概況

食品加工主要分為三大主要過程，即來料、半成品加工、成品。其中各個(gè)環(huán)節(jié)都或多或少的有泵的參與。其中對泵類型的要求也不盡相同。例如巧克力加工需要能夠輸送高粘度介質(zhì)的泵，廢水處理需要耐磨、耐腐的泵，藥品制劑加工需要耐腐蝕性能良好的泵等等。對于不同產(chǎn)品制造商，不同階段所需要的泵材質(zhì)也不同。

衛(wèi)生泵主要用于填充、排空、配料和混合。另外，還用于從裝置設(shè)備如膜式過濾器中傳輸工藝流體。

衛(wèi)生泵主要有兩種形式：離心式和容積式。

衛(wèi)生泵在國外已經(jīng)比較成熟，生產(chǎn)這類泵的有alfalaval、Bominox、CSF、SPX、Grundfos等等,  我國生產(chǎn)衛(wèi)生泵的廠家也很多，如啤酒生產(chǎn)設(shè)備的廠家都生產(chǎn)衛(wèi)生泵。

一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

用于食品、飲料和藥品工業(yè)的泵必須滿足不同的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了泵的結(jié)構(gòu)材料和清潔度標(biāo)準(zhǔn)。和其他工業(yè)應(yīng)用不同，用于食品和飲料工業(yè)的泵必須滿足嚴(yán)格的衛(wèi)生法規(guī)。

1. 3-A標(biāo)準(zhǔn)在美國已被廣泛執(zhí)行，而且國際上也得到了認(rèn)可。

2. 在歐洲，“機(jī)械供應(yīng)（安全）規(guī)范”規(guī)定了用在農(nóng)業(yè)食品設(shè)備上的安全和衛(wèi)生要求。

3. 我國離心式衛(wèi)生泵標(biāo)準(zhǔn)《QBT 1826-2010離心式衛(wèi)生泵》。

衛(wèi)生泵材料的選用

常用是奧氏體不銹鋼（316L/304）、氟塑料、超高分子量聚乙烯，陶瓷、搪玻璃等等。對于高潔凈物料（如蒸餾水）的泵，其過流部件采用超低碳奧氏體不銹鋼。

衛(wèi)生泵用材料與普通材料不同。因?yàn)楸糜貌牧喜粌H能耐腐蝕，還需要不能滲出有害元素/物質(zhì)，也不能吸收可能變質(zhì)的介質(zhì)。

我國對橡膠制品制訂了專門的規(guī)范。如《食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，鋼制管材也指定了QB2003等等標(biāo)準(zhǔn)。其安全評價(jià)方法采用GB17219-1998或類似的方法。

GB17219主要是采用浸泡的方法來測定滲出物的含量。對材料的標(biāo)準(zhǔn)并不全面。比如316L通常是可以用在衛(wèi)生泵中的，但是如果316L鋼板的制作沒有按照衛(wèi)生級(jí)的要求來生產(chǎn)，完全可能滲出微量的有害元素。所以在GB16798《食品機(jī)械安全衛(wèi)生》、GB12073《乳品設(shè)備安全衛(wèi)生》規(guī)定不得常用焊后可能生銹的材料，不銹鋼應(yīng)無毒性、無吸收性。也有的廠家采用了FDA、3A認(rèn)證。

衛(wèi)生泵的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)

衛(wèi)生泵的種類很多，這是由于其輸送的介質(zhì)的多樣性決定的。從清潔的直飲水到牛奶、果醬。這些物料有酸性的、堿性的。有流動(dòng)性好的也有很難流動(dòng)的。

衛(wèi)生泵主要的型式是：離心泵、凸輪泵、單螺桿泵和蠕動(dòng)泵。他們的設(shè)計(jì)方法很大程度上與普通泵相同。但是又不完全相同，這里主要以離心泵為例簡單說明需要注意的幾點(diǎn)。

1、流動(dòng)中無死角。在食品制作流程中，介質(zhì)與泵接觸的地方。這些介質(zhì)需要是流動(dòng)的。在普通泵中機(jī)械密封腔往往是死角，這時(shí)候需要開敞式或錐形的密封腔。

2、焊縫表面粗糙度需要達(dá)到3.2，一般表面要達(dá)到0.8。也就是說泵體流道和葉輪流道需要進(jìn)行拋光處理。普通的鑄造零件很難達(dá)到這一要求。所以離心式衛(wèi)生泵一般采用沖壓焊接結(jié)構(gòu)。有時(shí)候，葉輪是開式或者半開式的。

3、 符合CIP要求。大部分生產(chǎn)灌裝線需要在每天進(jìn)行一次沖洗。將可能變質(zhì)、產(chǎn)生細(xì)菌的殘留物沖洗掉。很多是采用清潔水進(jìn)行一定時(shí)間的抽送或反沖洗。這就與前面說到的無死角相關(guān)了。在一個(gè)沖洗時(shí)間段內(nèi)，介質(zhì)流動(dòng)較慢的部位（如密封腔的物料）應(yīng)全部流出。

4、  符合COP要求。這個(gè)要求簡單的對泵解體（如后開門泵 軸承箱和轉(zhuǎn)子部件從泵體抽出）。高壓沖洗水可以直接達(dá)到需要沖洗的表面。

5、   符合SIP要求。在線消毒除采用一個(gè)滅菌的射線外，高溫水/蒸汽也是常用的。滅菌的溫度一般在121度以上。采用蒸汽滅菌的衛(wèi)生泵需要能承受這一高溫（包括密封）。采用高溫水（121以上的水，那肯定需要一定壓力才能保持液態(tài)）泵需要承受高溫和一定壓力。

衛(wèi)生泵的生產(chǎn)除了 需要 普通沖壓泵的設(shè)備外，還應(yīng)該有先進(jìn)的焊接和拋光設(shè)備。

離心式衛(wèi)生泵 

從安裝形式上有立式和臥式兩大類，根據(jù)葉輪數(shù)量可以分單級(jí)和多級(jí)兩大類。由于離心泵結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)且易于清洗，因此離心式衛(wèi)生泵在無菌流程中應(yīng)用非常廣泛。

由于葉輪浸泡在介質(zhì)中，而且葉輪高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生較高的剪切力，會(huì)影響剪切敏感性的輸送介質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡單、耐用且容易進(jìn)行現(xiàn)場清洗；

• 不會(huì)因排出閥關(guān)閉而過壓；

• 可以串聯(lián)以增加壓頭；

• 可以并聯(lián)以增加流量。

缺點(diǎn)：

• 通常不具備自吸（自吸式除外）能力；

• 不宜應(yīng)用在粘度大于500cP的場合；

• 不宜處理剪切敏感性產(chǎn)品；

• 不宜處理含氣量高的流體；

• 揚(yáng)程隨流量變化不是恒定的。

容積式衛(wèi)生泵 

容積式泵用于粘度過高、離心泵不能使用的場合，以及需要調(diào)節(jié)流量的場合。容積式泵具有自吸功能，并其可以處理含氣介質(zhì)。但所有的容積式泵都需要壓力安全裝置，以避免在出口關(guān)閉或堵塞的情況下，對泵和系統(tǒng)產(chǎn)生損害。

優(yōu)點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用可靠，壽命長，容易制造，維修方便，能自吸；

• 內(nèi)嚙合齒輪泵排出量恒定且振動(dòng)很小；

• 可以雙向輸送；

• 流量隨粘度和壓力變化不大；

• 可輸送高粘度介質(zhì)。

缺點(diǎn) :

• 只能輸送干凈的流體；

• 齒輪一旦磨損，很難修復(fù)；

• 不能空轉(zhuǎn)；

• 加工精度要求高；

• 齒輪承受不平衡的徑向液壓力，軸承磨損嚴(yán)重，工作壓力的提高受到限制；

• 外嚙合齒輪泵流量脈動(dòng)大，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力脈動(dòng)大，噪聲高；

• 會(huì)出現(xiàn)困液現(xiàn)象。

羅茨式衛(wèi)生泵 , 凸輪轉(zhuǎn)子泵

羅茨泵具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子形狀呈雙葉或三葉，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細(xì)小間隙而互不接觸。

凸輪泵的轉(zhuǎn)子帶有從輪轂上凸出的輪葉。根據(jù)每個(gè)轉(zhuǎn)子上的輪葉個(gè)數(shù)，凸輪泵又有單葉凸輪泵和雙葉凸輪泵之分。

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以短期內(nèi)空轉(zhuǎn)，允許時(shí)間由密封的好壞決定；

• 可以自吸；

• 可以處理固體懸濁液；

• 具有較良好的凈正吸入壓頭（NPSH）；

• 可以處理粘度較高的流體（與離心泵相比）；

• 可以雙向輸送。

缺點(diǎn):

• 由于間隙固定，所以磨損會(huì)使泵的性能下降很快；

• 有兩個(gè)軸及兩套相應(yīng)的軸封；

• 吸程較低，只能在低速和低粘度的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。

撓性葉輪衛(wèi)生泵

撓性泵是屬于容積泵中轉(zhuǎn)子泵的一種，因彈性體轉(zhuǎn)子的葉片以屈撓方式運(yùn)轉(zhuǎn)而得名，又稱為撓性轉(zhuǎn)子泵、撓性葉輪泵。最早的設(shè)計(jì)可追溯到半個(gè)多世紀(jì)前，當(dāng)時(shí)主要用于清理駁船的艙內(nèi)油污和積水及沖洗甲板。但因其卓越的性能及彈性體技術(shù)的發(fā)展，撓性泵越來越多地應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域中。 撓性泵既具有容積泵的主要特征，同時(shí)又是一種特殊的容積泵。無脈動(dòng)的液流、隨出口壓力、介質(zhì)粘度提高流量下降的特性和離心泵相似。在很多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場合中多是作為離心泵的替代品，解決的是離心泵無法解決的問題（無法輸送的介質(zhì)或無法適應(yīng)的工況場合）。撓性轉(zhuǎn)子由撓性材料制成，泵殼采用非對稱形式，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生變形，使得葉片與泵殼形成的腔體容積改變，而輸送介質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以自吸；

• 抽送液體時(shí)壓力振動(dòng)較?。?/p>

• 可雙向輸送；

• 可輸送含氣介質(zhì)和懸濁液；

• 易于清洗。

缺點(diǎn):

• 只適用于低壓工況；

• 不適合處理具有磨粒磨損特性的流體。

螺桿衛(wèi)生泵

螺桿泵依靠螺桿與螺桿（或螺桿與襯套）嚙合形成的工作空間（工作腔）容積變化輸送液體。

優(yōu)點(diǎn)：

• 能自吸；

• 排出量穩(wěn)定且振動(dòng)較小；

• 可雙向輸送；

• 可處理含氣液體；

• 可處理懸濁液；

• 輸送介質(zhì)粘度范圍廣；

• 抗磨粒磨損能力強(qiáng)；

• 可較好地處理剪切敏感性流體。

缺點(diǎn):

• 不能空轉(zhuǎn)；

• 泵性能對粘度變化敏感；

• 加工、裝配要求高。

蠕動(dòng)衛(wèi)生泵

優(yōu)點(diǎn):

• 介質(zhì)只與軟管接觸，無污染；

• 可處理含氣流體；

• 可輸送剪切敏感、氧化腐蝕敏感介質(zhì)；

• 抗磨粒磨損能力強(qiáng)；

• 允許流體內(nèi)所含固體直徑達(dá)到管狀元件內(nèi)徑40%；

• 無需密封和閥門管件；

• 精度高；

• 能自吸；

• 可空轉(zhuǎn)；

• 具有雙向同等流量輸送能力；

• 無液體空運(yùn)轉(zhuǎn)情況下不會(huì)對泵的任何部件造成損害；

• 能產(chǎn)生達(dá)98%的真空度；

• 僅軟管為需要替換的部件，更換操作極為簡單。

缺點(diǎn):

• 由于采用柔性管，承受壓力受到限制；

• 輸送管失效會(huì)造成產(chǎn)品損失；

• 泵速較低；

• 工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖流，振動(dòng)較大；

• 流量范圍比較窄。