泵和閥是多數食品裝置亞結構的關鍵組成部分。制造商正在響應食品加工商對于更高的可靠性、更加容易的清洗和更加簡單的維修的要求。 食品工業要求它們更加可靠、堅固、和低維護，同時還要重視衛生消毒設計。制造商們不斷地被要求滿足、甚至超越３Ａ這樣的標準。 就地消毒（CIP）元器件一直是食品加工業的重點，它幫助推進了過程自動化的目標。消毒牛奶條例（PMO）等規范有時限制使用那些實現CIP和自動化的技術，但是有志者事竟成，就像防混合閥開始應用在大顆粒乳制品的輸送中一樣。 Davisco Foods International公司的工程師希望將防混合閥加入公司在愛達華州Jerome市生產裝置的三臺新干酪槽的工藝控制中。令人遺憾的是，PMO不認可任何隔斷-排放閥，而這種閥門能夠處理干酪槽系統的凝乳。位于伊利諾斯州Rockford市的Sudmo North America公司接受了設計一種能夠處理大顆粒但不發生堵塞的閥門的挑戰，并且隨后獲得了該設計的規范許可。 明尼蘇達州Le Sueur市的Davisco公司的工程師Tim Tolley說："PMO的規定使奶酪生產槽的后面安裝了過多的閥門。"除了閥門本身的成本之外，還必須對額外的設備和設施投資。在Jerome的裝置上，每臺干酪槽的后面所安裝的附加設施占據了6英尺的廠房空間，管道和其它眾多的設備散布在這個空間里。 一個標準的PMO認可的防混合閥會在數秒鐘內被干酪顆粒堵塞，因此Sudmo的工程師采用了一種4英寸的閥門，但是檢測孔的尺寸產生了一些問題。zui終，檢測孔縮小為2.5英寸以配合就地消毒（CIP）元件孔。一臺4英寸的閥門與一個6英寸的物體連接在一起以便讓顆粒通過。FDA機構審查了設計并提出了幾個微小的修改建議，一年之后項目啟動，干酪槽系統開始運行。 Tolley說："我們已經運行了4個月沒有出現任何問題。我們將干酪槽上的閥門數量減少了6個，系統的反沖頻次也減少。"據Tolley估計，傳統的閥系統反沖掉了大約10～15磅的奶酪。假設裝置有12臺干酪槽，采用新設計之后消除了大量產品廢料，廠房的清掃次數也減少。這種閥門被安裝在Davisco公司建在南達科他州Lake Norden市的投資4千萬美元的裝置上。該裝置計劃于九月份投產。 Sudmo公司的總裁Jack Jordan承認：“實話說是Davisco促動我們這樣做的。總得有人坐下來重新設計處理顆粒的閥門，而這是一個極大的挑戰。但是處理zui大直徑達1.5英寸顆粒的能力為我們打開了全新的市場。”酸奶中的水果、湯料和寵物食品都是采用這種技術的食品加工領域。 防干擾閥門 另一種在食品加工業廣泛應用之前必須通過衛生消毒檢驗的閥門是GATE LLC公司的恒流閥（CF），是John Newton應E.I. Dupont de Nemours公司的請求而開發，旨在提高農業化學藥品噴灑的準確性。 John Newton是佛羅里達州的一個發明人同時也是Grand Banks Yachts公司的創立者。如果壓力穩定，則很容易實現準確噴灑，但是實際上并非如此。恒流閥的設計簡化，通過預調可以準確地分布液體或者氣體。 Dennis Richardson說，包括佛羅里達州的一家橙汁大公司在內的飲料公司正在CIP應用中嘗試使用恒流閥。Dennis Richardson是佛羅里達州Sarasota市SSOE Gateway公司的總裁，這家工程設計和建設公司正在幫助將恒流閥推向市場。城市供水系統的壓力變化是確定的，因此出現了用自動系統進行消毒清洗的效力問題。如果壓力降在預設定值以下，恒流閥將自動關閉，防止CIP系統在非優化條件下繼續生產循環。 Richardson說：“農用背負式噴霧器是恒流閥目前zui大的應用市場，但是開發人員希望向食品和醫藥領域擴展。我本人作為一名工程師，認為恒流閥具有廣闊的潛在應用市場。工廠和工程師總想對閥門做極限使用，但是由于它有一個預先設定的壓力，因此它成為防干擾閥門。” 恒流閥在飲料行業的zui初應用可能要算飲料的調制。飲料銷售商因改變配送器中糖漿/碳酸水的比例而一直聲名狼藉，生產商對此深惡痛絕。 在食品生產商考慮在澆注機和其它加工設備上使用閥門之前，SSOE Gateway必須制造出一種不銹鋼閥門。Richardson解釋說：“目前設計中未出現衛生問題，但是由于食品工業與食品衛生息息相關，生產商需要使用不銹鋼閥體。” 乳制品業一直以來是泵、閥制造商的傳統市場，任何泵、閥產品的開發初期首先應當考慮衛生設計。 泵送 威斯康辛州Middleton市的Fristam Pumps公司的北美地區Bruce Smith說：“離心泵變得更加堅實耐用，對公差和零部件應力分析的要求更加嚴格，泵送效率提高，機器加工時間延長。”軸變形造成運動部件撞擊靜止部件，這是離心泵發生故障的主要原因。泵制造商正在試圖解決這個問題。 Smith補充說，液環泵正在進入食品業，作為標準離心泵的一個替代選項。盡管這種吹洗泵只有25年的歷史，但是醫藥公司已經開始利用它，并且對它做了重新設計以擴大其應用領域。液環泵尤其適合于泵送在傳送途中起泡的夾氣流體，如奶油。液環泵可以*抽凈罐中的流體，這種節約原料的優點對冰激凌生產商和液體雞蛋加工商來說非常有吸引力。 威斯康辛州Pleasant Prairie市Alfa Laval公司的泵業務開發Russell Jones指出，計算機流體動力學（CFD）軟件的應用加速了泵的改進。他說：“從研發的角度看，CFD大大推動了設計的優化和泵效率的提高。”近年來，CFD軟件將泵的效率從40%提高到了60％～70％。 許多公司可以提供現成的CFD軟件，如安大略省Waterloo市的AEA Technology Engineering Software公司。 這家公司近期針對泵的氣蝕推出了CFX-TASCflow的升級版。Jones說氣蝕是泵發生故障的首要原因。Alfa Laval公司主要在泵的液壓流和透平機的葉輪設計中使用CFD軟件，結果是離心泵產生的剪切力減小，并且可以執行以前正位移泵的泵送任務。 在離心泵的影響下，正位移泵不得不進行重新設計，改進性能以匹配它們的高昂價格。定子的幾何形狀被大幅度改進，從而可以處理含易碎成分（如烤豆和帶水果的酸奶）的粘稠物質。 但是zui大的技術進步是兼容CIP的正位移泵。Jones說："這是行業的一大飛躍。這是一種相當精致的設備，加工精度達千分之一英寸。切勿派一組技術不熟練的清洗工人去拆卸、清洗泵，以防泵被損壞。" 自動清洗和停工時間短一直是防混合閥的主要優點。多虧規范制定者放寬了許可條件，可以有更多的乳制品加工商利用這項技術。Alfa Laval的業務開發Mark Ream說：“防混合技術已經出現了一段時間，但是被消毒牛奶條例（PMO）接受只是近期的事。”Alfa Laval在公司的泵、閥產品系列中增加了采用防混合技術的Tri-Clover型號。為適應從牛奶到粘稠產品的各種流體，Alfa Laval開發了一系列可清洗的泵、閥設備。公司的螺旋清洗技術可以清洗閥內部和堵塞區域，代表了公司成熟、可靠的CIP技術。