緒論

　　食品工業(yè)的原材料大都為來源于生物，且為剪切敏感性材料。

　　從物理化學和微生物學觀點來看，食品加工方法對食品的品質(zhì)有決定性影響。如何在保證食品的安全性的同時保持食品的固有風味特色，是現(xiàn)代食品加工業(yè)界人士所共同關注的問題。

　　法國PCM泵業(yè)公司由單螺桿泵理論的發(fā)明者René Moineau 博士于1932 年創(chuàng)建。PCM在酸奶、奶酪、果汁、沙司等產(chǎn)品的加工領域，具有悠久的歷史和豐富的經(jīng)驗。

　　近年來，法國PCM泵業(yè)公司開發(fā)了符合最新食品衛(wèi)生規(guī)范（CIP，SIP，3A 標準）的新型螺桿泵，為含顆粒的剪切敏感性物料的輸送提供了理想的解決方案。

　　從設計層面上滿足客戶的需求，這使PCM莫瓦諾泵多年來一直引領世界螺桿泵的潮流，以其卓越的低剪切特性聞名于世。

　　1. 轉(zhuǎn)子泵理論

　　容積泵把一定量的產(chǎn)品吸入其泵體內(nèi)的動件（轉(zhuǎn)子）和定件（定子，泵體）之間。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，泵把這些產(chǎn)品排出。

圖1：螺桿泵原理（莫瓦諾）

　　泵對流體的剪切主要由以下3 個因素決定：

　　1．產(chǎn)品在泵中停留的時間（t）；
　　2．機械剪切（γ’m）；
　　3．水力剪切（γ’h）。

　　把泵體視作一段管路，可以應用標準公式，根據(jù)流速和泵體的半徑，計算出管道剪切率。

　　而泵體內(nèi)部的機械剪切是由泵體內(nèi)部的湍流引起，這些湍流由泵速（Sp）和動件的活動（Tb）造成。在較低流速下，剪切作用會降低。我們選擇最恰當?shù)霓D(zhuǎn)速，則機械剪切對產(chǎn)品的影響可以忽略不計。PCM最近關于螺桿泵撓性軸等新的開發(fā)設計，顯著降低了動件活動對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。通過精心選則泵型（轉(zhuǎn)速和設計），機械剪切的影響完全可以消除。

　　關鍵在于水力剪切，水力剪切由動件（轉(zhuǎn)子）和定件（定子）間的回流引起。

圖2：泵的水力剪切

　　回流量能夠按照下式計算：

圖3：回流量

　　cl. =轉(zhuǎn)子和定子的間隙
　　μ=產(chǎn)品粘度
　　cavity size =空穴尺寸
　　p =空穴內(nèi)壓力
　　slip length =回流長度（定子和轉(zhuǎn)子的接觸線）

　　回流是轉(zhuǎn)子泵內(nèi)存在剪切的主要原因，所以我們應該加以限制，以防對產(chǎn)品產(chǎn)生損傷。降低回流量的主要手段是減小動件和定件間的間隙。

　　粘度對回流量也有影響。較高粘度的產(chǎn)品，回流量則較低。

　　綜上所述，影響因素就是水力剪切，即回流的影響。回流量的大小決定泵對產(chǎn)品剪切破壞的程度。

　　2. PCM莫瓦諾泵與其他轉(zhuǎn)子泵的比較

　　2.1． 轉(zhuǎn)子和定子

　　由上面的論述，我們已經(jīng)知道引起轉(zhuǎn)子泵剪切的主要原因是水力剪切，特別是回流的影響。關于轉(zhuǎn)子泵剪切作用的比較可以簡化為動件（轉(zhuǎn)子）和定件（定子）間隙大小的比較。

　　大多數(shù)轉(zhuǎn)子泵采用不銹鋼定子和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)凸輪、柱塞、偏心圓盤）。這些結構都需要在定子和轉(zhuǎn)子間留出一定的空隙。

圖4：轉(zhuǎn)子泵-轉(zhuǎn)子和泵體的間隙

圖5：螺桿泵-轉(zhuǎn)子和定子的接觸

　　這些泵也可以采用塑料定子和正弦轉(zhuǎn)子，但這些配合都不能達到100%的水封效果。而螺桿泵技術采用橡膠定子，成為唯一可以使定子和轉(zhuǎn)子完全接觸的技術。

　　不銹鋼件（轉(zhuǎn)子）和橡膠件（定子）的緊密接觸，使得螺桿泵具有良好的液壓效率。PCM 是世界上唯一獨家擁有定子橡膠配方的泵業(yè)公司，能夠自主進行橡膠的鑄模生產(chǎn)設計。因此，PCM 能控制和保證橡膠與轉(zhuǎn)子的緊密度，以使其螺桿泵系列產(chǎn)品達到最高效率。

　　2.2． 實例對比

　　下表中的數(shù)據(jù)顯示了0.5MPa 條件下輸送3m3/h 的液體酸奶（500 Pa·s），選擇不同泵時回流率的差別。

表1：回流率比較

　　中國某著名乳品企業(yè)在用PCM莫瓦諾泵之前，其酸奶產(chǎn)品粘度經(jīng)凸輪泵泵送后嚴重下降，達30%；而采用PCM莫瓦諾泵后，成功的把產(chǎn)品粘度下降率控制在10%以內(nèi)，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3. PCM莫瓦諾泵的獨特優(yōu)勢

　　近年來，PCM開發(fā)了用于食品工業(yè)的系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品滿足現(xiàn)代食品衛(wèi)生要求，非常適合加工剪切敏感性產(chǎn)品。 

　　經(jīng)過三年的開發(fā)，PCM在螺桿泵研發(fā)領域取得了重大的突破，我們采用不銹鋼撓性軸替代傳統(tǒng)的銷連接，極大的提升了螺桿泵產(chǎn)品的衛(wèi)生安全性，完全沒有CIP 清洗死角。

圖8：開放式連接與撓性軸的比較

　　4.1． 食品安全性提高

　　撓性軸沒有死角，沒有焊接。因此可以預見，撓性軸不會出現(xiàn)嚴重的磨損（撓性軸保質(zhì)期3 年/10，000 小時）。

而開放式連接可能引起產(chǎn)品泄漏，動件和定件的磨損后，還可能會在產(chǎn)品中混入金屬碎屑，嚴重影響食品的安全衛(wèi)生性。

　　4.2． 產(chǎn)品使用期間的成本降低

　　常見的連接磨損是因為潤滑效果差，在CIP 過程中猶是如此。這種情況可能導致軸系完全損壞。而在使用撓性軸時，所有這些都被做成一體，也就避免了上述情況發(fā)生，降低了維護成本。

　　我們的客戶

　　在中國，PCM是光明、伊利、蒙牛的全國合作伙伴，并同利樂、APV、GEA等國際工程公司以及三鹿、三元、味全、優(yōu)諾、得益、佳寶、古城、燕塘、衛(wèi)崗、深圳綠雪、云南萊思爾等多家國際國內(nèi)知名的食品企業(yè)建立了良好的合作關系，PCM以優(yōu)良的產(chǎn)品品質(zhì)、卓越的專業(yè)技術、堅持不懈地創(chuàng)新和誠信的服務為基礎，長期致力于發(fā)展同合作伙伴及消費者的關系。

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