Korea Ever-Power · คู่มือวิศวกรรมการใช้งาน
เฟืองตัวหนอนและเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสมอาหารและเครื่องนวดแป้ง
เครื่องนวดแป้งแบบเกลียวขนาด 300 ลิตร ที่หมุนแป้งสาลีชุ่มน้ำ 60 กิโลกรัม ด้วยความเร็ว 60 รอบต่อนาที จะสร้างแรงต้านทานหนืดเทียบเท่า 380 นิวตันเมตร ที่เพลาของตัวกวน มอเตอร์ต้องเอาชนะแรงต้านทานนี้อย่างต่อเนื่องตลอดรอบการผสม 12 นาที โดยไม่หยุดทำงาน ร้อนเกินไป หรือปนเปื้อนแป้ง ชุดเฟืองตัวหนอนระหว่างมอเตอร์และตัวกวนจะช่วยเพิ่มแรงบิด ลดความเร็ว และที่สำคัญที่สุดคือ การปฏิบัติตามมาตรฐานวัสดุเกรดอาหาร ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์ปลอดภัยสำหรับการบริโภคของมนุษย์
เครื่องผสมอาหารและเครื่องนวดแป้งเป็นเครื่องจักรที่ใช้เฟืองตัวหนอนที่มีแรงบิดสูงสุดและความเร็วรอบต่ำที่สุดในอุตสาหกรรมแปรรูปใดๆ โดยมีความเร็วรอบเอาต์พุต 20 ถึง 80 รอบต่อนาที ที่แรงบิดเอาต์พุต 100 ถึง 2,000 นิวตันเมตร ขับเคลื่อนด้วยแรงต้านทานความหนืดของผลิตภัณฑ์ที่กำลังผสม แรงบิดจากภาระความหนืดขึ้นอยู่กับตัวแปรสามตัว ได้แก่ ความหนืดของผลิตภัณฑ์ (ซอสที่เหลวเหมือนน้ำที่ 0.01 Pa·s เทียบกับแป้งขนมปังที่แข็งที่ 50+ Pa·s) ปริมาตรการกวาดของใบพัด และความเร็วรอบ การคำนวณภาระความหนืด T = k × µ × V × n จะแปลงค่าเหล่านี้เป็นแรงบิดเอาต์พุตที่ต้องการ การปฏิบัติตามมาตรฐานเกรดอาหารต้องใช้สารหล่อลื่นที่จดทะเบียน NSF H1 (ปลอดภัยต่อการสัมผัสโดยบังเอิญ) วัสดุสแตนเลสหรือบรอนซ์ที่ปลอดภัยสำหรับอาหาร ตัวเรือนปิดผนึก IP65 หรือ IP69K สำหรับการล้างด้วยแรงดันสูงทุกวัน และวัสดุซีล (EPDM หรือ PTFE) ที่ทนต่อทั้งกรดในอาหารและสารเคมีทำความสะอาด ชุดเฟืองตัวหนอนในเครื่องผสมอาหารเป็นหนึ่งในไม่กี่การใช้งานที่ทั้งข้อกำหนดทางกล (แรงบิดสูง ความเร็วต่ำ) และข้อกำหนดทางกฎหมาย (ความปลอดภัยของอาหาร การทนต่อการล้าง) อยู่ในระดับที่เข้มงวดที่สุดพร้อมกัน
เหตุใดเครื่องผสมอาหารจึงใช้เฟืองตัวหนอนคู่
เครื่องผสมอาหารอุตสาหกรรม เช่น เครื่องนวดแบบเกลียว เครื่องผสมแบบดาวเคราะห์ เครื่องปั่นแบบริบบิ้น เครื่องผสมแบบใบพัด และเครื่องบดเนื้อ ล้วนมีความต้องการทางกลไกที่เหมือนกัน คือ แรงบิดสูงมากที่ความเร็วรอบต่ำมาก เครื่องผสมแบบดาวเคราะห์ขนาด 200 ลิตรที่ใช้ผสมแป้งขนมปังที่ความเร็ว 40 รอบต่อนาที ต้องการแรงบิดมากกว่า 500 นิวตันเมตรที่ตัวกวน จากมอเตอร์ที่ความเร็ว 1,450 รอบต่อนาที จะต้องใช้อัตราส่วน 36:1 และการเพิ่มแรงบิดในระดับเดียวกัน ซึ่งสามารถทำได้ในเฟืองตัวหนอนเพียงขั้นเดียว
การจัดวางมอเตอร์แบบเฟืองตัวหนอนทำมุม 90 องศา ทำให้มอเตอร์อยู่แนวนอนด้านหลังโถผสม ในขณะที่เพลาคนส่วนผสมชี้ลงในโถในแนวตั้ง ซึ่งเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสมตามธรรมชาติ ซึ่งเฟืองแบบเรียงแถวไม่สามารถเลียนแบบได้หากไม่มีข้อต่อมุมฉากเพิ่มเติม
ชุดเฟืองตัวหนอนเดี่ยวที่มีอัตราส่วน 30:1 ถึง 60:1 ให้กำลังขับ 100 ถึง 2,000 นิวตันเมตร จากมอเตอร์ขนาด 1.5 ถึง 15 กิโลวัตต์ ซึ่งตรงกับช่วงภาระหนืดของการผสมอาหารส่วนใหญ่โดยไม่ต้องใช้ระบบส่งกำลังหลายขั้นตอน
เมื่อผู้ใช้งานเปิดฝาครอบเครื่องผสมหรือยกโถขึ้น มอเตอร์จะหยุดทำงาน และใบพัดกวนจะต้องคงอยู่ในตำแหน่งเดิม ชุดเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองจะป้องกันไม่ให้ใบพัดกวนเคลื่อนที่เองหรือถูกแรงผลักย้อนกลับจากการตกตะกอนของแป้งจำนวนมาก ซึ่งเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยภายใต้มาตรฐาน EN 12041 (เครื่องผสมอาหาร)
ตัวเรือนเฟืองตัวหนอนสามารถออกแบบให้มีพื้นผิวภายนอกเรียบ ไม่มีร่อง และมีรูปทรงลาดเอียงเพื่อระบายน้ำในระหว่างการล้างด้วยแรงดันสูง ซึ่งสอดคล้องกับหลักการออกแบบด้านสุขอนามัยของ HACCP ส่วนกล่องเกียร์แบบอินไลน์ที่มีหน้าแปลนและครีบระบายความร้อนหลายจุดจะดักจับเศษอาหารที่เป็นแหล่งเพาะเชื้อแบคทีเรีย
เครื่องคำนวณแรงบิดโหลดหนืด — จากความหนืดของผลิตภัณฑ์ไปสู่แรงบิดที่ได้
แรงบิดที่กระทำต่อชุดเฟืองตัวหนอนของเครื่องผสมอาหารนั้นขึ้นอยู่กับแรงต้านทานจากความหนืดของผลิตภัณฑ์ที่กำลังผสมเป็นหลัก ของเหลวที่มีความเหลวต่ำ (เช่น ซอส เครื่องดื่ม) จะสร้างแรงต้านทานน้อยที่สุด ในขณะที่ของเหลวข้น เช่น เพสต์และแป้ง จะสร้างแรงต้านทานสูงมาก แรงบิดจากภาระความหนืดสามารถประมาณได้จากความหนืดของผลิตภัณฑ์ ปริมาตรการกวาดของใบพัด และความเร็วรอบ โดยใช้สูตรเชิงประจักษ์แบบง่ายๆ
ตารางด้านล่างแสดงค่าแรงบิดหนืดที่เป็นตัวแทนของผลิตภัณฑ์อาหารและขนาดเครื่องผสมทั่วไป ข้อมูลอ้างอิงนี้ช่วยให้นักออกแบบอุปกรณ์อาหารสามารถประมาณความต้องการแรงบิดของชุดเฟืองตัวหนอนก่อนที่จะทำการวิเคราะห์ CFD ของเครื่องกวนอย่างละเอียด
ค่าแรงบิดที่ความเร็วรอบ 60 RPM พร้อมใบพัดกวนแบบเกลียว (k = 1.5) รวมถึงค่า K_start = 2.0 และ SF = 1.5 ค่าจริงจะแตกต่างกันไปตามรูปทรงของใบพัดกวน ระดับการบรรจุ และอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์
ตารางแสดงให้เห็นถึงช่วงแรงบิดที่ต้องการถึง 100 เท่า — ตั้งแต่ซอสเหลวในเครื่องผสมขนาดเล็ก (8 นิวตันเมตร) ไปจนถึงโมจิแข็งในเครื่องผสมขนาดใหญ่ (มากกว่า 3,000 นิวตันเมตร) ช่วงนี้อธิบายได้ว่าทำไมชุดเฟืองตัวหนอนในเครื่องผสมอาหารจึงมีระยะห่างระหว่างศูนย์กลางตั้งแต่ 50 มม. (เครื่องปั่นซอส) ถึง 250 มม. (เครื่องนวดแป้งอุตสาหกรรม) การเลือกขนาดเฟรมที่ถูกต้องนั้นจำเป็นต้องทราบความหนืดของผลิตภัณฑ์และปริมาตรของเครื่องผสม ไม่ใช่แค่กำลังมอเตอร์เท่านั้น มอเตอร์ 5.5 กิโลวัตต์ที่ใช้ขับเครื่องปั่นซอสและมอเตอร์ 5.5 กิโลวัตต์ที่ใช้ขับเครื่องนวดแป้งต้องการชุดเฟืองตัวหนอนที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากลักษณะการรับภาระความหนืดแตกต่างกัน
ข้อกำหนดเกี่ยวกับวัสดุเกรดอาหารและสารหล่อลื่น
อุปกรณ์แปรรูปอาหารต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเกี่ยวกับวัสดุที่สัมผัสกับอาหาร แม้ว่าชุดเฟืองตัวหนอนจะถูกห่อหุ้มด้วยตัวเรือนที่ปิดสนิทซึ่งไม่ได้สัมผัสกับอาหารโดยตรงก็ตาม ช่องทางความเสี่ยงคือการรั่วซึมของซีล: หากจาระหรือน้ำมันซึมผ่านซีลระหว่างการทำงาน อาจสัมผัสกับผลิตภัณฑ์อาหารได้ ข้อกำหนด (FDA 21 CFR 178.3570, ระเบียบ EU 1935/2004) กำหนดให้สารหล่อลื่นใดๆ ที่มีช่องทางสัมผัสกับอาหารต้องได้รับการจดทะเบียน NSF H1 (ปลอดภัยสำหรับการสัมผัสโดยบังเอิญ)
นอกเหนือจากสารหล่อลื่นแล้ว วัสดุที่ใช้ทำเฟืองตัวหนอนและเฟืองล้อต้องปลอดสารพิษ ไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ และทนต่อกรดในอาหาร (กรดซิตริก กรดอะซิติก กรดแลคติก) และสารเคมีทำความสะอาด (โซดาไฟ กรดเปอร์อะซิติก สารละลายคลอรีน) ที่ใช้ในการล้างทำความสะอาดประจำวัน
หนอน: เหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 หรือเหล็กกล้าคาร์บอนชุบสังกะสี
ล้อ: โลหะบรอนซ์ฟอสฟอรัส CuSn12Ni (ปลอดภัยสำหรับอาหาร ปลอดสารพิษ)
จาระบี: NSF H1 สังเคราะห์ PAG หรือซิลิโคน
ผนึก: ซีลกันน้ำ EPDM, มาตรฐาน IP65
สำหรับ: ตัวเรือนเกียร์แบบปิดมิดชิด ไม่อยู่ในบริเวณที่น้ำกระเด็นโดยตรง เหมาะสำหรับเบเกอรี่ สินค้าแห้ง และการแปรรูปอาหารทั่วไป
หนอน: เหล็กกล้าไร้สนิม AISI 316L
ล้อ: อะลูมิเนียมบรอนซ์ CuAl10Fe5Ni5 (ทนทานต่อสารทำความสะอาดที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบได้ดีเยี่ยม)
จาระบี: NSF H1 ฟลูออโรซิลิโคนชนิดเพิ่มความหนืดด้วย PTFE
ผนึก: ซีลริมฝีปาก PTFE, IP69K (ทนต่อการล้างด้วยน้ำร้อนแรงดันสูงตามมาตรฐาน DIN 31653)
สำหรับ: เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์นม อาหารทะเล — พื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูงตามระบบ HACCP ซึ่งต้องล้างทำความสะอาดด้วยสารกัดกร่อนทุกวัน
โรงงานผลิตกิมจิแห่งหนึ่งในเกาหลีได้สั่งซื้อเครื่องผสมแบบใบพัดขนาด 200 ลิตรจำนวน 3 เครื่อง สำหรับผสมเครื่องปรุงรส ชุดเฟืองตัวหนอนถูกกำหนดให้เป็นเกรดอุตสาหกรรมมาตรฐาน คือ เฟืองตัวหนอนทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน ใช้จาระบี EP ชนิดแร่ ล้อทำจากทองแดงฟอสฟอรัส และซีลยางไนไตรล์ ข้อกำหนดดังกล่าวมีความเหมาะสมทางกล (แรงบิดและอัตราส่วนตรงกับภาระความหนืด) ภายใน 4 เดือน เครื่องผสม 2 ใน 3 เครื่องเกิดการรั่วซึมของจาระบีที่ซีลเพลาส่งกำลัง เนื่องจากการล้างด้วยน้ำร้อนทุกวันที่อุณหภูมิ 65 องศาเซลเซียส ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 2 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ซีลยางไนไตรล์เสื่อมสภาพ จาระบีที่รั่วซึมไปสัมผัสกับเครื่องปรุงรสกิมจิระหว่างการผลิต ทำให้ต้องเรียกคืนสินค้าและตรวจสอบความปลอดภัยของอาหาร ค่าใช้จ่ายในการเรียกคืนเกิน 85,000 ดอลลาร์สหรัฐ สาเหตุหลักไม่ได้อยู่ที่ประสิทธิภาพทางกลของชุดเฟืองตัวหนอน แต่เป็นข้อกำหนดของซีลและสารหล่อลื่น ข้อกำหนดในการเปลี่ยน: เฟืองตัวหนอน AISI 304 ล้อทองแดงฟอสฟอรัส (ไม่เปลี่ยนแปลง) จาระบีซิลิโคน NSF H1 ซีล EPDM ที่ทนต่อการล้างด้วยสารกัดกร่อน ต้นทุนเพิ่มขึ้น 62 ดอลลาร์สหรัฐต่อคู่ (จาก 180 ดอลลาร์สหรัฐเป็น 242 ดอลลาร์สหรัฐ) การเพิ่มต้นทุน 62 ดอลลาร์สหรัฐต่อคู่จำนวน 3 คู่ รวมเป็น 186 ดอลลาร์สหรัฐ จะช่วยป้องกันการเรียกคืนสินค้ามูลค่า 85,000 ดอลลาร์สหรัฐได้ บทเรียน: ในอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร ข้อกำหนดเกี่ยวกับซีลและสารหล่อลื่นไม่ใช่สิ่งที่ "ควรมี" แต่เป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหารที่มีผลกระทบทางการเงินในระดับการเรียกคืนสินค้า
ข้อกำหนดเฉพาะของชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสมอาหาร 3 ชนิด
กรณีที่ 1 — โรงงานผลิตกิมจิเกาหลี: เครื่องผสมแบบใบพัดขนาด 200 ลิตร สภาพแวดล้อมที่มีการล้างด้วยสารกัดกร่อน
ผู้ผลิตกิมจิชาวเกาหลีระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสมแบบใบพัดขนาด 200 ลิตร จำนวน 3 เครื่อง สำหรับผสมเครื่องปรุงรส (พริกป่นเกาหลี กระเทียม ขิง น้ำปลา — ความหนืดประมาณ 15 Pa·s) ความเร็วรอบของใบพัด: 40 รอบต่อนาที ค่าตัวประกอบทางเรขาคณิตของใบพัด k = 1.8 (แบบใบพัด) แรงบิดหนืด T_viscous = 1.8 × 15 × 200 × 40 = 216,000 N·mm = 216 N·m ค่า K_start = 2.0 (เครื่องปรุงรสเย็นจะเหนียวกว่า) ค่า SF = 1.5 แรงบิดที่ต้องการ T_required = 216 × 2.0 × 1.5 = 648 N·m มอเตอร์: 5.5 กิโลวัตต์, 1,450 รอบต่อนาที อัตราส่วน: 36:1 ชุดเฟืองตัวหนอน (ข้อมูลจำเพาะที่แก้ไขหลังการเรียกคืน): แบบสตาร์ทเดี่ยว โมดูล 5 ระยะห่างศูนย์กลาง 125 มม. ตัวหนอน AISI 304 เจียรละเอียด Ra 0.6 µm ล้อทองแดงฟอสฟอรัส CuSn12Ni จาระบี: จาระบีซิลิโคน NSF H1 ซีล EPDM มาตรฐาน IP65 แรงบิดที่กำหนด: 820 N·m — มีระยะเผื่อที่เพียงพอเหนือ 648 N·m การล้างทำความสะอาดประจำวัน: 65 องศาเซลเซียส สารละลาย NaOH 2 เปอร์เซ็นต์ แรงดัน 30 บาร์ ซีล EPDM ใช้งานได้ 2.5 ปี ก่อนการเปลี่ยนตามกำหนด (เทียบกับ 4 เดือนสำหรับไนไตรล์) ราคาต่อคู่: 242 ดอลลาร์สหรัฐ การผลิตต่อปี: กิมจิ 2,400 ตัน — ชุดเฟืองตัวหนอนราคา 242 ดอลลาร์สหรัฐ สามารถปกป้องผลิตภัณฑ์ได้ครั้งละ 15,000 ถึง 25,000 ดอลลาร์สหรัฐ
กรณีที่ 2 — ผู้ผลิตโมจิชาวญี่ปุ่น: เครื่องนวดแป้งขนาด 100 ลิตร ความหนืดสูงมาก ความท้าทายด้านความร้อน
ผู้ผลิตวากาชิ (ขนมหวานแบบดั้งเดิมของญี่ปุ่น) รายหนึ่งได้ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องนวดแป้งแบบใช้ความร้อนขนาด 100 ลิตร ที่ใช้ผลิตโมจิ (ขนมข้าวเหนียวบด – ความหนืด 100 ถึง 200+ Pa·s ที่อุณหภูมิการผสม 60 ถึง 80 องศาเซลเซียส) นี่เป็นหนึ่งในงานผสมอาหารที่ต้องการประสิทธิภาพสูงที่สุด: ความหนืดสูงมากควบคู่กับอุณหภูมิสูง ความเร็วรอบของตัวกวน: 25 รอบต่อนาที (ช้าเพื่อป้องกันโครงสร้างโมจิฉีกขาด) k = 2.2 (เครื่องนวดแบบใบมีดซิกมา) T_viscous ที่ µ = 150 Pa·s: 2.2 × 150 × 100 × 25 = 825,000 N·mm = 825 N·m K_start = 2.5 (มวลโมจิเย็นเกือบเป็นของแข็ง) SF = 2.0 (ระยะขอบความหนืดสูงมาก) T_required = 825 × 2.5 × 2.0 = 4,125 N·m ซึ่งเกินขีดความสามารถของเฟืองตัวหนอนคู่เดียวที่ระยะห่างศูนย์กลางมาตรฐาน — แก้ไขได้ด้วยเฟืองตัวหนอนคู่ที่มีระยะห่างศูนย์กลาง 250 มม. ซึ่งรับแรงบิดได้ 4,500 N·m มอเตอร์: 11 kW อัตราส่วน: 58:1 เฟืองตัวหนอน: สแตนเลส AISI 316L (ทนต่อกรดจากข้าวโมจิโกะ) ล้อ: บรอนซ์ฟอสฟอรัสหล่อแบบเหวี่ยง (ทนต่อแรงกระแทกสำหรับแรงบิดกระชากขณะสตาร์ทเย็น) หล่อลื่นด้วยน้ำมันสังเคราะห์ NSF H1 PAG — ใช้น้ำมันแทนจาระบีเพราะอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ 80 องศาเซลเซียสจะแผ่ความร้อนเข้าไปในตัวเรือนเฟือง ทำให้อุณหภูมิของตัวเรือนสูงขึ้นถึง 65 ถึง 75 องศาเซลเซียสอย่างต่อเนื่อง เรียกดู เฟืองตัวหนอนลดเกียร์เกรดอาหาร ตัวเลือกสำหรับการใช้งานในกระบวนการแปรรูปอาหารที่มีความหนืดสูง
กรณีที่ 3 — โรงงานผลิตบะหมี่เวียดนาม: เครื่องผสมแป้งขนาด 300 ลิตร ราคาประหยัด ผลิตได้ปริมาณมาก
ผู้ผลิตบะหมี่กึ่งสำเร็จรูปชาวเวียดนามระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสมแป้งแบบเกลียวขนาด 300 ลิตรจำนวน 8 เครื่องที่เหมือนกันทุกประการ เพื่อผลิตแป้งบะหมี่สาลีอย่างต่อเนื่องตลอดสองกะ ความหนืดของแป้ง: 30 ถึง 50 Pa·s ความเร็วรอบของตัวกวน: 60 รอบต่อนาที k = 1.5 (ตะขอเกลียว) T_viscous ที่ µ = 40 Pa·s (ช่วงกลาง): 1.5 × 40 × 300 × 60 = 1,080,000 N·mm = 1,080 N·m K_start = 1.8 (ส่วนผสมแป้งกับน้ำมีความเหนียวน้อยกว่าแป้งบริสุทธิ์เมื่อเริ่มต้น) SF = 1.5 T_required = 1,080 × 1.8 × 1.5 = 2,916 N·m มอเตอร์: 15 kW อัตราส่วน: 24:1 ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบสตาร์ทเดี่ยว โมดูล 8 ระยะห่างศูนย์กลาง 200 มม. พิกัด 3,200 นิวตันเมตร วัสดุ: เฟืองตัวหนอนเหล็กกล้าคาร์บอนชุบสังกะสี (ราคาประหยัด) ล้อทองแดงฟอสฟอรัส จาระบี: ลิเธียมคอมเพล็กซ์ NSF H1 ซีล: EPDM, IP65 การเลือกใช้เหล็กชุบสังกะสี (แทนที่จะเป็นสแตนเลส) นั้นเหมาะสม เนื่องจากตัวเรือนเครื่องผสมปิดสนิท ไม่มีบริเวณที่อาหารกระเด็นโดยตรง และการล้างทำความสะอาดใช้น้ำอุ่นเท่านั้น (ไม่มีสารเคมีกัดกร่อน — สายการผลิตบะหมี่แห้งไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนทางชีวภาพที่ต้องใช้สารกัดกร่อนในการทำความสะอาด) ราคาต่อคู่: 165 ดอลลาร์สหรัฐ ราคาสั่งซื้อจำนวนมากสำหรับ 8 หน่วย: หน่วยละ 148 ดอลลาร์สหรัฐ ผลผลิตต่อปีต่อเครื่องผสม: 4,800 ตันของแป้งบะหมี่ — ต้นทุนของชุดเฟืองตัวหนอนคิดเป็นน้อยกว่า 0.003 เปอร์เซ็นต์ของมูลค่าผลิตภัณฑ์ที่ผ่านเครื่องผสม
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: สารหล่อลื่น NSF H1 เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชุดเฟืองตัวหนอนทุกคู่ในเครื่องผสมอาหารหรือไม่?
ต้องใช้สารหล่อลื่น NSF H1 เมื่อสารหล่อลื่นมีทางสัมผัสกับอาหารไม่ว่าทางใดก็ตาม แม้กระทั่งการรั่วซึมของซีลตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร หากตัวเรือนเฟืองตัวหนอนถูกปิดสนิทภายในโครงเครื่องผสมโดยไม่มีทางตรงหรือทางอ้อมระหว่างตัวเรือนเฟืองกับบริเวณที่สัมผัสกับอาหาร (ตรวจสอบแล้วโดยการประเมินความเสี่ยง HACCP) สารหล่อลื่น NSF H2 (ไม่สัมผัสกับอาหาร) อาจเป็นที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม ผู้ตรวจสอบความปลอดภัยด้านอาหารและผู้ผลิตอาหารรายใหญ่ส่วนใหญ่กำหนดให้ใช้สารหล่อลื่น NSF H1 ในพื้นที่การผลิตทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงสถานะการปิดล้อม เนื่องจากความเสี่ยงของการรั่วซึมของซีลที่ทำให้เกิดทางสัมผัสที่ไม่คาดคิดนั้นถือว่ายอมรับไม่ได้เมื่อเทียบกับความแตกต่างของต้นทุน จาระบี NSF H1 มีราคาสูงกว่าจาระบีอุตสาหกรรมมาตรฐานประมาณ 2 ถึง 4 เท่าต่อกิโลกรัม แต่ปริมาณต่อคู่เฟืองตัวหนอน (50 ถึง 200 กรัม) ทำให้ความแตกต่างของต้นทุนโดยรวมนั้นน้อยมาก โดยทั่วไปอยู่ที่ 3 ถึง 8 ดอลลาร์สหรัฐต่อการเติมหนึ่งคู่
ถาม: การล้างทำความสะอาดทุกวันส่งผลต่ออายุการใช้งานของชุดเฟืองตัวหนอนอย่างไร?
การล้างด้วยแรงดันสูงทุกวัน (30 ถึง 80 บาร์, 60 ถึง 85 องศาเซลเซียส มักใช้สารละลายกัดกร่อนหรือคลอรีน) ทำให้ซีลของเรือนเกียร์รับแรงมากกว่าฟันเกียร์มาก ซีลไนไตรล์มาตรฐานจะแตกและสูญเสียความยืดหยุ่นหลังจากล้างด้วยสารละลายกัดกร่อนทุกวันเป็นเวลา 6 ถึง 12 เดือน ซีล EPDM ทนต่อสารละลายกัดกร่อนได้ 2 ถึง 3 ปี ซีล PTFE ทนต่อสารทำความสะอาดอาหารเกือบทุกชนิดได้โดยไม่มีกำหนด แต่ให้ประสิทธิภาพการซีลที่ด้อยกว่า แนวทางที่แนะนำ: ซีล EPDM ควรเปลี่ยนทุก 2 ปีสำหรับการล้างแบบมาตรฐาน ซีล PTFE สำหรับการล้างที่มีความเข้มข้นสูง (เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์นม) พร้อมตรวจสอบด้วยสายตาเป็นประจำทุกปี ควรจัดสรรงบประมาณสำหรับการเปลี่ยนซีลเป็นค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาตามกำหนด — ซึ่งถูกกว่าผลที่ตามมาจากการที่ซีลชำรุดทำให้ไขมันเข้าไปในบริเวณอาหารมาก
ถาม: เฟืองตัวหนอนคู่ในเครื่องผสมอาหารสามารถใช้ล้อพลาสติกเพื่อลดเสียงรบกวนได้หรือไม่?
ล้อพลาสติก (MC Nylon, POM) ใช้ในเครื่องผสมอาหารขนาดเล็ก (เครื่องผสมเบเกอรี่แบบตั้งโต๊ะ เครื่องปั่นซอสขนาดไม่เกิน 50 ลิตร) ที่แรงบิดต่ำกว่า 30 N·m และระดับเสียงเป็นสิ่งสำคัญ (เช่น ร้านอาหารแบบครัวเปิด) สำหรับเครื่องผสมอาหารอุตสาหกรรมขนาดมากกว่า 50 ลิตร แรงบิดที่ต้องการมักจะเกินความสามารถในการรับน้ำหนักของล้อพลาสติก — แป้งขนมปังที่แรงบิด 300+ N·m จะทำให้ฟันพลาสติกแตกภายในไม่กี่นาที ดังนั้นเครื่องผสมอาหารอุตสาหกรรมจึงใช้ล้อบรอนซ์ฟอสฟอรัสหรือบรอนซ์อะลูมิเนียมเท่านั้น ระดับเสียงที่เพิ่มขึ้น (บรอนซ์ดังกว่าพลาสติก 8 ถึง 12 dB) เป็นที่ยอมรับได้ในสภาพแวดล้อมโรงงานที่มีเสียงรบกวนจากอุปกรณ์การผลิตอื่นๆ อยู่ที่ 70 ถึง 85 dB(A)
ถาม: ฉันจะประมาณค่าความหนืดของผลิตภัณฑ์อาหารที่ฉันไม่เคยผสมมาก่อนได้อย่างไร?
ฐานข้อมูลความหนืดของอาหารที่เผยแพร่ (เช่น “Rheological Methods in Food Process Engineering” ของ Steffe) ให้ค่าอ้างอิงสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารทั่วไป สำหรับการประมาณค่าอย่างรวดเร็วและเป็นประโยชน์: ถ้าผลิตภัณฑ์ไหลได้อย่างอิสระเหมือนน้ำ ความหนืดจะต่ำกว่า 1 Pa·s ถ้าไหลช้าเหมือนน้ำผึ้ง ความหนืดจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 10 Pa·s ถ้าคงรูปได้ชั่วครู่เหมือนมายองเนส ความหนืดจะอยู่ระหว่าง 10 ถึง 50 Pa·s ถ้าคงรูปได้นานเหมือนแป้งขนมปังแข็งหรือโมจิ ความหนืดจะอยู่ระหว่าง 50 ถึง 200+ Pa·s โปรดทราบว่าผลิตภัณฑ์อาหารส่วนใหญ่ไม่ใช่ของนิวตัน (ความหนืดเปลี่ยนแปลงตามอัตราการเฉือน) ดังนั้น “ความหนืด” ที่ใช้ในเครื่องคำนวณแรงบิดคือความหนืดปรากฏที่อัตราการเฉือนของเครื่องกวน ไม่ใช่ตัวเลขคงที่ตัวเดียว สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง ควรวัดความหนืดของผลิตภัณฑ์ด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนที่ความเร็วรอบของเครื่องกวนเป้าหมายก่อนที่จะสรุปข้อกำหนดของชุดเฟืองตัวหนอน
ถาม: อายุการใช้งานโดยทั่วไปของชุดเฟืองตัวหนอนในเครื่องผสมอาหารคือเท่าไร?
เครื่องผสมอาหารโดยทั่วไปทำงานวันละ 4 ถึง 10 ชั่วโมง ด้วยรอบการผสมแบบไม่ต่อเนื่อง (10 ถึง 20 นาทีต่อชุด 10 ถึง 30 ชุดต่อวัน) ที่ 2,000 ถึง 3,500 ชั่วโมงต่อปี ล้อบรอนซ์ของชุดเฟืองตัวหนอนที่มีคุณสมบัติเหมาะสม จะมีอายุการใช้งาน 4 ถึง 8 ปี ก่อนที่การสึกหรอจะเริ่มขึ้นจนต้องเปลี่ยน ส่วนเฟืองตัวหนอนเหล็ก (สแตนเลสหรือชุบ) จะมีอายุการใช้งาน 10 ถึง 15 ปีขึ้นไป ปัจจัยที่จำกัดอายุการใช้งานในการใช้งานด้านอาหารมักเป็นการเสื่อมสภาพของซีลจากการล้างทำความสะอาดมากกว่าการสึกหรอของฟันเฟือง — ซีลอาจต้องเปลี่ยนทุก 2 ถึง 3 ปี ในขณะที่ฟันเฟืองยังอยู่ในสภาพดี การวางแผนการเปลี่ยนซีลเป็นส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาตามปกติจะช่วยยืดอายุการใช้งานของชุดเฟืองตัวหนอนทั้งหมดได้
เฟืองตัวหนอนในเครื่องผสมอาหารและเครื่องนวดแป้งทำงานภายใต้สภาวะที่ต้องการแรงทางกลสูงมาก (แรงหนืด 100 ถึง 3,000+ N·m) และต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหารอย่างเคร่งครัด (สารหล่อลื่น NSF H1 วัสดุที่ปลอดภัยสำหรับอาหาร ซีลกันการล้าง) เครื่องคำนวณแรงหนืด — T = k × µ × V × n — แปลงความหนืดของผลิตภัณฑ์ ปริมาตรของเครื่องผสม และความเร็วของเครื่องกวน ไปเป็นแรงบิดที่ต้องการ ทำให้ช่องว่างระหว่างข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์จากนักเทคโนโลยีอาหารและค่าแรงบิดที่วิศวกรเฟืองกำหนดนั้นสอดคล้องกัน ข้อกำหนดเกี่ยวกับวัสดุและสารหล่อลื่นที่ใช้กับอาหารไม่ใช่สิ่งที่จะเลือกเพิ่มได้ แต่เป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอาหารที่มีผลกระทบทางการเงินอย่างร้ายแรงหากละเลย ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นสำหรับข้อกำหนดที่ใช้กับอาหาร (โดยทั่วไปสูงกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรม 30 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์) นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับมูลค่าของผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านเครื่องผสมและต้นทุนของการเรียกคืนสินค้าเนื่องจากการปนเปื้อน
สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อาหารที่ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสม ฝ่ายวิศวกรรมของเราจะทำการคำนวณภาระหนืดและจับคู่ผลลัพธ์กับชุดวัสดุเกรดอาหารที่ถูกต้อง แคตตาล็อกมาตรฐาน ชุดเฟืองตัวหนอนเกรดอาหาร จัดส่งโดยใช้จาระบี NSF H1, เฟืองตัวหนอนสแตนเลสหรือชุบสังกะสี และชุดซีล EPDM สำหรับระยะห่างศูนย์กลาง 50 ถึง 250 มม. ส่ง ข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ขับเคลื่อนเครื่องผสมอาหาร โดยพิจารณาจากประเภทผลิตภัณฑ์ ปริมาตรของเครื่องผสม ความเร็วของเครื่องกวน และรูปแบบการล้างทำความสะอาด
กำลังระบุคู่เฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องผสมอาหารหรือเครื่องนวดแป้งอยู่ใช่ไหม?
โปรดระบุประเภทผลิตภัณฑ์ (หรือค่าความหนืดโดยประมาณ), ปริมาตรของเครื่องผสม, ความเร็วและประเภทของเครื่องกวน, สารเคมีที่ใช้ในการล้าง และมาตรฐานความปลอดภัยด้านอาหาร (HACCP, FDA, EU) เราจะคำนวณแรงบิดที่เกิดจากความหนืดและแนะนำขนาดโครงสร้าง วัสดุ และสารหล่อลื่นเกรดอาหารที่เหมาะสมให้คุณ
บรรณาธิการ: Cxm
