کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی

کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی

پمپ خلاء یا پمپ وکیوم دستگاهی است که با ایجاد محفظه خلاء هوا و رطوبت را از محفظه مورد نظر تخلیه می کند. با ایجاد اختلاف فشار مولکول های هوا و گاز را از محفظه خارج می کند. این دستگاه نقش قابل توجهی در ایجاد خلاء پایدار در صنعت بسته بندی ایفا می کند. استفاده از خلاء در این صنعت باعث حفظ کیفیت و ماندگاری موادغذایی می شود. پمپ وکیوم روغنی یکی از انواع پرکاربرد پمپ‌های وکیوم است. که در صنایع مختلفی از جمله شیمیایی، داروسازی، صنایع غذایی، تولید کاغذ و پلاستیک استفاده می‌شود. در صنعت بسته بندی به دلایل متعددی از پمپ وکیوم روغنی استفاده می شود. دلیل محبوبیت آن، سادگی ساختار، قابلیت اطمینان بالا و توانایی کار با بخارات و گازهای خورنده است. در این مقاله به بررسی کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی می پردازیم.

پمپ وکیوم روغنی

پمپ وکیوم روغنی دستگاهی است که برای ایجاد خلاء از روغن استفاده می کند. روغن نقش خنک کنندگی، آب کاری و روانکاری را به عهده دارد. هدف اصلی هر پمپ وکیوم، خارج کردن هوا یا گاز از یک محفظه است. تا فشار آن به طور قابل توجهی کاهش یابد. این فشار پایین‌تر، یا همان خلاء، در کاربردهای صنعتی، آزمایشگاهی و تحقیقاتی فراوانی مورد نیاز است.

پمپ وکیوم روغنی GEV به عنوان تنها پمپ وکیوم آکبند اروپایی در بازار ایران بهترین گزینه برای استفاده در صنعت بسته بندی است. کاربران با توجه به حجم فعالیت خود معمولا از سایز 20 تا 100 متر مکعب این پمپ را مورد استفاده قرار می دهند.
این پمپ از اجزای اصلی بدنه،الکتروموتور، روتور، استاتور، پره ها، مخزن روغن، روغن، فیلتر ورودی و … تشکیل شده است. یکی از اجزای اساسی پمپ وکیوم روغنی، بدنه است. بدنه، پوسته خارجی پمپ است که تمام اجزای داخلی را در بر می‌گیرد. روتور یک قسمت دوار است که با سوراخ‌هایی در داخل بدنه قرار گرفته است. این روتور معمولاً خارج از مرکز نصب می‌شود. این پمپ دارای پره‌ یا تیغه های نازکی است که در شیارهای روتور قرار گرفته‌اند. این پره‌ها به دلیل نیروی گریز از مرکز به سمت خارج حرکت کرده و با دیواره داخلی بدنه در تماس باقی می‌مانند.

مخزن روغن محفظه‌ای برای نگهداری روغن مخصوص پمپ است. برای جلوگیری از ورود ذرات گرد و غبار و آلودگی به داخل پمپ از فیلتر ورودی استفاده می شود. شیر یک‌طرفه خروجی برای خروج گاز فشرده شده و جلوگیری از برگشت آن استفاده می شود. به علاوه پمپ دارای سیستم خنک‌کننده است که گرمای تولید شده در حین کار را مدیریت می کند.

یکی از نکات مهم در استفاده از این پمپ‌ها، بررسی منظم سطح روغن و تعویض آن طبق دستورالعمل سازنده است تا از عملکرد صحیح و طول عمر دستگاه اطمینان حاصل شود.

نحوه عملکرد پمپ وکیوم روغنی

زمانی که موتور پمپ روشن می شود روتور شروع به چرخش می کند. روتور نسبت به بدنه خارج از مرکز قرار دارد. به همین دلیل زمانی که روتور می چرخد پره ها، تحت نیروی گریز از مرکز به سمت بیرون حرکت می کنند. و با دیواره داخلی بدنه در تماس قرار می گیرند. تماس مداوم پره ها با بدنه باعث ایجاد چندین حفره در فضای داخلی می شود. با چرخش روتور حجم این حفره ها دچار تغییر می شود.

در قسمت ورودی پمپ (Inlet potr) با افزایش حجم حفره ها، فشار کاهش می یابد. کاهش فشار باعث ایجاد مکش می شود. منظور مکیده شدن هوا یا گاز از سیستم مورد نظر به داخل حفره ها است. با ادامه چرخش روتور حفره حامل گاز به سمت خروجی پمپ (Outlet) حرکت می کند. در طی این مسیر حجم حفره ها به تدریج کاهش می یابد. این کاهش حجم باعث فشرده شدن گاز موجود در حفره می شود.

هنگامی که گاز به قسمت خروجی می رسد فشار گاز به اندازه ای زیاد می شود که می تواند بر فشار یک شیر خروجی غلبه کند. در اینجا گاز فشرده شده از طریق شیر خروجی تخلیه می شود. چرخه مکش، فشرده سازی و تخلیه به طور مداوم تکرار می شود. و هوا یا گاز را به طور مداوم از سیستم ورودی خارج می کند. به این صورت خلاء مطلوب ایجاد می شود.

نقش روغن در عملکرد پمپ وکیوم

روغن در پمپ‌های وکیوم روغنی اهمیت حیاتی دارد و نقش‌های متعددی ایفا می‌کند. استفاده از روغن وکیوم نامناسب می تواند باعث توقف خط تولید شود. روغن باید دارای ویسکوزیته مناسب و فشار بخار پایین باشد.

• روان‌کاری:

  پره‌ها هنگام حرکت در شیارهای روتور و تماس با دیواره بدنه، اصطکاک زیادی ایجاد می‌کنند. روغن پمپ وکیوم این اصطکاک را به حداقل رسانده و از سایش و فرسایش قطعات جلوگیری می‌کند.

• آب‌بندی:

  روغن نه تنها قطعات متحرک را روان‌کاری می‌کند، بلکه یک لایه نازک آب‌بند بین پره‌ها و بدنه، همچنین بین روتور و بدنه پمپ ایجاد می‌کند. این لایه مانع از نشت گاز از قسمت‌های پرفشار به قسمت‌های کم‌فشار می شود.  و تضمین می‌کند که پمپ بتواند خلاء را حفظ کرده و از نشت هوا از محیط اطراف به داخل پمپ جلوگیری شود.

• خنک‌کاری:

  فرآیند فشرده‌سازی هوا در پمپ باعث تولید گرما می‌شود. روغن موجود در پمپ، علاوه بر روان‌کاری، به جذب و دفع این گرما نیز کمک می‌کند. خنک‌کاری داخلی باعث می‌شود پمپ بدون افت عملکرد و آسیب حرارتی، برای مدت طولانی‌تری کار کند. روغن با گردش مداوم در پمپ، این گرما را جذب کرده و به قسمت خنک‌کننده منتقل می‌کند. در نتیجه دمای پمپ را پایین نگه می‌دارد.

• کمک به تخلیه:

  در برخی مدل ها، قطرات ریز روغن با گاز فشرده مخلوط می شود. این مورد به خروج بهتر گاز کمک می‌کند.

در برخی کاربردها، از روغن‌های سینتتیک یا مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده می‌شود. گاز خروجی ممکن است حاوی مقداری  روغن باشد. برای جداسازی این سیال و جلوگیری از آلودگی محیط یا تجهیزات، معمولاً از یک فیلتر سپراتور در خروجی استفاده می‌شود.

نقش پمپ وکیوم در بسته بندی

پمپ وکیوم در صنعت بسته‌بندی نقش بسیار حیاتی و کلیدی ایفا می‌کند. این پمپ برای ایجاد یک محیط خلاء طراحی شده است. این کار چندین هدف مهم را دنبال می‌کند که منجر به بهبود کیفیت، افزایش ماندگاری و بهینه‌سازی فرآیندهای لجستیکی می‌شود.
در اینجا به دلایل استفاده و نقش پمپ وکیوم در صنعت بسته‌بندی می‌پردازیم:

مهم‌ترین کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی، استفاده در دستگاه‌های بسته‌بندی وکیوم است. در این فرآیند محصول مورد نظر اعم از مواد غذایی، قطعات صنعتی، محصولات دارویی و … درون یک کیسه یا ظرف مخصوص قرار داده می‌شود. پمپ‌های وکیوم روغنی قادرند به سطوح خلاء بالایی دست یابند. بنابراین در بسیاری از فرآیندهای بسته‌بندی به خصوص مواد غذایی، دارویی و قطعات صنعتی که  به تخلیه کامل هوا نیاز دارند استفاده می شوند.

دستگاه بسته‌بندی وکیوم، با استفاده از پمپ وکیوم، هوای موجود در داخل کیسه یا ظرف را به طور کامل تخلیه می‌کند. پس از تخلیه هوا و ایجاد خلاء، کیسه یا ظرف به صورت ایمن و محکم مهر و موم (سیل) می‌شود.

محصولات بسته‌بندی ممکن است حاوی مقادیر بسیار ناچیزی رطوبت یا ذرات ریز باشند. روغن می‌تواند تا حدی این ذرات و رطوبت را جذب کرده و از آسیب جدی به قطعات حساس پمپ (مانند پره‌ها) جلوگیری کند. این مسئله درباره پمپ‌های خشک ممکن است چالش‌برانگیزتر باشد.

در قلب بسته‌بندی وکیوم، پمپ خلاء وظیفه دارد تا هوای موجود در داخل کیسه یا ظرف بسته‌بندی را تا حد ممکن خارج کند. پس از تخلیه هوا، بسته ایمن و محکم سیل می‌شود.  حذف هوا، محیط داخل بسته را از فشار اتمسفر به فشار بسیار پایین‌تری تغییر می‌دهد. به عبارتی خلاء ایجاد می شود. بسته‌بندی وکیوم شده مانع خوبی در برابر نفوذ رطوبت از محیط خارجی به داخل بسته عمل می‌کند. به علاوه از جذب بوهای خارجی ناخواسته توسط محصول مثلاً جذب بوی پلاستیک یا محیط اطراف و همچنین از انتشار بوهای قوی داخلی به محیط اطراف جلوگیری می کند.

کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی

• صنایع غذایی

تکنیک‌های خلأ به حفظ تازگی، بهبود کیفیت و افزایش ماندگاری محصولات غذایی کمک می‌کنند. مواد غذایی مانند گوشت، سبزیجات، میوه‌ها و تنقلات به اکسیژن و رطوبت حساس هستند. پمپ وکیوم با حذف هوا و ایجاد محیط بدون اکسیژن، مانع از تخریب سلولی، تغییر رنگ و رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شود. این امر باعث می‌شود مواد غذایی تازه‌تر باقی بمانند و کیفیت آنها حفظ شود. خلأ ناشی از پمپ وکیوم مانع از تبخیر آب موجود در بافت مواد غذایی می‌شود. این امر به ویژه در مورد میوه‌ها و سبزیجات مهم است. زیرا از خشک شدن و نرم شدن بیش از حد آنها جلوگیری می‌کند. نتیجه این است که محصولات غذایی طعم و بافت اولیه خود را حفظ می‌کنند.

بسته‌بندی تحت خلأ باعث کاهش رشد میکروبی و قارچی می‌شود که عوامل عمده تخریب مواد غذایی هستند. بنابراین مدت زمان ماندگاری محصولات افزایش و هزینه‌های مربوط به ضایعات غذایی کاهش می‌یابد. اکسیژن عامل اصلی تخریب عطر و طعم مواد غذایی است. با حذف آن، پمپ وکیوم عطر و طعم طبیعی محصولات را حفظ می‌کند. این امر به ویژه در مورد ادویه‌ها، روغن‌های گیاهی و مواد غذایی با طعم ظریف اهمیت دارد.

در تولید نوشیدنی ها از پمپ وکیوم برای پر کردن بطری‌ و قوطی‌ها با نوشیدنی‌های گازدار استفاده می‌کنند. این فرایند اطمینان حاصل می‌کند که سطح کربناته نوشیدنی حفظ شود. ظاهر و طعم آن نیز دست نخورده باقی می‌ماند.

• صنایع دارویی

پاک، ایمن بودن و حفظ کیفیت محصولات دارویی از الزامات اساسی هستند. که پمپ وکیوم با فراهم کردن شرایط خلاء به تحقق آنها کمک می‌کند. داروهای تجویزی و مکمل‌های غذایی باید در شرایط کاملاً کنترل شده بسته‌بندی شوند. پمپ وکیوم با حذف اکسیژن و رطوبت اضافی، از فساد و تخریب داروها جلوگیری می‌کند. این امر به ویژه برای محصولات حساس به نور، رطوبت و هوا حیاتی است.

برخی داروها، مانند آنتی‌بیوتیک‌ها و ویتامین‌ها، به شرایط خاص ذخیره‌سازی نیاز دارند. خلأ از اکسیداسیون و واکنش‌های شیمیایی نامطلوب که ممکن است بر اثر تماس با هوای آزاد رخ دهد، پیشگیری می‌کند. در نتیجه داروهای مورد نیاز بیماران با قدرت و اثربخشی کامل در دسترس قرار می‌گیرند. بسته‌بندی تحت خلأ باعث افزایش مدت زمان ماندگاری داروها می‌شود. در پی آن هزینه‌های مربوط به جایگزین کردن داروهای خراب شده کاهش می‌ یابد. و اطمینان حاصل می‌شود که بیماران مقدار صحیح دوز را دریافت می‌کنند.

• صنایع الکترونیک و قطعات

پمپ وکیوم در صنعت الکترونیک نقش مهمی در بسته‌بندی و محافظت از دستگاه‌ها و قطعات حساس ایفا می‌کند. در دنیایی که فناوری به سرعت در حال پیشرفت است، حفظ اصالت و عملکرد محصولات الکترونیکی، به روش‌های نوآورانه بسته‌بندی وابسته است.

دستگاه‌های الکترونیکی به رطوبت و گازها بسیار حساس هستند. رطوبت و گاز می توانند از طریق سوراخ‌های کوچک یا در معرض هوا وارد دستگاه شوند. پمپ وکیوم با خارج کردن هوا و رطوبت، محیطی خشک و عاری از اکسیژن ایجاد می‌کند که برای نگهداری قطعات الکترونیکی مناسب است. این امر به ویژه در تولید نمایشگرها، مدارها و سنسورها اهمیت دارد.

قطعات کوچک و ظریف الکترونیکی نیازمند مراقبت و توجه بسیاری هستند. پمپ وکیوم در بسته‌بندی این قطعات کمک می‌کند تا از تماس مستقیم با هوا، گرد و غبار، ذرات خارجی و خوردگی محافظت شوند. این روش تضمین می‌کند که قطعات به همان شکلی که تولید شده‌اند، باقی بمانند. باتری‌ها، تحت تأثیر اکسیداسیون و تخریب شیمیایی قرار دارند. پاک بودن و عدم وجود رطوبت ناشی از پمپ وکیوم باعث کاهش این فرآیندها شده و طول عمر باتری‌ها را افزایش می‌دهد. همچنین، بسته‌بندی مناسب با خلأ از انتشار گازی که ممکن است بر عملکرد باتری تأثیر بگذارد، جلوگیری می‌کند.

مزایای استفاده از پمپ وکیوم

• خلاء عمیق و پایدار:

  پمپ های وکیوم روغنی قادر به خلاء بسیار عمیقی هستند. این توانایی به اجرای فرآیندهای اصولی در شرایط خلاء کمک می کند.

• راندمان بالا:

  به دلیل استفاده از روغن مناسب کارایی این پمپ ها افزایش پیدا می کند. روغن با روانکاری قطعات متحرک احتمال سایش و اصطکاک آنهارا کم می کند. پمپ های وکیوم روغنی GEV دارای بازده انرژی بهینه ای هستند. این امر هزینه برق مصرفی را کاهش می دهد. بنابراین راندمان خط تولید افزایش می یابد.

• جلوگیری از اکسیداسیون:

  بسیاری از مواد غذایی، صنعتی و دارویی در معرض اکسیژن هوا دچار واکنش‌های اکسیداسیون می‌شوند. اکسیداسیون منجر به خرابی، تغییر رنگ، از دست دادن خواص و فساد می‌شود. با حذف هوا، سرعت این واکنش‌ها به شدت کاهش یافته یا متوقف می‌شود.

• مهار رشد میکروارگانیسم های هوازی:

  باکتری‌ها، کپک‌ها و مخمرهای هوازی که عامل اصلی فساد میکروبی در بسیاری از محصولات هستند، برای رشد و تکثیر به اکسیژن نیاز دارند. ایجاد خلاء محیطی نامساعد برای این میکروارگانیسم‌ها فراهم کرده و از فساد جلوگیری می‌کند. چربی‌ و روغن‌ها در معرض اکسیژن واکنش نشان می دهند. دچار گندیدگی شده و بوی نامطبوعی پیدا می‌کنند. بسته‌بندی وکیوم این فرآیند را متوقف می‌کند.

• حفظ کیفیت محصول:

  خلاء مانع از تجزیه مولکول‌های مسئول طعم، عطر و رنگ در محصول می‌شود. برای مثال، در بسته‌بندی قهوه، خلاء به حفظ عطر و طعم تازه آن کمک می‌کند. در محصولاتی مانند گوشت، ماهی، پنیر، سبزیجات تازه و میوه‌ها، خلاء از تبخیر سریع رطوبت داخلی جلوگیری می کند. و مانع از خشک، چروک شدن و از دست دادن تازگی محصول می‌شود. ساختار و بافت اصلی محصول، به ویژه در مواد پروتئینی، حفظ می‌شود.

• کاهش هزینه حمل و نقل:

  حجم کمتر بسته‌بندی به معنای امکان بارگیری بیشتر در هر سفر حمل و نقل (کامیون، کانتینر و…) است. این موضوع منجر به کاهش قابل توجه هزینه‌های لجستیکی و حمل و نقل می‌شود.

• مقاومت و عمرطولانی:

  به طورکلی پمپ وکیوم روغنی دوام بیشتری از پمپ خشک دارد. دستگاه‌های بسته‌بندی اغلب برای کار مداوم و در شیفت‌های طولانی طراحی شده‌اند. پمپ‌های وکیوم روغنی به دلیل ساختار مکانیکی ساده‌تر و قطعات متحرک کمتر در مقایسه با سایر پمپ ها و روان‌کاری مداوم توسط روغن، بسیار بادوام هستند. و در نهایت هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهند.
  به علاوه عدم تماس مستقیم قطعات فلزی خشک با گاز و استفاده از سیال عامل که خورندگی را خنثی می کند، برای کاربردهای شیمیایی مناسب است. روغن در پمپ باعث خنک کنندگی می شود و از داغ شدن بیش از حد جلوگیری می کند.

• صدا و نوسان پایین:

  معمولاً پمپ های روغنی با صدا و لرزش کمتری نسبت به انواع دیگر پمپ‌ها کار می‌کنند.

• نگهداری آسان:

  محصولی که هوای آن تخلیه شده، معمولاً سفت‌تر و متراکم‌تر می‌شود. می‌تواند تا حدی از محصول در برابر ضربه، سوراخ شدن و آسیب‌های فیزیکی در طول فرآیند جابجایی و حمل و نقل محافظت کند

• هزینه مقرون به صرفه:

  پمپ‌های وکیوم روغنی معمولاً هزینه اولیه بالایی دارند. اما از نظر عملیاتی با در نظر گرفتن طول عمر و نگهداری مقرون به صرفه‌ هستند. این موضوع برای تولیدکنندگان دستگاه‌های بسته‌بندی که به دنبال بهینه‌سازی هزینه‌ها هستند، یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود.

• گارانتی و خدمات پس از فروش:

  مدت زمان گارانتی و خدمات پس از فروش پمپ وکیوم، یکی از نکات قابل توجه در انتخاب دستگاه است. قابل ذکر است که تمام پمپ های وکیوم توسط شرکت پیشگامان تجهیزوک، نماینده انحصاری GEV ایتالیا، گارانتی می شوند. لوازم جانبی پمپ های وکیوم آماده ارائه به مشتریان هستند.

جمع بندی

پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی نقش قابل توجهی ایفا می کند و مزایای متعددی را ارئه می دهد. برای بخش عمده‌ای از کاربردهای استاندارد بسته‌بندی، پمپ‌های روغنی انتخاب اول هستند. استفاده از پمپ وکیوم روغنی نیازمند نگهداری منظم، تعویض دوره‌ای روغن و فیلترهای هوا است تا عملکرد مطلوب و طول عمر دستگاه حفظ شود. در این مقاله به بررسی دقیق کاربرد پمپ وکیوم در صنعت بسته بندی پرداختیم.

پمپ وکیوم روغنی تعادل مناسبی از عملکرد، قابلیت اطمینان، هزینه و دوام را برای طیف گسترده‌ای از نیازهای صنعت بسته‌بندی فراهم می‌کند.  به همین دلیل به طور گسترده‌ در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.