概況

食品加工主要分為三大主要過(guò)程，即來(lái)料、半成品加工、成品。其中各個(gè)環(huán)節都或多或少的有泵的參與。其中對泵類(lèi)型的要求也不盡相同。例如巧克力加工需要能夠輸送高粘度介質(zhì)的泵，廢水處理需要耐磨、耐腐的泵，藥品制劑加工需要耐腐蝕性能良好的泵等等。對于不同產(chǎn)品制造商，不同階段所需要的泵材質(zhì)也不同。

衛生泵主要用于填充、排空、配料和混合。另外，還用于從裝置設備如膜式過(guò)濾器中傳輸工藝流體。

衛生泵主要有兩種形式：離心式和容積式。

衛生泵在國外已經(jīng)比較成熟，生產(chǎn)這類(lèi)泵的有alfalaval、Bominox、CSF、SPX、Grundfos等等,  我國生產(chǎn)衛生泵的廠(chǎng)家也很多，如啤酒生產(chǎn)設備的廠(chǎng)家都生產(chǎn)衛生泵。

一些相關(guān)的標準

用于食品、飲料和藥品工業(yè)的泵必須滿(mǎn)足不同的衛生標準，這些標準規定了泵的結構材料和清潔度標準。和其他工業(yè)應用不同，用于食品和飲料工業(yè)的泵必須滿(mǎn)足嚴格的衛生法規。

1. 3-A標準在美國已被廣泛執行，而且國際上也得到了認可。

2. 在歐洲，“機械供應（安全）規范”規定了用在農業(yè)食品設備上的安全和衛生要求。

3. 我國離心式衛生泵標準《QBT 1826-2010離心式衛生泵》。

衛生泵材料的選用

常用是奧氏體不銹鋼（316L/304）、氟塑料、超高分子量聚乙烯，陶瓷、搪玻璃等等。對于高潔凈物料（如蒸餾水）的泵，其過(guò)流部件采用超低碳奧氏體不銹鋼。

衛生泵用材料與普通材料不同。因為泵用材料不僅能耐腐蝕，還需要不能滲出有害元素/物質(zhì)，也不能吸收可能變質(zhì)的介質(zhì)。

我國對橡膠制品制訂了專(zhuān)門(mén)的規范。如《食品用橡膠制品衛生標準》，鋼制管材也指定了QB2003等等標準。其安全評價(jià)方法采用GB17219-1998或類(lèi)似的方法。

GB17219主要是采用浸泡的方法來(lái)測定滲出物的含量。對材料的標準并不全面。比如316L通常是可以用在衛生泵中的，但是如果316L鋼板的制作沒(méi)有按照衛生級的要求來(lái)生產(chǎn)，完全可能滲出微量的有害元素。所以在GB16798《食品機械安全衛生》、GB12073《乳品設備安全衛生》規定不得常用焊后可能生銹的材料，不銹鋼應無(wú)毒性、無(wú)吸收性。也有的廠(chǎng)家采用了FDA、3A認證。

衛生泵的設計、生產(chǎn)

衛生泵的種類(lèi)很多，這是由于其輸送的介質(zhì)的多樣性決定的。從清潔的直飲水到牛奶、果醬。這些物料有酸性的、堿性的。有流動(dòng)性好的也有很難流動(dòng)的。

衛生泵主要的型式是：離心泵、凸輪泵、單螺桿泵和蠕動(dòng)泵。他們的設計方法很大程度上與普通泵相同。但是又不完全相同，這里主要以離心泵為例簡(jiǎn)單說(shuō)明需要注意的幾點(diǎn)。

1、流動(dòng)中無(wú)死角。在食品制作流程中，介質(zhì)與泵接觸的地方。這些介質(zhì)需要是流動(dòng)的。在普通泵中機械密封腔往往是死角，這時(shí)候需要開(kāi)敞式或錐形的密封腔。

2、焊縫表面粗糙度需要達到3.2，一般表面要達到0.8。也就是說(shuō)泵體流道和葉輪流道需要進(jìn)行拋光處理。普通的鑄造零件很難達到這一要求。所以離心式衛生泵一般采用沖壓焊接結構。有時(shí)候，葉輪是開(kāi)式或者半開(kāi)式的。

3、 符合CIP要求。大部分生產(chǎn)灌裝線(xiàn)需要在每天進(jìn)行一次沖洗。將可能變質(zhì)、產(chǎn)生細菌的殘留物沖洗掉。很多是采用清潔水進(jìn)行一定時(shí)間的抽送或反沖洗。這就與前面說(shuō)到的無(wú)死角相關(guān)了。在一個(gè)沖洗時(shí)間段內，介質(zhì)流動(dòng)較慢的部位（如密封腔的物料）應全部流出。

4、  符合COP要求。這個(gè)要求簡(jiǎn)單的對泵解體（如后開(kāi)門(mén)泵 軸承箱和轉子部件從泵體抽出）。高壓沖洗水可以直接達到需要沖洗的表面。

5、   符合SIP要求。在線(xiàn)消毒除采用一個(gè)滅菌的射線(xiàn)外，高溫水/蒸汽也是常用的。滅菌的溫度一般在121度以上。采用蒸汽滅菌的衛生泵需要能承受這一高溫（包括密封）。采用高溫水（121以上的水，那肯定需要一定壓力才能保持液態(tài)）泵需要承受高溫和一定壓力。

衛生泵的生產(chǎn)除了 需要 普通沖壓泵的設備外，還應該有先進(jìn)的焊接和拋光設備。

離心式衛生泵 

從安裝形式上有立式和臥式兩大類(lèi)，根據葉輪數量可以分單級和多級兩大類(lèi)。由于離心泵結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、運轉連續且易于清洗，因此離心式衛生泵在無(wú)菌流程中應用非常廣泛。

由于葉輪浸泡在介質(zhì)中，而且葉輪高速旋轉會(huì )產(chǎn)生較高的剪切力，會(huì )影響剪切敏感性的輸送介質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 結構簡(jiǎn)單、耐用且容易進(jìn)行現場(chǎng)清洗；

• 不會(huì )因排出閥關(guān)閉而過(guò)壓；

• 可以串聯(lián)以增加壓頭；

• 可以并聯(lián)以增加流量。

缺點(diǎn)：

• 通常不具備自吸（自吸式除外）能力；

• 不宜應用在粘度大于500cP的場(chǎng)合；

• 不宜處理剪切敏感性產(chǎn)品；

• 不宜處理含氣量高的流體；

• 揚程隨流量變化不是恒定的。

容積式衛生泵 

容積式泵用于粘度過(guò)高、離心泵不能使用的場(chǎng)合，以及需要調節流量的場(chǎng)合。容積式泵具有自吸功能，并其可以處理含氣介質(zhì)。但所有的容積式泵都需要壓力安全裝置，以避免在出口關(guān)閉或堵塞的情況下，對泵和系統產(chǎn)生損害。

優(yōu)點(diǎn)：

• 結構簡(jiǎn)單緊湊，使用可靠，壽命長(cháng)，容易制造，維修方便，能自吸；

• 內嚙合齒輪泵排出量恒定且振動(dòng)很小；

• 可以雙向輸送；

• 流量隨粘度和壓力變化不大；

• 可輸送高粘度介質(zhì)。

缺點(diǎn) :

• 只能輸送干凈的流體；

• 齒輪一旦磨損，很難修復；

• 不能空轉；

• 加工精度要求高；

• 齒輪承受不平衡的徑向液壓力，軸承磨損嚴重，工作壓力的提高受到限制；

• 外嚙合齒輪泵流量脈動(dòng)大，導致系統壓力脈動(dòng)大，噪聲高；

• 會(huì )出現困液現象。

羅茨式衛生泵 , 凸輪轉子泵

羅茨泵具有兩個(gè)轉子，轉子形狀呈雙葉或三葉，轉子轉向相反，轉子間、轉子與泵殼內壁間有細小間隙而互不接觸。

凸輪泵的轉子帶有從輪轂上凸出的輪葉。根據每個(gè)轉子上的輪葉個(gè)數，凸輪泵又有單葉凸輪泵和雙葉凸輪泵之分。

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以短期內空轉，允許時(shí)間由密封的好壞決定；

• 可以自吸；

• 可以處理固體懸濁液；

• 具有較良好的凈正吸入壓頭（NPSH）；

• 可以處理粘度較高的流體（與離心泵相比）；

• 可以雙向輸送。

缺點(diǎn):

• 由于間隙固定，所以磨損會(huì )使泵的性能下降很快；

• 有兩個(gè)軸及兩套相應的軸封；

• 吸程較低，只能在低速和低粘度的工況下運轉。

撓性葉輪衛生泵

撓性泵是屬于容積泵中轉子泵的一種，因彈性體轉子的葉片以屈撓方式運轉而得名，又稱(chēng)為撓性轉子泵、撓性葉輪泵。最早的設計可追溯到半個(gè)多世紀前，當時(shí)主要用于清理駁船的艙內油污和積水及沖洗甲板。但因其卓越的性能及彈性體技術(shù)的發(fā)展，撓性泵越來(lái)越多地應用于各種工業(yè)領(lǐng)域中。 撓性泵既具有容積泵的主要特征，同時(shí)又是一種特殊的容積泵。無(wú)脈動(dòng)的液流、隨出口壓力、介質(zhì)粘度提高流量下降的特性和離心泵相似。在很多工業(yè)領(lǐng)域的應用場(chǎng)合中多是作為離心泵的替代品，解決的是離心泵無(wú)法解決的問(wèn)題（無(wú)法輸送的介質(zhì)或無(wú)法適應的工況場(chǎng)合）。撓性轉子由撓性材料制成，泵殼采用非對稱(chēng)形式，當轉子轉動(dòng)時(shí)，轉子產(chǎn)生變形，使得葉片與泵殼形成的腔體容積改變，而輸送介質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以自吸；

• 抽送液體時(shí)壓力振動(dòng)較小；

• 可雙向輸送；

• 可輸送含氣介質(zhì)和懸濁液；

• 易于清洗。

缺點(diǎn):

• 只適用于低壓工況；

• 不適合處理具有磨粒磨損特性的流體。

螺桿衛生泵

螺桿泵依靠螺桿與螺桿（或螺桿與襯套）嚙合形成的工作空間（工作腔）容積變化輸送液體。

優(yōu)點(diǎn)：

• 能自吸；

• 排出量穩定且振動(dòng)較小；

• 可雙向輸送；

• 可處理含氣液體；

• 可處理懸濁液；

• 輸送介質(zhì)粘度范圍廣；

• 抗磨粒磨損能力強；

• 可較好地處理剪切敏感性流體。

缺點(diǎn):

• 不能空轉；

• 泵性能對粘度變化敏感；

• 加工、裝配要求高。

蠕動(dòng)衛生泵

優(yōu)點(diǎn):

• 介質(zhì)只與軟管接觸，無(wú)污染；

• 可處理含氣流體；

• 可輸送剪切敏感、氧化腐蝕敏感介質(zhì)；

• 抗磨粒磨損能力強；

• 允許流體內所含固體直徑達到管狀元件內徑40%；

• 無(wú)需密封和閥門(mén)管件；

• 精度高；

• 能自吸；

• 可空轉；

• 具有雙向同等流量輸送能力；

• 無(wú)液體空運轉情況下不會(huì )對泵的任何部件造成損害；

• 能產(chǎn)生達98%的真空度；

• 僅軟管為需要替換的部件，更換操作極為簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn):

• 由于采用柔性管，承受壓力受到限制；

• 輸送管失效會(huì )造成產(chǎn)品損失；

• 泵速較低；

• 工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生脈沖流，振動(dòng)較大；

• 流量范圍比較窄。