví dụ một máy đóng gói chân không hai buồng: dung tích hiệu dụng mỗi buồng 60 L, mục tiêu 40 mbar, hai buồng luân phiên, nhịp 10 lần/phút thì cửa sổ hút của mỗi buồng khoảng 12 giây.

Trước tiên tính tốc độ hút hiệu dụng cần thiết: S = 0.06 / 12 × ln(1013/40) = 0.0162 m³/s ≈ 58 m³/h, nhân 1.3 được 76 m³/h.

Tiếp theo xem đường ống. Giả sử độ dẫn tương đương của ống ngắn DN32 là 80 m³/h:

Cấu hình	Tốc độ hút của bơm	Độ dẫn đường ống	Tốc độ hút hiệu dụng	Thời gian cần để hút đến 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

Phép so sánh ở hai dòng cuối trong bảng là mấu chốt của dây chuyền này: đổi bơm và đổi ống cho cùng 44.4 m³/h. Ống DN32 ăn mất 56% của 100 m³/h ở V0100, công suất tăng thêm đều tiêu hao trên đường ống. Tính đủ đường kính thông ống trước, rồi mới bàn đến cỡ bơm.

3. Môi chất được hút: 1 L nước ở 40 mbar thành 36 m³ khí

Ở nhiệt độ thường và áp suất thường, 1 L nước sau khi hóa hơi khoảng 1.2 m³; ở điều kiện 40 mbar, 40 ℃, cùng 1 kg hơi nước có thể tích là 36 m³. Một túi đồ kho mang ra 5 mL nước tương đương nhét vào bơm 0.18 m³ hơi nước, trong khi lượng không khí của cả dây chuyền trong một giờ chỉ vài trăm mét khối. Với nguyên liệu có nước canh, tải hút chủ yếu đến từ nước, không phải không khí.

Có hai biện pháp tương ứng:

Một là mở gas ballast. Gas ballast trộn không khí khô vào khoang nén, áp suất riêng phần của hơi nước chưa lên đến điểm bão hòa đã bị xả ra, dầu bơm khó bị nhũ hóa. Cái giá là tốc độ hút giảm 15%～30%, chân không giới hạn kém đi (V0155 từ 0.3 mbar xuống 0.5 mbar). Tính theo mức giảm 20%, V0100 trên đường ống DN40 chỉ còn tốc độ hút hiệu dụng 80 m³/h, hút đến 40 mbar cần 13.4 giây, nhịp 12 giây sẽ không giữ được, đổi sang V0155 (150 m³/h) mới có dư địa.

Hai là thêm lọc và gom nước. Phía đầu vào gắn bộ lọc để chặn cặn nước canh và bột; cụm máy dùng kết cấu bình trên bình dưới, bình trên đệm, bình dưới gom nước và xả cặn, tránh chất lỏng vào thẳng khoang bơm. Với dây chuyền có tỷ lệ nguyên liệu ướt cao, việc này hiệu quả hơn cả việc tăng bơm lên một cỡ.

4. Cách vận hành và vệ sinh: dây chuyền liên tục bố trí một chạy một dự phòng

Dây chuyền hai ca một ngày, giữa chừng không dừng máy, bơm dừng một lần là cả dây chuyền dừng. Bố trí cụm máy hai bơm song song, một chạy một dự phòng, tự chuyển khi áp suất thấp hơn giá trị đặt là cách làm thường gặp ở nhà máy thực phẩm. Chạy ba ca liên tục còn phải xem giới hạn vận hành liên tục của bơm; tài liệu kỹ thuật V0100 ghi rõ khi chạy liên tục áp suất làm việc phải thấp hơn −300 mbar áp suất gauge, nhiệt độ môi trường 0～35 ℃, mùa hè phòng bơm cần thông gió.

Với dây chuyền sản xuất gián đoạn, ít ca, một bơm cộng bình đệm là đủ; dung tích bình tính theo lưu lượng khí đỉnh và độ giảm áp cho phép.

Môi trường vệ sinh có một ranh giới riêng: các trạm chỉ đến mức 100 mbar như giác hút chân không, mở túi, hút thô trước điều chỉnh khí quyển có thể dùng bơm không dầu; V16 tốc độ hút 16 m³/h, chân không giới hạn 100 mbar, 0.38 kW, khí xả không mang sương dầu; nếu cần không dầu mà vẫn lưu lượng lớn, ZS150 có tốc độ hút 140 m³/h, chân không giới hạn 60 mbar. Nhưng với trạm đóng gói thật cần buồng xuống dưới 40 mbar, bơm cánh gạt kín dầu vẫn là lực lượng chính, chân không giới hạn 60 mbar của bơm claw khô không đạt đến mức này.

Xuất khẩu và 60Hz

Trước khi báo toàn bộ thông số ra ngoài, xác nhận hai việc: điện áp và tần số tại hiện trường. Ở 60Hz, tốc độ hút của V0040A đến V0100 cao hơn khoảng 20%, nhịp sẽ nhanh hơn, nhưng một số model không phù hợp với khu vực 60Hz; trước khi đặt hàng cần xác nhận cấu hình với nhà sản xuất. Cụm bơm chân không có thể cung cấp theo điều kiện vận hành gồm bơm, bình đệm, lọc, điều khiển theo bộ; giao diện và liên động xác định theo đường ống hiện trường.

Bài đọc liên quan

Giải đáp câu hỏi thường gặp

Máy đóng gói chân không thực phẩm nên hút đến độ chân không bao nhiêu thì phù hợp?

Thực phẩm chín, đồ kho, món chế biến sẵn thuộc nhóm nguyên liệu chứa nước thường làm ở 30～50 mbar áp suất quy về chân không, kết hợp tỷ lệ oxy dư trong túi dưới 2%. Khoảng này dùng DPL-V0040A đến V0100 (chân không giới hạn 0.1 mbar) là đủ, không cần đuổi xuống dưới 1 mbar.

Tính thời gian hút của bơm chân không như thế nào?

Ước tính theo t = V / S × ln(1013/P₂), V lấy dung tích buồng cộng lượng không khí trong túi quy đổi. Ví dụ buồng 60 L hút đến 40 mbar, yêu cầu hoàn thành trong 12 giây, cần tốc độ hút hiệu dụng khoảng 58 m³/h, rồi nhân hệ số dư 1.3.

Dây chuyền đóng gói hút nguyên liệu có nước canh, dầu bơm nhanh chóng chuyển trắng thì làm thế nào?

Nhũ hóa dầu bơm là do hơi nước ngưng tụ vào khoang dầu. Chạy với gas ballast mở, thêm bộ lọc phía đầu vào, cụm máy dùng bình trên và bình dưới để gom nước, làm cả ba việc cùng lúc. Sau khi mở gas ballast, tính lại nhịp theo tốc độ hút giảm 20%, đừng dùng cách chọn cũ khi đóng gas ballast.

Đường kính ống ảnh hưởng đến tốc độ hút lớn đến mức nào?

Rất lớn. Cùng ống DN32, DPL-V0100 có 100 m³/h chỉ còn tốc độ hút hiệu dụng 44.4 m³/h; đổi sang ống DN40 mới đạt 60 m³/h. Đường kính thông ống thường ảnh hưởng đến nhịp hơn cả việc đổi lên bơm lớn hơn một cấp.