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 泵和閥是多數(shù)食品裝置亞結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。制造商正在響應(yīng)食品加工商對于更高的可靠性、更加容易的清洗和更加簡單的維修的要求。 食品工業(yè)要求它們更加可靠、堅(jiān)固、和低維護(hù)，同時還要重視衛(wèi)生消毒設(shè)計(jì)。制造商們不斷地被要求滿足、甚至超越３Ａ這樣的標(biāo)準(zhǔn)。 就地消毒（CIP）元器件一直是食品加工業(yè)的重點(diǎn)，它幫助推進(jìn)了過程自動化的目標(biāo)。消毒牛奶條例（PMO）等規(guī)范有時限制使用那些實(shí)現(xiàn)CIP和自動化的技術(shù)，但是有志者事竟成，就像防混合閥開始應(yīng)用在大顆粒乳制品的輸送中一樣。 Davisco Foods International公司的工程師希望將防混合閥加入公司在愛達(dá)華州Jerome市生產(chǎn)裝置的三臺新干酪槽的工藝控制中。令人遺憾的是，PMO不認(rèn)可任何隔斷-排放閥，而這種閥門能夠處理干酪槽系統(tǒng)的凝乳。位于伊利諾斯州Rockford市的Sudmo North America公司接受了設(shè)計(jì)一種能夠處理大顆粒但不發(fā)生堵塞的閥門的挑戰(zhàn)，并且隨后獲得了該設(shè)計(jì)的規(guī)范許可。 明尼蘇達(dá)州Le Sueur市的Davisco公司的工程師Tim Tolley說："PMO的規(guī)定使奶酪生產(chǎn)槽的后面安裝了過多的閥門。"除了閥門本身的成本之外，還必須對額外的設(shè)備和設(shè)施投資。在Jerome的裝置上，每臺干酪槽的后面所安裝的附加設(shè)施占據(jù)了6英尺的廠房空間，管道和其它眾多的設(shè)備散布在這個空間里。 一個標(biāo)準(zhǔn)的PMO認(rèn)可的防混合閥會在數(shù)秒鐘內(nèi)被干酪顆粒堵塞，因此Sudmo的工程師采用了一種4英寸的閥門，但是檢測孔的尺寸產(chǎn)生了一些問題。zui終，檢測孔縮小為2.5英寸以配合就地消毒（CIP）元件孔。一臺4英寸的閥門與一個6英寸的物體連接在一起以便讓顆粒通過。FDA機(jī)構(gòu)審查了設(shè)計(jì)并提出了幾個微小的修改建議，一年之后項(xiàng)目啟動，干酪槽系統(tǒng)開始運(yùn)行。 Tolley說："我們已經(jīng)運(yùn)行了4個月沒有出現(xiàn)任何問題。我們將干酪槽上的閥門數(shù)量減少了6個，系統(tǒng)的反沖頻次也減少。"據(jù)Tolley估計(jì)，傳統(tǒng)的閥系統(tǒng)反沖掉了大約10～15磅的奶酪。假設(shè)裝置有12臺干酪槽，采用新設(shè)計(jì)之后消除了大量產(chǎn)品廢料，廠房的清掃次數(shù)也減少。這種閥門被安裝在Davisco公司建在南達(dá)科他州Lake Norden市的投資4千萬美元的裝置上。該裝置計(jì)劃于九月份投產(chǎn)。 Sudmo公司的總裁Jack Jordan承認(rèn)：“實(shí)話說是Davisco促動我們這樣做的?？偟糜腥俗聛碇匦略O(shè)計(jì)處理顆粒的閥門，而這是一個極大的挑戰(zhàn)。但是處理zui大直徑達(dá)1.5英寸顆粒的能力為我們打開了全新的市場。”酸奶中的水果、湯料和寵物食品都是采用這種技術(shù)的食品加工領(lǐng)域。 防干擾閥門 另一種在食品加工業(yè)廣泛應(yīng)用之前必須通過衛(wèi)生消毒檢驗(yàn)的閥門是GATE LLC公司的恒流閥（CF），是John Newton應(yīng)E.I. Dupont de Nemours公司的請求而開發(fā)，旨在提高農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品噴灑的準(zhǔn)確性。 John Newton是佛羅里達(dá)州的一個發(fā)明人同時也是Grand Banks Yachts公司的創(chuàng)立者。如果壓力穩(wěn)定，則很容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確噴灑，但是實(shí)際上并非如此。恒流閥的設(shè)計(jì)簡化，通過預(yù)調(diào)可以準(zhǔn)確地分布液體或者氣體。 Dennis Richardson說，包括佛羅里達(dá)州的一家橙汁大公司在內(nèi)的飲料公司正在CIP應(yīng)用中嘗試使用恒流閥。Dennis Richardson是佛羅里達(dá)州Sarasota市SSOE Gateway公司的總裁，這家工程設(shè)計(jì)和建設(shè)公司正在幫助將恒流閥推向市場。城市供水系統(tǒng)的壓力變化是確定的，因此出現(xiàn)了用自動系統(tǒng)進(jìn)行消毒清洗的效力問題。如果壓力降在預(yù)設(shè)定值以下，恒流閥將自動關(guān)閉，防止CIP系統(tǒng)在非優(yōu)化條件下繼續(xù)生產(chǎn)循環(huán)。 Richardson說：“農(nóng)用背負(fù)式噴霧器是恒流閥目前zui大的應(yīng)用市場，但是開發(fā)人員希望向食品和醫(yī)藥領(lǐng)域擴(kuò)展。我本人作為一名工程師，認(rèn)為恒流閥具有廣闊的潛在應(yīng)用市場。工廠和工程師總想對閥門做極限使用，但是由于它有一個預(yù)先設(shè)定的壓力，因此它成為防干擾閥門。” 恒流閥在飲料行業(yè)的zui初應(yīng)用可能要算飲料的調(diào)制。飲料銷售商因改變配送器中糖漿/碳酸水的比例而一直聲名狼藉，生產(chǎn)商對此深惡痛絕。 在食品生產(chǎn)商考慮在澆注機(jī)和其它加工設(shè)備上使用閥門之前，SSOE Gateway必須制造出一種不銹鋼閥門。Richardson解釋說：“目前設(shè)計(jì)中未出現(xiàn)衛(wèi)生問題，但是由于食品工業(yè)與食品衛(wèi)生息息相關(guān)，生產(chǎn)商需要使用不銹鋼閥體。” 乳制品業(yè)一直以來是泵、閥制造商的傳統(tǒng)市場，任何泵、閥產(chǎn)品的開發(fā)初期首先應(yīng)當(dāng)考慮衛(wèi)生設(shè)計(jì)。 泵送 威斯康辛州Middleton市的Fristam Pumps公司的北美地區(qū)Bruce Smith說：“離心泵變得更加堅(jiān)實(shí)耐用，對公差和零部件應(yīng)力分析的要求更加嚴(yán)格，泵送效率提高，機(jī)器加工時間延長。”軸變形造成運(yùn)動部件撞擊靜止部件，這是離心泵發(fā)生故障的主要原因。泵制造商正在試圖解決這個問題。 Smith補(bǔ)充說，液環(huán)泵正在進(jìn)入食品業(yè)，作為標(biāo)準(zhǔn)離心泵的一個替代選項(xiàng)。盡管這種吹洗泵只有25年的歷史，但是醫(yī)藥公司已經(jīng)開始利用它，并且對它做了重新設(shè)計(jì)以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。液環(huán)泵尤其適合于泵送在傳送途中起泡的夾氣流體，如奶油。液環(huán)泵可以*抽凈罐中的流體，這種節(jié)約原料的優(yōu)點(diǎn)對冰激凌生產(chǎn)商和液體雞蛋加工商來說非常有吸引力。 威斯康辛州Pleasant Prairie市Alfa Laval公司的泵業(yè)務(wù)開發(fā)Russell Jones指出，計(jì)算機(jī)流體動力學(xué)（CFD）軟件的應(yīng)用加速了泵的改進(jìn)。他說：“從研發(fā)的角度看，CFD大大推動了設(shè)計(jì)的優(yōu)化和泵效率的提高。”近年來，CFD軟件將泵的效率從40%提高到了60％～70％。 許多公司可以提供現(xiàn)成的CFD軟件，如安大略省Waterloo市的AEA Technology Engineering Software公司。 這家公司近期針對泵的氣蝕推出了CFX-TASCflow的升級版。Jones說氣蝕是泵發(fā)生故障的首要原因。Alfa Laval公司主要在泵的液壓流和透平機(jī)的葉輪設(shè)計(jì)中使用CFD軟件，結(jié)果是離心泵產(chǎn)生的剪切力減小，并且可以執(zhí)行以前正位移泵的泵送任務(wù)。 在離心泵的影響下，正位移泵不得不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)性能以匹配它們的高昂價格。定子的幾何形狀被大幅度改進(jìn)，從而可以處理含易碎成分（如烤豆和帶水果的酸奶）的粘稠物質(zhì)。 但是zui大的技術(shù)進(jìn)步是兼容CIP的正位移泵。Jones說："這是行業(yè)的一大飛躍。這是一種相當(dāng)精致的設(shè)備，加工精度達(dá)千分之一英寸。切勿派一組技術(shù)不熟練的清洗工人去拆卸、清洗泵，以防泵被損壞。" 自動清洗和停工時間短一直是防混合閥的主要優(yōu)點(diǎn)。多虧規(guī)范制定者放寬了許可條件，可以有更多的乳制品加工商利用這項(xiàng)技術(shù)。Alfa Laval的業(yè)務(wù)開發(fā)Mark Ream說：“防混合技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了一段時間，但是被消毒牛奶條例（PMO）接受只是近期的事。”Alfa Laval在公司的泵、閥產(chǎn)品系列中增加了采用防混合技術(shù)的Tri-Clover型號。為適應(yīng)從牛奶到粘稠產(chǎn)品的各種流體，Alfa Laval開發(fā)了一系列可清洗的泵、閥設(shè)備。公司的螺旋清洗技術(shù)可以清洗閥內(nèi)部和堵塞區(qū)域，代表了公司成熟、可靠的CIP技術(shù)。