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Medidor de vazão para caramelo, xarope e líquidos alimentícios de alta viscosidade.


Medidor de vazão para caramelo, xarope e líquidos alimentícios de alta viscosidade: Guia de dimensionamento de 1500 cP

Resposta rápida

Para caramelo, xarope, melaço e outros líquidos alimentícios de alta viscosidade, em torno de 1.500 cP e densidade de 1,35, dois tipos de medidores de vazão funcionam bem: um medidor de vazão de engrenagem oval em aço inoxidável, para medições volumétricas em linhas alimentadas por gravidade ou de baixa pressão, e um medidor de vazão mássica Coriolis, também sanitário, para fábricas que necessitam de vazão mássica real, cálculo de densidade e Brix. Para uma linha de 2" a 55 GPM com pressão de acionamento de apenas 5 PSI, o medidor de engrenagem oval geralmente é a opção mais segura. O Coriolis torna-se a ferramenta ideal quando há uma bomba de alimentação instalada ou quando o controle de dosagem por receita exige precisão na medição da massa.

high viscosity food liquids measurement

Aplicação: caramelo a 1.500 cP, 55 GPM, linha de 2".

Uma fábrica de processamento de alimentos da América do Norte, produtora de caramelo e xarope, nos enviou recentemente este relatório:

  • Fluido: líquido caramelo
  • Viscosidade: 1.500 cP
  • Densidade específica: 1,35
  • Diâmetro do tubo: 2" (DN50)
  • Vazão: 55 GPM (aproximadamente 12,5 m³/h)
  • Temperatura de operação: 23 °C (73 °F)
  • Pressão de operação: 5 PSI no máximo, a partir de uma coluna de gravidade de 3 metros (10 pés).

O limite de 5 PSI é a restrição que define tudo. A maioria dos medidores de vazão precisa de uma queda de pressão de alguns PSI para operar, portanto, em uma linha por gravidade de 5 PSI, a margem de erro é muito pequena. O medidor escolhido precisa se encaixar nesse limite sem prejudicar o processo subsequente.

Por que a maioria das tecnologias de fluxo falha nessa tarefa?

Analise os suspeitos de sempre:

  • Medidor de vazão magnético:Funciona em tubulações de qualquer diâmetro e pressão, mas o caramelo e a calda de açúcar puro têm condutividade elétrica muito baixa, frequentemente abaixo de 5 µS/cm. Medidores magnéticos precisam de pelo menos 5 µS/cm, idealmente 20 µS/cm ou mais. Não é confiável para caramelo.
  • Medidor de vazão tipo vórtice:Necessita de líquido limpo e de baixa viscosidade. A 1.500 cP, o padrão de desprendimento de vórtices se desfaz. Ferramenta errada.
  • Fixador ultrassônico:O sinal se dispersa em líquidos não homogêneos de alta viscosidade. O caramelo frequentemente apresenta pequenas bolhas de ar e gradientes de densidade que dificultam o cálculo do tempo de trânsito.
  • Turbina:O rotor não consegue girar livremente acima de ~100 cP. A 1.500 cP, ele irá parar ou apresentar uma leitura entre 30 e 50% inferior à real.

Isso nos deixa com duas opções práticas: engrenagem oval (deslocamento positivo) e Coriolis. Ambas lidam bem com alta viscosidade, ambas são fabricadas em aço inoxidável sanitário para contato com alimentos e ambas fornecerão resultados precisos em caramelo. A escolha entre elas se resume à pressão disponível e ao que você precisa medir.

Opção 1: Medidor de vazão de engrenagem oval em aço inoxidável sanitário

Sanitary oval gear flow meter for syrup

Medidor de vazão sanitário com engrenagem oval para xarope.

Um medidor de engrenagem oval possui dois rotores ovais usinados com precisão, engrenados dentro do corpo do medidor. O líquido que passa por eles empurra as engrenagens em rotação. Cada rotação desloca um volume fixo, portanto, a contagem de rotações representa uma medição direta do volume. Uma viscosidade mais alta, na verdade, melhora a precisão, pois a vedação entre as engrenagens e a parede da câmara se torna mais eficiente à medida que o líquido se torna mais viscoso.

Guia de preços: USD 2.800 a 3.800 para um medidor de engrenagem oval sanitário de 2" para alta viscosidade com pulso e saída de 4-20 mA. Prazo de entrega de 10 a 15 dias úteis.

Para o caso de caramelo de 1.500 cP, um medidor de vazão de engrenagem oval sanitária de 2" fornece:

  • Precisão de ±0,5% da leitura
  • Repetibilidade 0,05%
  • Redução de vazão de 10:1 (aproximadamente 5,5 a 55 GPM neste tamanho)
  • Queda de pressão a 55 GPM e 1.500 cP: em torno de 2 a 3 PSI
  • Partes em contato com o fluido: aço inoxidável 316L, vedações aprovadas pela FDA.
  • Conexão sanitária Tri-Clamp (padrão de 2")
  • Saída de pulso, 4-20 mA, RS-485 Modbus
  • LCD local com tarifa e totalizador

A queda de pressão de 2 a 3 PSI é o valor a ser observado. Com uma altura manométrica de 5 PSI, você tem margem suficiente. O problema com a viscosidade do caramelo é que ela muda rapidamente com a temperatura. A 23 °C (73 °F), a viscosidade é de 1.500 cP, mas se cair para 18 °C (65 °F), ela pode subir para 2.500 cP ou mais. Nesse ponto, a queda de pressão no medidor pode exceder a altura manométrica de 5 PSI, e o fluxo diminuirá ou parará. Recomendamos aos nossos clientes da indústria alimentícia que mantenham o tanque de alimentação a montante um ou dois pés acima do planejado, ou que adicionem uma pequena bomba de alimentação de velocidade variável como reserva. Isso custa pouco e protege a linha de produção em manhãs frias.

Opção 2: Medidor de vazão mássica Coriolis sanitário

Sanitary Coriolis mass flow meter for molasses

Medidor de vazão mássica Coriolis sanitário para melaço

Um medidor Coriolis mede a vazão mássica real detectando a deflexão de tubos vibratórios que transportam o fluido. Ele não leva em consideração a viscosidade, a condutividade ou o perfil de fluxo. Além disso, fornece a densidade em tempo real, o que significa que você pode calcular o Brix ou a concentração de açúcar diretamente a partir da saída do medidor. Isso é importante para a produção de caramelo, onde a consistência determina a qualidade do produto.

Para a mesma linha de caramelo de 2 polegadas, um medidor Coriolis sanitário fornece:

  • Precisão de ±0,1% da leitura de fluxo de massa.
  • Precisão da densidade ±0,5 kg/m³ (útil para monitoramento do Brix)
  • Redução de 100:1
  • Queda de pressão a 55 GPM e 1.500 cP: 6 a 10 PSI (este é o problema)
  • Partes em contato com o fluido: aço inoxidável 316L, com certificação sanitária 3-A disponível.
  • Conexões Tri-Clamp
  • 4-20 mA HART, RS-485 Modbus, pulso, múltiplas variáveis ​​em um único cabo

A queda de pressão é o fator decisivo para uma linha de gravidade pura de 5 PSI. Um medidor Coriolis em caramelo a 1.500 cP precisa de uma pressão maior do que a gravidade sozinha pode fornecer. Se a fábrica tiver uma bomba de alimentação em algum ponto do processo (a maioria das linhas de caramelo tem, para enchimento ou transferência), o Coriolis torna-se a melhor opção, pois a bomba pode fornecer uma pressão de entrada de 15 a 30 PSI sem problemas.

Quando o método de Coriolis compensa seu custo mais elevado? Três casos:

1. Preparo de receitas em lotes, onde a dosagem é feita por massa (kg de caramelo em uma batedeira), e não por volume.

2. Monitoramento do Brix ou da concentração de açúcar diretamente a partir da densidade.

3. Transferência de custódia entre fornecedor e fábrica de embalagens, onde é necessária uma precisão de ±0,1%

Guia de preços: USD 5.500 a 9.000 para um medidor Coriolis sanitário de 2". Prazo de entrega de 15 a 25 dias úteis.

Medidores de vazão de engrenagem oval versus medidores de vazão Coriolis (sanitários)

CritérioEngrenagem oval (sanitária)Coriolis (Sanitário)
Ideal paraLinhas de gravidade ou de baixa pressãoLinhas de bombeamento, dosagem em massa
Precisão±0,5% da leitura±0,1% do fluxo de massa
Mede a densidade / BrixNãoSim
Queda de pressão a 1.500 cP, 55 GPM2 a 3 PSI6 a 10 PSI
peças móveisSim (engrenagens)Não
Compatível com CIP/SIPSim, com versão sanitária.Sim

Perguntas frequentes

1. O medidor de engrenagem oval causará problemas de higiene com resíduos de caramelo?
As versões sanitárias são projetadas para limpeza CIP (limpeza no local). Após cada lote, as engrenagens são lavadas com água quente ou solução cáustica. O corpo Tri-Clamp pode ser aberto para inspeção, se necessário. Contanto que a fábrica siga um ciclo normal de limpeza para segurança alimentar, resíduos não representam um problema.
2. Um medidor Coriolis pode medir Brix diretamente?
Não diretamente, mas mede a densidade, e o Brix tem uma relação conhecida com a densidade a uma determinada temperatura. O medidor fornece a densidade continuamente, e uma tabela de consulta simples ou uma fórmula de CLP converte para Brix. Para caramelo a 73 °F (23 °C), uma densidade de 1,35 g/cm³ corresponde a aproximadamente 70 Brix.
3. E se a temperatura do caramelo mudar?
A viscosidade é a principal preocupação. A viscosidade do caramelo praticamente dobra a cada queda de 10 °F (5,5 °C). A 60 °F (15,5 °C), você pode estar com 3.000 cP (pontos de pressão). O medidor de engrenagem oval ainda funcionará, mas a queda de pressão aumentará. O medidor Coriolis é menos sensível às mudanças de viscosidade, mas precisa que a bomba acompanhe o ritmo. De qualquer forma, adicione um sensor de temperatura próximo à entrada do medidor se a temperatura do seu produto variar mais de ±10 °F (5,5 °C).
4. Posso usar um único medidor para alternar entre caramelo, chocolate e xarope de milho?
Sim, desde que os três fluidos permaneçam dentro da faixa de viscosidade do medidor. A engrenagem oval suporta viscosidades de 1 a 2.000 cP sem necessidade de recalibração. O medidor Coriolis não é afetado pela viscosidade. Apenas certifique-se de realizar a limpeza CIP entre as trocas de produto. Para chocolates com viscosidade acima de 5.000 cP, entre em contato conosco para dimensionamento, pois a queda de pressão se torna o fator limitante.

Envie-nos os detalhes da sua linha.

Se você medir caramelo, xarope, mel, melaço, leite condensado, purê de frutas ou qualquer outro líquido alimentício de alta viscosidade, envie-nos:

  • Tipo de fluido e faixa de viscosidade (cP)
  • Gravidade específica ou Brix
  • Diâmetro do tubo (polegadas ou DN) e tipo de conexão (Tri-Clamp, flange, roscada)
  • Vazão máxima e mínima (GPM, L/min ou kg/h)
  • Temperatura de operação (°F ou °C)
  • Pressão de operação ou altura manométrica (PSI ou pés de coluna d'água)
  • Existe alguma bomba na tubulação e, em caso afirmativo, qual o tipo?
  • Sinal de saída necessário (pulso, 4-20 mA, HART, Modbus)
  • Certificação sanitária obrigatória (FDA, 3-A, EHEDG)

Retornaremos com uma recomendação de modelo, cálculo da perda de carga para o seu ponto de operação, preço e prazo de entrega em até um dia útil. Consulte nossas linhas de medidores de vazão de engrenagem oval e medidores de vazão mássica Coriolis para opções completas de configuração.

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entraremos em contato com você dentro de 24 horas..

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