食品生产线上产品传输的方式多种多样,振动、真空、气动、牵引、倾斜、管道。带式传送系统一直都不是首选。无论选择什么类型的传送带,必须配备动力源。这可能是最容易破坏卫生、牵引或产品完整性的一部分。
传送带通常和产品一起运动,食品公司有两个选择:齿轮马达或滚筒马达。这两种类型各有优缺点,工程师和工厂运行专家通常各有青睐。
滚筒马达很少应用在完成包装的成品的传输环节,但在加工和原料传输领域,滚筒马达是一项主流技术。出于卫生考虑,齿轮马达渐渐淡出市场,但并不是所有的生产商都相信滚筒马达能解决所有食品安全问题。
除了移动部件,滚筒内部还有润滑油,这一点让人担忧。“没有不会发生泄漏润滑油的可能,只是时间早晚而已。”Dynamic Conveyor公司工程经理Paul Kuharevicz说。必须采用食品级润滑油,径向轴密封件有利于降低泄漏几率。维护人员有机会在发生严重故障前作出应对。然而,潜在的污染和产品受损风险仍然让一些食品专家在滚筒马达前犹疑不决。
另一个局限性是功率。食品级不锈钢滚筒马达的功率很有限,通常最高为1hp,不能进行长距离大负荷的传送。将所有的驱动部件放在单个装置内的弱点显而易见:如果曲轴受损,需要替换整个组件,Kuharevicz说。
据说,滚筒马达的优势远远不止在卫生设计。意大利Parma大学学者调研了一套由Interroll调试的设备。调研结果发现,这套设备易于安装和维护,可以容纳在有限的空间中。尽管并不是所有应用都对能效表现有要求,但这套滚筒马达的能源效率远远优于齿轮马达。专家总结道,滚筒马达不存在润滑油泄漏的风险,卫生优势明显。可清洗的功能消除了交叉污染几率,减少土壤堆积,这些也是滚筒马达的优势。
研究人员认为齿轮马达在某些应用中的噪音更低,然而滚筒马达类型比较多,这种比较也可能取决于他们用来比较的滚筒马达的类型。Interroll公司滚筒马达产品工程师Steven Olszanowski认为,公司最新的同步滚筒马达采用伺服驱动,迅速加速没有过热。此外,曲轴上安装了泄漏探测器,在任何密封故障发生前提供预警。
Dynamic Conveyor最近将所有Van der Graaf装置上的马达的标准配置改为滚筒马达,当然,食品行业的客户还是可以要求配置齿轮驱动。Interroll同时提供齿轮和滚筒马达,但鼓励食品行业采用滚筒马达。
高速运输
保护产品免受周围环境影响是另一个关注点。当Malt-OMeal为Asheboro谷物工厂做调试时发现,放置在传送带上的特定不锈钢材料的外罩长度超于普通规格,这些外罩将带着产品通过加工区域。
气动传动系统提供更好的环境保护,因为可以完全封住产品。但缺点在于仍存在对产品产生潜在损害的风险。例如:密相真空输送机每分钟可以移动颗粒4000-6000英尺,Volkmann公司总裁Nick Hayes指出。听上去并不算什么,但其实大致相当于每小时60英里。当颗粒到达弯道时,冲击相当大。
“关键就是速度。” Hayes说。“如果你有足够的速度,你可以捡起任何东西。面临的挑战是,你总是有转弯,当材料到达弯道,颗粒撞到墙壁上发生反弹,就可能会受到损害。如果你减慢速度,较重的颗粒下降到管道底部,通道减少会造成隔断。
如果不追求产品外观,颗粒损伤就不会成为问题。不幸的是,人们就好象靠眼睛吃东西,糖果涂层巧克力和冷冻干燥咖啡如果存在裂缝或碎片,就不会通过质量检查。
有时候不一定能够调整颗粒移动的速度。“如果选择真空输送,你只能有一种压力来传递产品,控制喂料压力能够最大程度上减少产品损伤。” Hayes说。正排量泵适用于面粉等原材料,但如果是接近成品状态,推荐使用采用多喷嘴泵,能够提供接近完全真空的压力。
除了泵的选择外,气动系统的工程师还利用过滤器和各种“能量吸收技术”减少产品损坏。但是,在速度和力度间取得平衡是永恒的挑战。他说:“传输任何一种产品都需要经过测试。”
张力的释放
螺旋输送机用于食品生产的多个环节,从面包冷却器到家禽冰柜。这种输送机依靠的是中间的滚筒和皮带之间摩擦所产生的张力,通过螺旋推动输送机。
“你所依赖的就是摩擦力。” Intralox美国公司全球螺旋产品经理Achraf Elhassouni说,“摩擦是一个巨大的变量,你无法控制。”加载时的变化和油积聚等因素都会引起皮带打滑,并导致性能问题。
为了解决摩擦力问题,Intralox设计了一款带旋齿螺旋的皮带。这些旋齿啮合在滚筒上的链轮中,无论负载如何都能够始终保持一致的皮带张力。
据Elhassouni估计, 自从5年前推出这个设计以来,Intralox已经加装了300台摩擦传动的机械传动系统。马铃薯加工商特别喜欢这种没有摩擦力的皮带,其中一个原因是螺旋速冻设备上传送的薯条或高价值马铃薯产品都会积聚非反式脂肪油。这种油凝结起来就像胶水一样黏稠。加工商必须将螺旋结构拆卸下来,用热水和机械方式清洗干净。如果马铃薯加工目标为连续三周生产,非计划停机时间清洗令人无法接受。
类似的问题也困扰着大多数使用螺旋式制冷机的加工商。油、糖及其它成分在被喷涂到产品的同时也会喷洒到几乎所有的运动部件。
Intralox将自己的这套系统命名为DirectDrive直接驱动。第一套DirectDrive被安装在加拿大面包的Trillium bakery工厂。皮带振动足以引起面团移动和粘连,面团离开螺旋时如何调整位置,从而准确进入切片和包装装置成为头疼的问题。正向皮带啮合解决了这个问题。
需要传送的产品种类繁多,没有一种驱动选择能够满足所有的应用需求。种类多,产生的问题也很多,比如:可靠性、产量、可清洁度及卫生设计。唯一不变的是需要开发新的解决方案,解决这些不可避免的问题。