Elección de bombas en la elaboración de chocolate y productos de confitería: Bombas de lóbulo/Pistón circunferencial frente a Bombas de engranaje interno

A diferencia de los procesadores de alimentos que utilizan principalmente bombas centrífugas, los procesadores de chocolate y confitería tienen dos preferencias principales para la manipulación de licores viscosos, chocolates, azúcares y otros líquidos de confitería: Bombas de lóbulo giratorio / pistón circunferencial y Bombas de engranaje interno. Estas bombas de desplazamiento positivo se eligen por su:

1. Velocidad lenta y bajo cizallamiento que evita la separación de la manteca de cacao de los sólidos de chocolate
2. Caudal proporcional a la velocidad, lo que permite controlar fácilmente el caudal con Distribuidor de frecuencia variable (VFD).
3. Capacidad para manejar una amplia gama de viscosidades, desde mantecas de cacao <33 cSt hasta chocolates oscuros o con leche >25.000 cSt, lo que permite a una instalación estandarizar sólo dos o tres tamaños de bomba en todo el proceso, simplificando el mantenimiento y reduciendo el inventario de repuestos. 

Pero, ¿cuál es mejor? Depende de la aplicación, así como de la experiencia y las preferencias de los ingenieros de procesos y los responsables de mantenimiento, pero ambos tienen su lugar, con frecuencia en diferentes ubicaciones de la misma instalación de procesamiento.

Bombas higiénicas de lóbulos y pistones circunferenciales

Las bombas higiénicas de pistón lobular y circunferencial se utilizan cuando se requiere facilidad de limpieza y resistencia a la corrosión. Estas bombas de acero inoxidable se utilizan cuando las tuberías se limpian periódicamente in situ, tanto para resistir la corrosión de los productos químicos de limpieza como para permitir una limpieza completa en el menor tiempo posible. Una caja de engranajes interna lubricada con aceite contiene dos engranajes de sincronización, uno en el eje impulsor y otro en el eje impulsado, que sincronizan la posición de los rotores para que nunca entren en contacto entre sí.

Se utilizan con líquidos que pueden desarrollar patógenos, como productos lácteos (leche o nata) y azúcares y jarabes líquidos, así como productos de chocolate con leche y jarabe de chocolate que contengan esos ingredientes. También se prefieren las bombas de acero inoxidable para el chocolate blanco porque es posible que las bombas y tuberías de hierro se oxiden lo suficiente como para colorear el chocolate, aunque tanto las bombas de lóbulo/Pistón circunferencial como las de engranajes están disponibles en acero inoxidable. Las bombas lóbulo/pistón circunferencial son más susceptibles a la abrasión que las bombas de engranajes, por lo que se utilizan sobre todo en aplicaciones aguas abajo del chocolate, como la descarga desde la refinadora o la concha a los tanques de almacenamiento o a los depositantes, panners o enrobers, porque en ese punto la abrasividad del chocolate se ha minimizado y no causará un desgaste excesivo en los rotores de acero inoxidable (lóbulos o pistones circunferenciales).

Una segunda razón por la que se utilizan en aplicaciones anteriores como la pasta de cacao y el licor de chocolate es que las bombas de engranajes con rotores de acero o hierro dúctil de alta resistencia y casquillos de fundición endurecida son capaces de manejar estos productos tan abrasivos con un desgaste mínimo, mientras que las bombas de lóbulo/pistón circunferencial de acero inoxidable se desgastan más rápidamente, lo que requiere un mantenimiento más frecuente. Otra ventaja es que el hierro o el acero que se desgasta de una bomba de engranajes se elimina mediante separadores magnéticos sin desperdiciar producto, mientras que para detectar fragmentos de acero inoxidable con un detector de metales es necesario desechar el producto final.

Las bombas de engranajes se utilizan habitualmente para el chocolate negro y la lecitina debido a sus menores costes iniciales y de ciclo de vida. La manteca de cacao, la manteca de cacao equivalente y otros aceites comestibles se manipulan con bombas de engranajes porque el cierre de un solo eje tiene menos probabilidades de fugas que los cierres dobles de las bombas de lóbulos, y esos líquidos son un peligro de resbalón y caída si llegan al suelo. Las bombas de engranajes suelen manipular todos los chocolates en equipos de proceso de fabricantes originales, como fundidores, templadores, recubridores y depositantes, porque a menudo deben montarse en lugares relativamente inaccesibles del equipo. Dado que utilizan grasa alimentaria H1 para la lubricación en lugar de aceite como las bombas de lóbulos, el mantenimiento preventivo es más sencillo y el montaje puede realizarse en configuraciones horizontales o verticales.

Las Bombas de engranaje interno deben, como mínimo, estar construidas con materiales aprobados para el contacto con alimentos (las bombas de chocolate Viking se ajustan a la norma EC1935 para el contacto con alimentos), pero no son higiénicas, como en el caso de poder limpiarse completamente en sitio. Esto no es necesario para ninguno de los líquidos descritos anteriormente, porque sus sistemas nunca se limpian con agua o productos químicos de limpieza, que sólo contaminarían el chocolate. Generalmente, las bombas de engranajes de hierro se encuentran donde las tuberías, válvulas y accesorios también son de hierro. Donde las tuberías pasan a ser de acero inoxidable es donde suelen encontrarse las bombas lobulares o pistón circunferencial (o bombas de engranajes internas de acero inoxidable).

El desgaste abrasivo de estos cojinetes conduce al fallo, y el doble de cojinetes conduce a un fallo más rápido y a un mayor mantenimiento. Las bombas helicoidales de husillo son similares a las bombas lobulares en que se ofrecen en diseño higiénico y tienen dos sellos en el eje. Son famosas por su capacidad de funcionar a baja velocidad con líquidos viscosos y a alta velocidad para actuar como bomba CIP (Limpieza en sitio) en aplicaciones lácteas, lo que elimina la necesidad de una bomba CIP centrífuga independiente. El principal problema es que la bomba de tornillo debe funcionar sólo con un VFD (Distribuidor de frecuencia variable) sin reductor de engranajes para permitir tanto altas velocidades para Limpieza en sitio como velocidades muy bajas para procesamiento. Esto requiere sobredimensionar enormemente el motor y los kW del VFD para que funcione a frecuencias muy bajas sin sobrecalentarse, lo que se traduce en bajos rendimientos y mayores costes de ciclo vital que las bombas de lóbulo, que siempre utilizan un reductor de engranajes (y pueden utilizar un VFD del tamaño adecuado). Las bombas helicoidales de husillo pueden ser adecuadas para líquidos de baja viscosidad y potencial patógeno, como la leche, donde pueden funcionar a altas velocidades y no es necesario sobredimensionar el equipo de accionamiento.

En resumen…

… Algunas instalaciones optarán por utilizar casi todas bombas de engranajes y otras por utilizar casi todas bombas de lóbulos o pistón circunferencial por la homogeneidad de las piezas, y cualquiera de las dos es aceptable, pero la regla general es "Líquidos con potencial patógeno": Bombas de lóbulos/Pistón circunferencial. Todo lo demás: Bombas de engranajes" proporciona un modelo para un procesamiento rentable y fiable.

Para entender mejor cómo funciona cada una de estas bombas, vea estos breves vídeos: