Compreender a bomba de vácuo certa para sua aplicação alimentícia
27 de maio de 2021
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A mecânica das bombas de vácuo
As bombas úmidas possuem óleo na câmara de bombeamento que serve a dois propósitos. A primeira é a lubrificação das peças móveis, enquanto a segunda é preencher as folgas dentro da bomba para fornecer um vácuo mais profundo. As bombas a seco possuem óleo nos rolamentos e engrenagens para lubrificação, mas a própria câmara da bomba está isenta de óleo. O vácuo profundo foi projetado internamente.
Nas áreas de produção de alimentos e bebidas, o inimigo no 1 que as bombas enfrentam é o vapor de água e outros contaminantes, como açúcares ou ácidos graxos. As bombas úmidas aspiram vapor de água e contaminantes. Como funcionam a uma temperatura inferior a 100°C/212°F, o vapor de água irá condensar-se dentro das bombas, criando água líquida para emulsificar com o óleo. Os outros contaminantes são sempre capturados pelo óleo e permanecerão até que o óleo seja trocado.
"Quaisquer ácidos graxos irão corroer a bomba," diz Ligman. "Os açúcares criarão outros problemas. E o vapor de água se condensará na bomba e criará uma situação em que você perderá a capacidade de bombeamento da bomba, não totalmente, mas uma certa parte dela."
Isso aumenta a necessidade de manutenção, pois os contaminantes no vapor de água forçam a necessidade de trocas frequentes de óleo. Essas trocas de óleo aumentam rapidamente quando você considera o custo do óleo, o custo da mão-de-obra e, mais significativamente, o custo do tempo de paralisação em uma linha de produção para fazer a manutenção da bomba de vácuo. Em aplicações como a liofilização, em que o vapor de água é mais predominante do que no processamento a seco, são necessárias trocas de óleo de forma ainda mais frequente, aumentando os custos.
As bombas de vácuo a seco não contêm óleo e funcionam quentes o suficiente para condensar o vapor de água. Os contaminantes, como açúcares e ácidos graxos, passam pelo escapamento em vez de se aderirem ao óleo dentro da bomba. Uma consideração que você deve ter em mente com as bombas de vácuo a seco é se a bomba específica funcionará quente o suficiente para causar a queima de açúcares e ácidos graxos nos componentes da bomba.
A eficiência energética da tecnologia a seco pode variar em 30% em comparação com a tecnologia úmida, mas representa um pequeno custo operacional. Portanto, embora as bombas a seco possam ter uma vantagem no uso de energia, a eficiência real entra em ação, pois as bombas a seco não exigem serviço ou manutenção frequente, o que podem resultar em tempos de paralisação frequentes. Isso resulta em mais produção no mesmo período, porque a linha não precisa ser desligada para manutenção da bomba.
Aplicações específicas
As especificações das necessidades da bomba de vácuo variam dependendo do tipo de aplicação em que estão sendo usadas. A embalagem requer baixa pressão com um ciclo mais rápido. O processamento, como secagem ou a mistura, tem um tempo de ciclo mais longo com pressão mais alta do que a embalagem, mas é mais um requisito de pressão média do que um alta. Na liofilização, os tempos de ciclo variam, mas os requisitos de pressão são menores do que qualquer uma das outras duas aplicações mencionadas aqui.
"Se você observar cada aplicação individualmente, as diferenças nos requisitos da bomba se tornam bastante significativas," diz Jim Hupp, Gerente de Desenvolvimento de Vendas de Produtos, Leybold. Ele explica as aplicações das bombas de vácuo a seco em cada uma dessas três áreas específicas.
Embalagem
A embalagem tem pouca contaminação comparado com o processamento ou a liofilização, embora possa haver uma transferência do processo de produção. O tempo de atividade é crítico e os tempos de ciclo são mais rápidos.
"Estou procurando uma tecnologia a seco que seja compacta, pois pode estar no chão de fábrica," diz Hupp. "Pode ser usada em uma área de lavagem, pode lidar com vapor de água ou quantidades de líquido residual. E lidará com algumas quantidades de contaminação por partículas secas."
Processamento
A contaminação é uma grande preocupação, pois o vapor de água e a transferência de produto estão presentes. A possibilidade de contaminação significa que o tempo de atividade está em risco se uma bomba tiver de ser desligada repetidamente para manutenção ou reparo.
"Uma das coisas que eu gosto de procurar é a capacidade de fazer a manutenção e limpar minha bomba no local," diz Hupp. "Devido ao risco muito maior de transferência de produtos nessas áreas, é comum que as bombas sejam atingidas por grandes quantidades de líquido ou pasta de produtos, o que desliga as bombas e exigem que elas sejam substituídas antes que a produção volte a funcionar."
Liofilização
A contaminação é uma preocupação significativa, dada a quantidade de vapor de água presente. Produtos do dia a dia, como frutas liofilizadas, contêm açúcares que podem contaminar o óleo em bombas úmidas. Os tempos de ciclo variam e a pressão necessária é a mais baixa dessas três aplicações.
"Gosto de ter a capacidade, se necessário, de abrir a bomba, limpá-la manualmente e voltar a ficar on-line," diz Hupp. Normalmente, posso fazer isso em uma hora. Se eu puder colocar minha bomba de volta on-line manualmente dentro de uma hora, em comparação com a substituição de toda a bomba ou se a linha ficar inoperante até que eu consiga uma bomba de reposição, isso será uma grande vantagem."
Dependendo da aplicação, do ambiente e das caraterísticas dos produtos envolvidos, os requisitos da bomba de vácuo podem mudar significativamente. Os processadores que desejam aproveitar ao máximo suas bombas precisam compreender todos os fatores envolvidos e combiná-los para criar condições adversas para bombas.
Capacidades de desempenho, custo inicial e custo total fazem parte do cálculo, assim como acontece com outras peças da linha de produção. Tudo isso precisa ser claramente definido antes de as decisões de compra serem tomadas, e precisa ser baseado nas melhores informações disponíveis. Apenas como exemplo, ser capaz de projetar com precisão a frequência das trocas de óleo necessárias em bombas úmidas em um ambiente de liofilização pode fazer uma grande diferença no custo total.
"Uma vez feita essa determinação, a questão é se as bombas atuais estão atendendo às demandas de produção e quais mudanças precisam ser feitas caso não estejam," diz Ligman. "Isso provavelmente significará a desativação de uma linha de produção para substituir as bombas por modelos mais adequados para a aplicação específica. Essa não é uma decisão fácil, mas é necessária para maximizar a eficiência da produção."
"Uma das coisas mais difíceis para uma empresa fazer é interromper sua produção para fazer uma mudança, mesmo sabendo que poderá obter um resultado melhor após a mudança," diz Ligman. "É difícil desmontar sua linha de produção porque, durante esse tempo, você fica atrasado em sua produção. Você está perdendo dinheiro e está ficando para trás, acumulando atrasos, pressionando todos. É uma decisão difícil de tomar."
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