Kurią maistinės klasės siurblio sandarinimo medžiagą turėtumėte pasirinkti?

Įvadas

Sandarinimo medžiagos pasirinkimas maistiniam siurbliui turi įtakos daug daugiau nei tik nuotėkių prevencijai. Tinkamas elastomeras arba paviršiaus medžiaga turi atlaikyti valymo chemikalus, temperatūros svyravimus, gaminio cheminę sudėtį ir sanitarinius konstrukcijos reikalavimus, neišskirdamas dalelių, neišbrinkdamas ir nesudarydamas vietų, kur galėtų augti bakterijos. Netinkama medžiaga gali sutrumpinti tarnavimo laiką, pailginti prastovas ir sukelti užteršimo riziką, kurią brangu aptikti ir ištaisyti. Šiame straipsnyje paaiškinamos pagrindinės medžiagų savybės, kurias reikia palyginti, eksploatavimo sąlygos, lemiančios pasirinkimą, ir kompromisai tarp dažniausiai pasitaikančių variantų, kad galėtumėte pasirinkti maistiniam siurbliui tinkamą sandariklį, kuris užtikrina patikimą veikimą ir atitiktį reglamentams.

Kodėl svarbu pasirinkti maistinio siurblio sandariklio medžiagą?

Sanitarinių skysčių tvarkymo sistemosemechaniniai sandarikliai...ir statinės tarpinės siurblyje sudaro nereikšmingą pradinės kapitalinės įrangos kainos dalį. Tačiau šie komponentai yra neproporcingai atsakingi už proceso sutrikimus, sudarydami didžiąją dalį siurblių gedimų ir neplanuotų techninės priežiūros prastovų. Tinkamomaistinės klasės siurblio sandarinimo medžiagayra labai svarbus inžinerinis sprendimas, kuris tiesiogiai veikia veiklos efektyvumą, atitiktį reglamentams ir prekės ženklo apsaugą.

Skirtingai nuo pramoninių įrenginių, kur sandarinimo nuotėkis pirmiausia kelia pavojų aplinkai ar mechaniniam poveikiui, sanitarinės įrangos atveju kyla didesnė biologinės taršos rizika. Pažeistas sandarinimas maisto perdirbimo aplinkoje ne tik praranda produktą, bet ir sukuria mikroskopinę patogenų prieglobstį, keliantį pavojų ištisoms gamybos partijoms ir katastrofiškiems vartotojų sveikatos incidentams.

Užterštumo ir produkto saugos rizika

Pagrindinis bet kurio maistui skirto siurblio sandariklio uždavinys – išlaikyti hermetišką barjerą tarp proceso terpės ir išorinės aplinkos, kartu neleisdamas susidaryti vidiniams įtrūkimams, kuriuose produktas gali užsistovėti. Mikroskopiniai paviršiaus defektai, elastomerų irimas ar cheminis nesuderinamumas gali sukelti medžiagos išsiskyrimą, todėl į maisto srautą gali patekti pašalinių dalelių.

Be to, suirę elastomerai gali sukelti mikroįtrūkimus, kuriuose kaupiasi bioplėvelės. Siekiant atitikti sanitarinius reikalavimus, sudrėkintų paviršių, įskaitant sandarinimo paviršius ir elastomerus, paviršiaus šiurkštumas paprastai neturi viršyti 0,8 µm Ra (32 µin). Kai sandarinimo medžiaga yra netinkamai parinkta ir suyra, jos paviršiaus šiurkštumas smarkiai padidėja, todėl bakterijos, tokios kaip Listeria ar Salmonella, gali kolonizuoti vietas, kurių negalima pasiekti taikant standartinius valymo protokolus. Dėl to atsirandantys produktų atšaukimai ir reguliavimo sankcijos gerokai viršija pradines aukščiausios kokybės sandarinimo medžiagos specifikacijos išlaidas.

Eksploatavimo sąlygos, dėl kurių sugenda sandariklis

Sandariklio ilgaamžiškumą lemia konkrečios apdorojimo aplinkos mechaniniai ir terminiai įtempiai. Dažniausios priešlaikinio gedimo priežastys yra sausas veikimas, kavitacija, terminis šokas ir abrazyvinis dilimas. Išcentriniai ir teigiamo tūrio siurbliai dažnai patiria trumpalaikį sausą veikimą sistemos paleidimo arba bako ištuštinimo fazėse.

Sausas mechaninio sandariklio veikimas gali sukelti sandarinimo paviršiaus temperatūros šuolį daugiau nei 150 °C (300 °F) per 60 sekundžių. Dėl šio staigaus terminio pokyčio standartiniai elastomerai iš karto pūslėja, o kieti paviršiai, tokie kaip aliuminio oksido keramika arba silicio karbidas, termiškai įtrūksta. Be to, pumpuojant labai klampias medžiagas arba skysčius su dideliu kietųjų dalelių kiekiu (pvz., vaisių tirštumą arba kristalizuotą cukrų), atsiranda didelis abrazyvinis dilimas, todėl reikia kietų paviršių medžiagų, kurios atlaikytų nuolatinį mechaninį šveitimą neprarasdamos tikslaus lygumo.

Maistinėms siurblių sandarinimo medžiagos ir parinktys

Sanitarinių siurblių sandarikliai gaminami iš lanksčių elastomerų, skirtų statiniam sandarinimui (pvz., O formos žiedų, silfonų ir tarpiklių), ir standžių medžiagų, skirtų dinaminiam mechaniniam sandarinimo paviršiui, derinio. Optimali konfigūracija priklauso nuo šių medžiagų mechaninių savybių, terminių ribų ir cheminio atsparumo subalansavimo su proceso reikalavimais.

Įprasti elastomerai: EPDM, FKM ir NBR

Elastomerai suteikia reikiamą lankstumą, kad išlaikytų sandarumą esant kintančiam slėgiui ir temperatūrai. Etileno propileno dieno monomeras (EPDM) yra plačiausiai naudojamas elastomeras maisto ir gėrimų pramonėje dėl išskirtinio atsparumo karštam vandeniui ir garams, reguliariai atlaikantis iki 150 °C (302 °F) nuolatinę temperatūrą. Tačiau EPDM yra labai jautrus degradacijai, kai yra veikiamas gyvūninių riebalų, augalinių aliejų ir naftos pagrindo tepalų, todėl jis netinka pieno produktų ar valgomojo aliejaus perdirbimui.

Fluorangliavandenilio kaučiukas (FKM), paprastai žinomas tokiais prekių ženklais kaip „Viton“, pasižymi puikiu atsparumu riebalams, aliejams ir plačiam cheminių medžiagų spektrui, patikimai veikdamas iki 200 °C (392 °F) temperatūros. Pagrindinis jo trūkumas yra pažeidžiamumas ilgalaikiam karštų šarminių valymo tirpalų ir grynų garų poveikiui. Nitrilo butadieno kaučiukas (NBR) arba „Buna-N“ yra ekonomiškai efektyvi alternatyva aliejaus ir riebalų sterilizavimo reikmėms, tačiau jį riboja žemesnė maksimali darbinė temperatūra – maždaug 100 °C (212 °F), todėl jis gali būti naudojamas sterilizavimo aukštos temperatūros procesuose.

Kietos medžiagos: PTFE, UHMW-PE, anglis, silicio karbidas ir nerūdijantis plienas

Dinaminiai mechaninio sandarinimo paviršiaiReikalingos medžiagos, sukurtos taip, kad būtų itin lygus, kietas ir užtikrintų minimalią trintį. Politetrafluoretilenas (PTFE) ir itin didelės molekulinės masės polietilenas (UHMW-PE) pasižymi puikiu cheminiu inertiškumu ir maža trintimi, tačiau jiems trūksta struktūrinio standumo, reikalingo aukšto slėgio arba labai abrazyvinėms rotacinėms reikmėms.

Sudėtingiems rotaciniams sandarikliams pramonės standartai yra anglies grafitas, silicio karbidas (SiC) ir volframo karbidas (TC). Anglies grafitas pasižymi puikiomis savaiminio tepimo savybėmis, todėl yra atsparus trumpalaikiam sausam veikimui, nors yra jautrus abrazyvinėms terpėms. Silicio karbidas yra itin kietas ir labai atsparus dilimui bei cheminiam poveikiui, tačiau dėl trapumo jis yra jautrus mechaniniams ir terminiams smūgiams. Nerūdijantis plienas (paprastai 316L) dažnai naudojamas rotaciniams komponentams ir korpusams dėl savo patvarumo, nors jis retai naudojamas kaip pagrindinis sandarinimo paviršius, liečiantis su kitu metalu, dėl įtrūkimų rizikos.

Kaip palyginti maistinių siurblių sandarinimo medžiagas

Tinkamos medžiagos pasirinkimas reikalauja išsamaus siurblio fizikinių ir cheminių savybių bei griežtų maisto produktų sąlytį turinčių medžiagų reglamentavimo sistemų įvertinimo. Medžiaga, kuri mechaniškai veikia nepriekaištingai, vis tiek gali būti diskvalifikuota, jei neturi reikiamų sertifikatų, užtikrinančių vartotojų saugą.

Pagrindiniai medžiagų pasirinkimo kriterijai

Pagrindiniai sandarinimo medžiagų pasirinkimo kriterijai yra cheminis suderinamumas, terminis stabilumas ir mechaninis ilgaamžiškumas. Inžinieriai turi įvertinti visą terpių, su kuriomis susidurs sandariklis, spektrą, įskaitant ne tik pagrindinius maisto produktus, bet ir agresyvias chemines medžiagas, naudojamas sanitarijos metu. Sandarinimo paviršiai ir elastomerai turi nuolat atlaikyti CIP šarminius tirpalus, kurių pH lygis svyruoja nuo 11 iki 13, taip pat rūgštinius neutralizatorius, be cheminio skaidymosi ar tūrinio brinkimo.

Slėgio ir greičio (PV) ribos yra dar vienas svarbus mechaninis kriterijus. PV vertė parodo sandarinimo paviršius veikiančio slėgio ir jungties sukimosi greičio santykį.siurblio velenasViršijus tam tikro medžiagų derinio (pvz., anglies ir nerūdijančio plieno) PV ribą, susidaro per didelė trinties šiluma, dėl kurios skysčio plėvelė tarp sandarinimo paviršių per anksti išgaruoja ir įvyksta greitas katastrofiškas gedimas.

Atitinkami standartai: FDA, EB 1935/2004, USP VI klasė ir 3-A

Maisto ir gėrimų pramonėje atitiktis reglamentams yra neginčijama. Jungtinėse Amerikos Valstijose FDA nustato medžiagų saugą pagal Federalinių reglamentų kodeksą. Konkrečiai, FDA CFR 21.177.2600 nurodo, kad gumos gaminių, skirtų pakartotiniam naudojimui ir besiliečiantiems su vandeniniais maisto produktais, ekstrahavimo ribos per pirmąsias 7 ekstrahavimo valandas neturi viršyti 20 miligramų kvadratiniame colyje. Medžiagos turi būti gaminamos naudojant tik patvirtintus ingredientus, kad būtų išvengta toksiškų medžiagų išsiskyrimo.

Europoje EB reglamentas 1935/2004 nustato pagrindinius reikalavimus su maistu besiliečiančioms medžiagoms, pabrėžiant griežtą atsekamumą visoje tiekimo grandinėje. Labai jautrioms reikmėms, tokioms kaip biofarmaciniai preparatai ar specializuoti maisto papildai, dažnai reikalingas USP VI klasės sertifikavimas, apimantis griežtus in vivo biologinio reaktyvumo bandymus. Be to, 3-A sanitariniai standartai (plačiai pripažinti visame pasaulyje) diktuoja ne tik medžiagos sudėtį, bet ir higienišką sandariklio dizainą, užtikrinant, kad jame nebūtų „akmenų“ ir jį būtų galima patikimai valyti vietoje.

Kaip proceso sąlygos ir priežiūra veikia medžiagų pasirinkimą

Maistinio siurblio sandariklio eksploatavimo ciklas retai priklauso nuo paties maisto produkto pastovaus pumpavimo. Didžiausi medžiagos įtempiai atsiranda pereinamųjų etapų metu, ypač taikant agresyvius valymo ir sterilizavimo protokolus, numatytus maisto saugos programose.

Medžiagų derinimas prie temperatūros, terpės ir valymo ciklų

Valymo vietoje (CIP) ir sterilizavimo vietoje (SIP) režimai sukelia atšiaurius terminius ciklus ir stiprius cheminius oksidatorius siurblio korpuse. SIP ciklo metu vidiniai sandarikliai paprastai 30–45 minutes veikiami sočiųjų garų 121 °C (250 °F) temperatūroje. Tam reikia elastomerų, pasižyminčių išskirtiniu terminiu stabilumu ir mažu suspaudimo deformavimu; priešingu atveju, O žiedai visam laikui suplokštės ir praras savo radialinę sandarinimo jėgą, kai siurblys atvės.

Be to, pati terpė lemia mechaninių sandarinimo paviršių tribologinį suporavimą. Labai klampios arba lipnios terpės, pvz., sunkūs sirupai arba skystas šokoladas, gali sukelti sandarinimo paviršių prilipimą, kai siurblys neveikia. Paleidimo metu atjungimo sukimo momentas gali sudaužyti trapius anglies pluošto paviršius. Tokiais atvejais dažnai nurodomas kietų paviršių derinys, pvz., silicio karbidas ir silicio karbidas (SiC/SiC), kad atlaikytų didelį sukimo momentą ir terpės abrazyvinį pobūdį.

Tarpiklio tarnavimo laiko, valomumo ir kainos balansavimas

Įrenginių valdytojai turi subalansuoti išankstines aukščiausios kokybės sandarinimo medžiagų įsigijimo išlaidas su bendromis eksploatavimo sąnaudomis, į kurias įeina priežiūros darbas, atsarginės dalys ir prarastas gamybos laikas. Nors standartinės medžiagos gali pakakti mažo intensyvumo taikymams, nuolatinio apdorojimo aplinkoje reikalingi patikimi sprendimai, siekiant pailginti vidutinį laiką tarp gedimų (MTBF).

Strategiškai suderindamos medžiagą su produktu ir valymo ciklu, gamyklos gali optimizuoti valymą neprarandant sandarinimo tarnavimo laiko. Atnaujinimas į kietesnę paviršiaus medžiagą arba chemiškai inertiškesnį elastomerą dažnai užtikrina greitą investicijų grąžą, nes per metus pašalinama tik viena neplanuota priežiūros intervencija.

Kaip pasirinkti ir patvirtinti tinkamą sandarinimo medžiagą

Sandarinimo medžiagos specifikacijos užbaigimas yra tik dalis inžinerinio iššūkio. Autentiškų, reikalavimus atitinkančių medžiagų įsigijimas ir jų montavimo patvirtinimas yra lygiai tokie pat svarbūs žingsniai, siekiant užtikrinti proceso vientisumą ir pasirengimą auditui.

Kai pateisinamos aukščiausios kokybės medžiagos

Nors EPDM ir standartinis FKM patenkina daugumą maisto perdirbimo poreikių, tam tikros ekstremalios taikymo sritys pateisina investicijas į aukščiausios kokybės medžiagas, tokias kaip perfluorelastomerai (FFKM). FFKM O žiedai gali kainuoti 10–20 kartų daugiau nei jų standartiniai EPDM atitikmenys, o tai reiškia dideles pradines išlaidas. Tačiau jie sukurti taip, kad atlaikytų iki 327 °C (620 °F) temperatūrą ir būtų beveik universaliai cheminiu požiūriu suderinami.

Nuolatinio apdorojimo linijose, kur neplanuotos prastovos gali kainuoti iki 10 000 USD per valandą dėl prarastos produkcijos ir iššvaistomų produktų, didelė pradinė FFKM arba specializuotų deimantais dengtų silicio karbido paviršių kaina yra lengvai pateisinama. Šios aukščiausios kokybės medžiagos paprastai naudojamos aukštos temperatūros lydymo, agresyviose aseptinio pakavimo linijose arba procesuose, kuriuose naudojami labai koncentruoti peroksiacto rūgšties dezinfekavimo priemonės, kurios greitai skaido mažesnius elastomerus.

Pirkimo ir patvirtinimo patikrinimai prieš diegimą

Santechnikos komponentų tiekimo grandinėje gali pasitaikyti medžiagų pakeitimo ir padirbtų dalių. Prieš montavimąpriežiūros ir kokybės užtikrinimo komandosprivalo atlikti griežtus patvirtinimo patikrinimus. Tai prasideda nuo reikalavimų, keliamų tiekėjo atitikties sertifikatams (CoC) ir medžiagų bandymų ataskaitoms, patvirtinančioms, kad konkreti elastomerų arba sandarinimo paviršių partija atitinka FDA, 3-A arba EB 1935/2004 standartus.

Patvirtinimo protokolai reikalauja, kad įmonės saugotų šiuos partijos sertifikatus mažiausiai 3–5 metus, priklausomai nuo regioninių maisto saugos reikalavimų, siekiant užtikrinti visišką atsekamumą audito ar produkto atšaukimo atveju. Be to, fizinis patikrinimas gavus, pvz., elastomerų durometro (kietumo) bandymas ir sandarinimo paviršiaus lygumo vizualinis patikrinimas monochromatinėje šviesoje, užtikrina, kad komponentai nebuvo pažeisti gamybos ar transportavimo metu. Tinkamas patvirtinimas garantuoja, kad gamybos aplinkoje bus visiškai realizuotos suprojektuotos maistinės klasės siurblio sandariklio saugos ribos.

Svarbiausios išvados

• Svarbiausios išvados ir pagrindimas dėl maistinio siurblio sandariklio
• Prieš įsipareigojant verta patikrinti specifikacijas, atitiktį ir rizikos patikrinimus
• Praktiniai tolesni žingsniai ir įspėjimai, į kuriuos skaitytojai gali kreiptis nedelsdami

Dažnai užduodami klausimai

Kuris elastomeras geriausiai tinka karštam vandeniui ir garams maisto siurbliuose?

EPDM paprastai yra geriausias pasirinkimas karštam vandeniui, garams ir CIP valymui iki maždaug 150 °C temperatūros. Venkite jo naudoti maistiniame aliejuje arba aplinkoje, kurioje yra daug riebalų, nes jis gali greičiau suirti.

Ar turėčiau rinktis FKM pieno produktų ar maistinio aliejaus naudojimui?

FKM dažnai yra geresnis pasirinkimas nei EPDM riebalams, aliejams ir daugeliui cheminių medžiagų. Tačiau venkite karštų šarminių valiklių ir grynų garų poveikio, nes tai gali sutrumpinti FKM tarnavimo laiką.

Kokia sandarinimo paviršiaus medžiaga geriausiai tinka abrazyviniams maisto produktams?

Silicio karbidas yra puikus pasirinkimas abrazyvinėms terpėms, tokioms kaip vaisių suspensijos ar kristalizuotas cukrus. Jis pasižymi dideliu kietumu, atsparumu dilimui ir stabiliu veikimu sudėtinguose sanitariniuose siurbliuose.

Kaip sužinoti, ar maistui tinkamo siurblio sandariklis atitinka sanitarinius reikalavimus?

Įsitikinkite, kad sudrėkintos medžiagos atitinka jūsų keliamus sąlyčio su maistu standartus ir kad paviršiaus apdaila yra tinkama higienai, paprastai apie 0,8 µm Ra arba geresnė. Taip pat patikrinkite suderinamumą su jūsų valymo ciklu.

Ar „Victor Seals“ gali tiekti su originalios įrangos gamintojais (OEM) suderinamus maisto siurblių sandariklius?

Taip. „Victor Seals“ tiekia originalios įrangos gamintojams (OEM) suderinamus ir pakaitinius mechaninius sandariklius daugeliui siurblių prekių ženklų, padėdama techninės priežiūros komandoms parinkti sandariklių medžiagas pagal maisto procesų sąlygas ir aptarnavimo reikalavimus.