Дозаторы нужны, чтобы распределять жидкие и сыпучие продукты со скоростью, которой требует производственный процесс. Здесь мы поговорим о том, какие бывают дозаторы, и о плюсах и минусах каждого из них.
Сегодня на рынке оборудования для пищевой промышленности доступен широкий выбор дозаторов, и выбрать нужный не так просто. Начните с идентификации характеристик материала, с которым он должен работать. Почему это важно? Потому что не все дозаторы универсальны. Вы можете тестировать продукт (или упаковочный материал) сами или сотрудничать для этой цели с химической лабораторией, но чем больше вы знаете о продукте, тем легче будет выбрать дозатор.
По физико-химическим свойствам ваш материал, скорее всего, попадёт в одну из общих категорий:
- Свободно текущие материалы: пластмассовые гранулы и другие материалы, легко текущие за счёт гравитации без помощи насосов или иного специального оборудования.
- Хрупкие материалы: макароны, хлопья, чипсы – всё, что может легко сломаться и поэтому требует деликатного обращения, чтобы форма и размер частиц не менялись.
- Липкие материалы: материалы, которые прилипают к стенкам, труднее всего дозировать. Хороший пример – большинство пищевых красителей (как натуральных, так и синтетических).
- Цепкие материалы: они не прилипают к стенкам, но образуют в углах скопления, похожие на снежки. К ним относятся очень мелкие порошки и порошки, содержащие жиры.
- Волокнистые материалы: такие материалы, как древесина и различные биомассы, содержат длинные частицы, которые могут застрять и помешать течению материала.
- Затопляемые материалы: стеклянные микросферы, мука, фенольная смола при контакте с воздухом ведут себя, как жидкости. Это повышает риск их нежелательного попадания в соседние зоны.
- Гигроскопические материалы: сахар, соль, целлюлоза становятся липкими при контакте с водой. Их лучше не оставлять в дозаторе на ночь, иначе утром его будет трудно очистить.
- Устойчивые к давлению материалы: материалы, способные выдержать сильное давление (например, воск), обычно используются в упаковывании.
- Легкоплавкие материалы: материалы с низкой температурой плавления, у которых повышен риск расплавления или разрушения при излишнем трении.
Зная, к каким категориям относится ваш материал, вы будете готовы сделать оптимальный выбор дозатора.
Основные типы дозаторов
Здесь мы опишем преимущества и недостатки нескольких самых распространённых дозаторов. Заметим, что все дозаторы, кроме последнего, являются объёмными – в том смысле, что дозируют определённый объём продукта за указанное время. Разделив желаемую скорость подачи (её обычно измеряют в килограммах в час) на плотность материала (килограммы на кубический метр), вы можете вычислить, какая у вашего дозатора должна быть объёмная скорость (в кубических метрах в час). Эта информация поможет вам определиться с размером дозатора.
Объёмные фильтры, как правило, можно контролировать гравиметрически, чтобы они подавали заданную массу материала вместо заданного объёма. Гравиметрический контроль хорошо подходит для материалов с неравномерной плотностью или для операций, требующих очень большой точности дозирования.
Вибраторный дозатор. Он оснащён вибрирующей трубой, в которую течёт материал и мягко продвигается вперёд за счёт вибрации. Регулируя амплитуду и частоту вибрации трубы, можно контролировать объёмную скорость.
Преимущества:
- Может работать как с очень малой, так и с очень большой объёмной скоростью.
- Даёт однородный поток материала.
- Не содержит движущихся деталей, что облегчает ремонт.
- Потребляет мало электроэнергии.
Недостатки:
- Вибрация может генерировать пыль при работе с некоторыми материалами.
- Вибрация может разделить смешанные материалы.
- Дозатор не оснащён системой экстракции (то есть способом извлечь материал, если он окажется не нужен).
- Липкие материалы могут накопиться на трубе, что замедлит работу дозатора и потребует прочистки.
Одновинтовой дозатор. В таком дозаторе винт, установленный ниже стального корпуса, вращается внутри трубы, что обеспечивает непрерывное течение материала. Скорость его работы зависит от частоты вращения винта.
Преимущества:
- Меняя скорость вращения винта и конфигурацию трубы, можно настроить дозатор для работы с широким спектром материалов.
- Возможна экстракция материала из дозатора.
- Сменные винты разных размеров дают возможность дальнейшего улучшения регулировки.
- Большинство моделей одновинтового дозатора можно легко разобрать для ремонта или очистки, не перенося их с линии производства.
Недостатки:
- Липкие материалы могут накопиться в дозаторе и снизить скорость его работы.
- Движущиеся части винта могут износиться, особенно при работе с абразивными материалами.
- Потребляет больше электроэнергии, чем вибраторный дозатор.
Винтовой дозатор внешнего возбуждения с гибким корпусом. Специальная версия одновинтового дозатора, у которого корпус сделан из гибкого материала (обычно из пластмассового поливинилхлорида). С внешней стороны корпуса установлены стальные лопатки или иные аналогичные устройства, которые во время работы массируют корпус, чтобы ускорить течение материала.
Преимущества:
- Возможна экстракция материала из дозатора.
- Внешнее возбуждение обеспечивает минимизацию сегрегации и деградации, то есть позволяет соблюдать принцип First in – first out.
- Возбуждение придаёт однородность материалу, потому что в общей массе разбиваются комки.
- Так как лопатки находятся вне корпуса, на них не может накопиться материал.
- Дозатор может быть оснащён двумя отдельными моторами – для лопаток и винта, что позволяет настраивать их для работы с разными материалами и на разных скоростях.
Недостатки:
- Дозатор нельзя использовать с материалами, которые вызывают деградацию пластмассовых стенок.
- Дозатор нельзя использовать при температуре материалов выше 100оС, которая опять же может повредить стенки.
- Дозатор нельзя использовать с волокнистыми и цепкими материалами.
- Если вместо двух моторов установлен только один, скорость работы винта и лопаток будет меняться одновременно, что снижает гибкость дозатора.
- Дозатор с двумя моторами стоит дороже и потребляет больше электроэнергии, чем с одним.
Винтовой дозатор внутреннего возбуждения. В этом винтовом дозаторе возбудительный механизм, или смеситель, установлен внутри корпуса. Он может вращаться вертикально или горизонтально.
Преимущества:
- Смеситель устраняет неоднородности в цепких материалах.
- Смеситель ускоряет течение волокнистых материалов.
- Корпус дозатора сделан из стали, что позволяет работать с материалами, которые нельзя загружать в виниловый корпус дозатора внешнего возбуждения.
Недостатки:
- Смеситель контактирует с материалом, из-за чего материал может накопиться на нём.
- Не рекомендуется использовать этот дозатор для работы с липкими материалами, потому что риск их накопления на смесителе выше.
- Дозатор неэффективен для предотвращения сегрегации и деградации хрупких материалов.
- При установке такого дозатора необходимо оставить свободное место под смеситель, когда его будут вынимать из дозатора для ремонта или чистки.
Двухвинтовой дозатор. В трубе этого дозатора установлено два винта, вращающихся бок о бок. Он оснащён понижающей передачей, которая равномерно распределяет ротационную энергию между винтами.
Преимущества:
- Возможна экстракция материала из дозатора.
- Контакт двух винтов снижает риск накопления на них материала, то есть делает дозатор самоочищающимся.
- Два винта подают материал с меньшими отклонениями в скорости, чем один.
Недостатки:
- Двухвинтовой дозатор намного дороже одновинтового.
- Не подходит для подачи гранул, потому что они могут застрять между винтами.
- Если материал всё же налипнет на винты, снять их для очистки будет труднее, чем в одновинтовом дозаторе.
- Для двухвинтовых дозаторов доступен меньший диапазон размеров винтов и труб, чем для одновинтовых.
Конвейерный дозатор. Здесь материал находится на движущемся конвейере с отсеком для взвешивания. Этот дозатор не объёмный, а гравиметрический. До взвешивания материал проходит через шлюз, что придаёт постоянную форму его взвешиваемому объёму.
Преимущества:
- Возможна экстракция материала из дозатора.
- Подходит для работы с хрупкими материалами.
- На рынке доступны дозаторы с различной шириной конвейеров, которые подают материал с разной скоростью.
- Такой дозатор легче установить в помещении с низким потолком, чем любой другой дозатор.
- Конвейерный дозатор устроен проще, чем вибраторный или винтовой, поэтому его легче разобрать для чистки или ремонта.
Недостатки:
- При неправильной работе конвейер может износиться и потребовать замены, особенно при работе с абразивным материалом. Частицы, отколовшиеся от изношенного конвейера, могут стать физической примесью в продукте.
- Липкие и цепкие материалы с большей вероятностью накапливаются на конвейере, не только замедляя его работу, но и создавая риск перекрёстного заражения.
- Как правило, такой дозатор не подходит для работы с затопляемым материалом, потому что он может не получить стабильную форму.
- Работа дозатора генерирует пыль, если он не является закрытой системой и не оснащён пылесборником.
- Ремонт дозатора заключается не только в замене конвейера, но и в мониторинге креплений, чтобы конвейер не соскочил и не застрял.
Выбираем дозатор для материала
Итак, мы рассмотрели основные типы дозаторов и материалов, с которыми они должны работать. Американский инженер Тодд Мессмер рекомендует использовать такие сочетания:
- Свободно текущий материал не требует экстракции, поэтому для работы с ним хорошим выбором будет дешёвый вибраторный дозатор.
- Для хрупкого материала идеальной будет обработка в вибраторном или конвейерном дозаторе.
- Любой винтовой дозатор, кроме дозатора внутреннего возбуждения, эффективен для работы с липким материалом благодаря возможности его экстракции. Винт и труба подлежат периодической чистке, чтобы материал не накапливался на них. Для снижения риска можно выбрать детали с тефлоновым покрытием или самоочищающийся двухвинтовой дозатор.
- Дозирование цепкого материала, как правило,требует экстракции, как в винтовом дозаторе, но он также должен быть оснащён устройством для разбивания комков и прочих неоднородностей. Хорошим выбором будет винтовой дозатор внутреннего возбуждения.
- Также винтовой дозатор внутреннего возбуждения эффективен для работы с волокнистым материалом, потому что смеситель не даёт материалу застрять в корпусе.
- Винтовой дозатор внешнего возбуждения – отличный способ не дать затопляемым материалам бесконтрольно разлететься из трубы.
- Любой дозатор эффективно обрабатывает материал низкой гигроскопичности в среде с контролируемой влажностью.
- Однако материалы высокой гигроскопичности могут стать липкими даже при контакте с небольшим количеством воды. Тут недостаточно просто выбрать закрытый дозатор: материал также нужно обрабатывать сухим воздухом или азотом, чтобы он не увлажнялся и продолжал течь равномерно.
- Любой из описанных дозаторов подходит для работы с устойчивым к давлению материалом.
- Легкоплавкие материалы можно дозировать любым винтовым дозатором, но лучше выбрать дозатор с большим диаметром винта и низкой скоростью (впрочем, при этом упадёт точность дозирования).
Источник: crispy.news
