Scelte di pompe nella lavorazione del cioccolato e dei dolciumi: Pompe a lobi/Pistoni circonferenziali vs. pompe a ingranaggi interni

A differenza delle aziende alimentari che utilizzano principalmente pompe centrifughe, le aziende di lavorazione del cioccolato e dei dolciumi hanno due preferenze principali per la movimentazione di liquidi viscosi, cioccolati, zuccheri e altri liquidi di pasticceria: Pompe a lobi rotanti/pistone circonferenziale (PC) e pompe a ingranaggi interni. Queste pompe del tipo a pompaggio volumetrico vengono scelte per le loro caratteristiche:

1. Bassa velocità e basso taglio per evitare la separazione del burro di cacao dai solidi del cioccolato.
2. Portata proporzionale alla velocità, che consente un facile controllo del flusso con le variatore di frequenza (VFD).
3. Capacità di gestire un'ampia gamma di viscosità, dai burri di cacao <33 cSt ai cioccolati fondenti o al latte >25.000 cSt, che consente a un impianto di standardizzare due o tre dimensioni di pompa per tutto il processo, semplificando la manutenzione e riducendo le scorte di ricambi. 

Ma qual è il migliore? Dipende dall'applicazione e dalle esperienze e preferenze degli ingegneri di processo e dei responsabili della manutenzione, ma entrambi hanno il loro posto, spesso in posizioni diverse dello stesso impianto di lavorazione.

Pompe igieniche a lobi e a pistoni circonferenziali

Le pompe igieniche a lobi e a pistoni circonferenziali sono utilizzate quando sono richieste pulizia e resistenza alla corrosione. Queste pompe in acciaio inossidabile sono utilizzate quando le linee sono periodicamente sottoposte a pulizia senza smontaggio, sia per resistere alla corrosione dei prodotti chimici di pulizia, sia per consentire una pulizia completa nel più breve tempo possibile. Un riduttore interno lubrificato a olio contiene due ingranaggi di sincronizzazione, uno sull'albero motore e uno sull'albero condotto, che sincronizzano la posizione dei rotori in modo che non entrino mai in contatto tra loro.

Vengono utilizzate su liquidi potenzialmente in grado di sviluppare agenti patogeni, compresi i prodotti lattiero-caseari (latte o panna) e gli zuccheri e sciroppi liquidi, nonché i prodotti a base di cioccolato al latte e sciroppo di cioccolato che contengono tali ingredienti. Le pompe in acciaio inox sono preferite anche per il cioccolato bianco, perché è possibile che le pompe e le tubazioni in ferro si ossidino a sufficienza per colorare il cioccolato, anche se sia le pompe lobi/pistone circonferenziale che quelle a ingranaggi sono disponibili in acciaio inox. Le pompe a lobi/pistone circonferenziale sono più sensibili all'abrasione rispetto a quelle a ingranaggi, quindi vengono utilizzate soprattutto nelle applicazioni a valle del cioccolato, come lo scarico dalla raffinatrice o dal conchigliaio ai serbatoi di stoccaggio o ai depositi, ai pannellatori o agli sbozzatori, perché a quel punto l'abrasività del cioccolato è stata ridotta al minimo e non causerà un'usura eccessiva dei rotori in acciaio inossidabile (lobi o pistoni circonferenziali).

Un secondo motivo per cui vengono utilizzate in applicazioni a monte, come la massa di cacao e il liquore al cioccolato, è che le pompe a ingranaggi con rotori in acciaio ad alta resistenza o ferro duttile e boccole in ghisa temprata sono in grado di gestire questi prodotti molto abrasivi con un'usura minima, mentre le pompe Lobi/pistone circonferenziale in acciaio inossidabile si usurano più rapidamente, richiedendo una manutenzione più frequente. Un ulteriore vantaggio è che il ferro o l'acciaio consumato da una pompa a ingranaggi viene rimosso dai separatori magnetici senza sprecare alcun prodotto, mentre l'individuazione di frammenti di acciaio inossidabile con un metal detector richiede lo scarto del prodotto finale.

Le pompe a ingranaggi sono comunemente utilizzate per il cioccolato fondente e la lecitina, grazie ai loro costi iniziali e del ciclo di vita più bassi. Il burro di cacao, il burro di cacao equivalente e altri oli commestibili sono gestiti da pompe a ingranaggi perché la tenuta dell'albero singolo ha meno probabilità di perdere rispetto alle tenute doppie delle pompe a lobi, e questi liquidi sono un pericolo di scivolamento e caduta se raggiungono il pavimento. Le pompe a ingranaggi vengono comunemente utilizzate per la movimentazione di tutti i tipi di cioccolato su apparecchiature di processo produttore di apparecchiature originali come fusori, temperatori, srotolatori e depositatori, perché spesso devono essere montate in punti relativamente inaccessibili dell'apparecchiatura. Poiché per la lubrificazione utilizzano il grasso alimentare H1 anziché l'olio come le pompe a lobi, la manutenzione preventiva è più semplice e il montaggio può avvenire in configurazioni orizzontali o verticali.

Le pompe a ingranaggi interni devono essere costruite almeno con materiali approvati per il contatto con gli alimenti (le pompe per cioccolato Viking sono conformi alla norma EC1935 per il contatto con gli alimenti), ma non sono igieniche, nel senso che possono essere completamente pulizia senza smontaggio. Questo non è richiesto per nessuno dei liquidi descritti sopra, perché i loro sistemi non vengono mai puliti con acqua o prodotti chimici per la pulizia, che contaminerebbero solo il cioccolato. Le pompe ad ingranaggi in ferro si trovano generalmente quando anche le tubazioni, le valvole e le pertinenze sono in ferro. Quando le tubazioni passano all'acciaio inossidabile, spesso si trovano pompe a lobi o pistoni circonferenziali (o pompe a ingranaggi interni in acciaio inossidabile).

L'usura abrasiva di questi cuscinetti porta a guasti e il doppio dei cuscinetti porta a guasti più rapidi e a una maggiore manutenzione. Le pompe bivite sono simili alle pompe a lobi, in quanto offrono un design igienico e dispongono di due tenute sull'albero. La loro fama è la capacità di funzionare a bassa velocità con liquidi viscosi e poi ad alta velocità per fungere da pompa CIP (pulizia senza smontaggio) nelle applicazioni lattiero-casearie, eliminando la necessità di una pompa CIP centrifuga separata. Il problema principale è che la pompa a vite deve funzionare solo con un VFD senza riduttore per consentire sia le alte velocità per la pulizia senza smontaggio che le velocità molto basse per la lavorazione. Ciò richiede un forte sovradimensionamento dei kW del motore e del variatore di frequenza per funzionare a frequenze molto basse senza surriscaldamento, con conseguenti basse efficienze e costi del ciclo di vita più elevati rispetto alle pompe a lobi, che utilizzano sempre un riduttore a ingranaggi (e possono utilizzare un variatore di frequenza di dimensioni adeguate). Le pompe bivite possono essere adatte per liquidi a bassa viscosità e a potenziale patogeno, come il latte, dove possono funzionare a velocità elevate e le apparecchiature di azionamento non devono essere sovradimensionate.

In sintesi...

… alcune strutture sceglieranno di utilizzare quasi tutte le pompe a ingranaggi e altre sceglieranno di utilizzare quasi tutte le pompe a lobi o pistoni circonferenziali per la comunanza dei componenti; entrambe le soluzioni sono accettabili, ma la regola generale è "Liquidi con potenziale patogeno": Pompe a lobi/pistoni circonferenziali. Tutto il resto: Pompe a ingranaggi" fornisce uno schema per un trattamento economico e affidabile.

Per capire meglio il funzionamento di ciascuna di queste pompe, guardate questi brevi video: