Электродвигатель пищевого смесительного бака: консистенция продукта и частота вращения мешалки

В пищевом смесительном баке мощность двигателя определяют две величины: консистенция (вязкость) продукта и частота вращения вала мешалки; двигатель, выбранный без учёта обеих, либо не справляется при загустевании продукта, либо оказывается неоправданно большим. Для водянистого сиропа достаточно небольшой быстро вращающейся пропеллерной мешалки, а большой якорной мешалке, медленно вращающейся в сливках, карамели или фруктовой начинке, нужен гораздо больший момент. В этой статье мы объясняем, как консистенция и частота вращения отражаются на выборе двигателя и редуктора.

Тип мешалки и диапазон частоты вращения

Мешалки баков изготавливают с разной геометрией в зависимости от текучести продукта, и каждая работает в своём диапазоне частоты вращения вала:

• Пропеллерная мешалка и турбина с наклонными лопастями: применяются для продуктов, текущих как вода (сироп, рассол, сок, молоко). Вращаются со сравнительно высокой частотой и создают осевой поток в баке. В некоторых небольших баках двигатель подключают напрямую, без редуктора.
• Дисковая турбина и диспергирующая головка: используются там, где нужен сдвиг, — для растворения порошков, приготовления эмульсий; могут кратковременно работать на высокой частоте.
• Якорная мешалка со скребками: вращается, счищая стенку бака, в густых продуктах — сливках, пудинге, джеме, карамели, шоколадной начинке. Частота вращения вала низкая, потребность в моменте высокая.
• Ленточная (спиральная) мешалка: перемещает продукт вверх и вниз в очень густых продуктах тестообразной или пастообразной консистенции; это группа с самыми низкими частотами вращения и самым высоким моментом.

Тип важен потому, что частота вращения мешалки определяет качество обработки продукта. В густом продукте рост частоты не улучшает однородность; он может разрушить структуру продукта, вовлечь воздух и быстро увеличить нагрузку двигателя.

Как меняются мощность и момент с ростом густоты?

Мощность перемешивания растёт примерно пропорционально кубу частоты вращения вала и примерно пятой степени диаметра лопастей; плотность и консистенция продукта выступают множителями в этой зависимости. В маловязком турбулентном потоке мощность во многом зависит от плотности. С ростом вязкости поток замедляется, продукт создаёт сопротивление перед лопастью, и требуемая мощность при той же частоте заметно возрастает.

Практическое следствие — два правила:

• Густому продукту нужны низкая частота и высокий момент. Чтобы отдать ту же мощность при меньшей частоте вала, передаточное число редуктора растёт, а выходной момент редуктора увеличивается. Даже если мощность двигателя не меняется, решающей становится нагрузочная способность редуктора по моменту.
• Консистенция меняется в ходе процесса. При варке джема, уваривании карамели или клейстеризации крахмала продукт вначале текучий, а в конце густой. Двигатель выбирают по самому густому моменту процесса; низкий ток в начале обманчив.

Температура продукта тоже меняет консистенцию: остывающие сливки, шоколад или сахарный сироп густеют. Утренний повторный пуск с продуктом, остывшим в баке за ночь, может стать самым тяжёлым моментом дня для двигателя и редуктора.

Согласование редуктора и частоты вращения двигателя

Частота вращения вала мешалки обычно получается на выходе редуктора. Поскольку передаточное число постоянно, при изменении частоты двигателя частота мешалки меняется в той же пропорции. Поэтому при замене двигателя на существующем баке сохранение числа полюсов обязательно: если вместо двигателя класса 1500 об/мин поставить двигатель класса 1000 об/мин, мешалка замедлится примерно на треть; в обратном случае продукт подвергнется избыточному сдвигу.

В проекте нового бака выбор делают в обратном порядке: сначала задают требуемые частоту вращения и момент мешалки, затем выбирают передаточное число редуктора и число полюсов двигателя. Одинаковую выходную частоту можно получить и с 4-полюсным двигателем и редуктором с большим передаточным числом, и с 6-полюсным двигателем и редуктором с меньшим. При той же мощности 6-полюсный двигатель даёт больший номинальный момент; например, при 5,5 кВт номинальный момент 4-полюсной модели 132S-4 составляет 36 Нм, а 6-полюсной модели 132M2-6 — 54,3 Нм.

Входной фланец IEC и посадку вала между редуктором и двигателем проверяют отдельно. Общие сведения о применении с редукторами приведены на странице электродвигатели для редукторов. Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены можно посмотреть на странице купить электродвигатель.

Преобразователь частоты при меняющейся консистенции

Для продуктов, консистенция которых меняется в ходе процесса, частоту вращения мешалки часто регулируют преобразователем: вначале высокая частота для быстрого смешивания, затем по мере загустевания — низкая. Здесь действует общее положение нашего сайта: наши трёхфазные серии пригодны для регулирования скорости преобразователем частоты; при длительной работе на низкой частоте с полным моментом может потребоваться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается фильтр dv/dt или синус-фильтр; эти условия указываются при заказе.

Перемешивание густого продукта на низкой частоте — это именно случай «полный момент на низкой частоте». Собственный вентилятор двигателя вращается с валом, поэтому охлаждение снижается; при длительном процессе рассматривается независимый вентилятор. Если будет использоваться преобразователь, это обязательно указывают при заказе. Подробности кратко изложены в вопросе об использовании с преобразователем частоты.

Монтаж, среда и граница гигиены

У мешалок баков двигатель обычно стоит с редуктором на крышке бака вертикально, валом вниз. При вертикальном монтаже (V1 и т. п.), в отличие от горизонтально работающего двигателя, подшипники воспринимают и нагрузку вдоль оси вала; монтажное исполнение нужно указать при заказе. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, размер фланца подтверждается при заказе.

Двигатель и редуктор на баке подвергаются воздействию паров продукта и моечной воды. Стандартные модели HEM Motor имеют защиту IP55 и изоляцию класса F; двигатель не должен быть прямой целью мойки под давлением. Если над продуктовой зоной требуется гигиенический двигатель в моющемся корпусе из нержавеющей стали, для этой задачи нужен специальный двигатель; она может выходить за рамки стандартной серии каталога HEM Motor 2026 года, поэтому обратитесь к нам с данными таблички и применения.

Примеры моделей

• 4 кВт 112M-4, алюминий: 4 полюса, номинально 1450 об/мин, IEC 112M, 400/690 В (Δ/Y), номинальный момент 26,3 Нм.
• 5,5 кВт 132S-4, алюминий: 4 полюса, номинально 1460 об/мин, IEC 132S, 400/690 В (Δ/Y), номинальный момент 36 Нм.
• 5,5 кВт 132M2-6, чугун: 6 полюсов, номинально 968 об/мин, IEC 132M, 400/690 В (Δ/Y), номинальный момент 54,3 Нм.

Алюминиевый корпус можно предпочесть для лёгкого приводного блока на крышке бака, чугунный — для тяжёлого перемешивания с вибрацией. Актуальная цена указана на странице каждого продукта.

Гипотетический пример: срабатывание теплового реле в конце варки джема

Этот пример не является реальным применением клиента. Допустим, в баке для джема со скребковой мешалкой двигатель 4 кВт, 4 полюса, вращает мешалку через редуктор. В начале варки ток около 5 А; по мере загустевания продукта он растёт до 8 А, то есть выше номинального тока 7,95 А модели 112M-4, и в последние минуты срабатывает тепловое реле.

• Сначала проверяют, не трутся ли скребки чрезмерно о стенку бака, и состояние масла в редукторе.
• Если механических проблем нет, есть два пути: перейти на следующую мощность двигателя и при необходимости редуктора либо на заключительном этапе снизить частоту преобразователем и ограничить момент.
• Если частоту будут снижать, совместно оценивают длительность заключительного этапа и необходимость независимого вентилятора.

Итог и данные для коммерческого предложения

В пищевом смесительном баке двигатель выбирают вместе с редуктором так, чтобы при требуемой частоте мешалки он давал момент, нужный в самый густой момент процесса; на существующем баке сохраняют число полюсов и передаточное число редуктора. Для предложения пришлите:

• Фото табличек существующих двигателя и редуктора (мощность, частота вращения, передаточное число, выходная частота)
• Объём бака, тип мешалки и перерабатываемые продукты; длительность самого густого этапа
• Монтажное исполнение (вертикально валом вниз, фланцевое и т. п.) и наличие преобразователя
• Среду: пар, мойка, близость к продуктовой зоне

Подходящие модели и актуальные цены смотрите на нашей странице онлайн-продаж. Поделитесь фото таблички, частотой вращения и данными монтажа вашего двигателя через страницу отправки таблички и запросите предложение по подходящей модели. По другим вопросам обращайтесь через нашу страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли поставить 2-полюсный двигатель вместо 4-полюсного, чтобы ускорить мешалку?

Если передаточное число редуктора не меняется, частота мешалки удвоится, а потребная мощность возрастёт многократно. Это перегружает двигатель и редуктор и может разрушить структуру густого продукта; не рекомендуется.

Почему для густых продуктов предпочитают 6-полюсный двигатель?

При той же мощности 6-полюсный двигатель даёт больший номинальный момент, и для той же выходной частоты достаточно меньшего передаточного числа. Выбор делается вместе с редуктором и с учётом потребного момента.

Что делать, если двигатель не запускается в баке с остывшим продуктом?

Сначала продукт нужно снова сделать текучим, подогрев его в баке с рубашкой. Повторные принудительные пуски нагружают двигатель и редуктор; для надёжного решения условия пуска указывают при заказе.

Влияет ли мойка на двигатель, установленный на баке?

Двигатель IP55 защищён от струй воды низкого давления. Не направляйте струю мойки под давлением прямо на двигатель; если в гигиенической зоне нужен моющийся корпус, рассматривается специальный двигатель.