在食品、飲料、化妝品及製藥等產業中，液體的黏度（Viscosity）是影響製程設備與幫浦選型的重要因素之一。

為什麼水很容易流動，蜂蜜卻流得比較慢？為什麼有些醬料在攪拌後會變得比較容易流動？

這些現象都與液體的黏度及流變特性有關。

了解黏度不僅有助於選擇合適的幫浦，也能改善輸送效率、降低設備負荷，並維持產品品質。

一、什麼是黏度（Viscosity）？

黏度是衡量流體抵抗流動或剪切變形程度的物理性質。

簡單來說，黏度反映了流體內部的流動阻力。

我們可以透過日常生活中的液體理解黏度：

• 水（Water）： 黏度低，容易流動。

• 牛奶（Milk）： 通常黏度較低，容易透過管路輸送。

• 食用油（Cooking Oil）： 一般比水黏稠。

• 糖漿（Syrup）： 黏度通常較高，流動較緩慢。

• 蜂蜜（Honey）： 在一般室溫下黏度較高，需要較大的力量才能快速輸送。

不過，液體流動快慢也受到溫度、壓力、容器形狀及外力等因素影響，因此不能單憑肉眼觀察流速，就精確判定黏度。

二、黏度的常見單位有哪些？

在工業應用中，最常見的黏度單位包括：

常用的換算關係為：

1 cP = 1 mPa·s

1 Pa·s = 1,000 cP

例如，在約 20°C 的條件下，清水的動力黏度約為 1 cP。

需要特別注意，cP 與 cSt 並不是相同的物理量。

cP 表示動力黏度（Dynamic Viscosity），cSt 表示運動黏度（Kinematic Viscosity），兩者的換算需要考慮液體密度。

對牛頓流體而言：

動力黏度（cP）= 運動黏度（cSt）× 密度（g/mL）

因此，在選擇幫浦時，應先確認客戶提供的是哪一種黏度單位。

三、溫度為什麼會影響黏度？

溫度是影響液體黏度的重要因素之一。

對大多數常見液體而言：

• 溫度升高，黏度通常下降。

• 溫度降低，黏度通常上升。

以蜂蜜為例，低溫時通常較濃稠，不容易流動；經過適當加熱後，黏度下降，流動性便會改善。

這也是為什麼在食品製程中，部分糖漿、巧克力及高黏度原料需要進行溫度控制。

幫浦選型時，應使用實際輸送溫度下的黏度，而不只是室溫測量值。

如果液體在生產過程中會冷卻，還需要評估黏度上升後是否影響幫浦的吸入能力、流量與馬達負荷。

四、所有液體的黏度都是固定的嗎？

並不是。

流體依照黏度與剪切速率的關係，可以分成兩大類。

1. 牛頓流體（Newtonian Fluids）

牛頓流體的黏度在固定溫度與壓力下，不會因剪切速率改變而產生明顯變化。

常見例子包括水及許多低分子量液體。

2. 非牛頓流體（Non-Newtonian Fluids）

非牛頓流體的流動行為較為複雜，其表觀黏度可能隨剪切速率或時間而改變。

例如番茄醬（Ketchup）通常具有剪切變稀（Shear-Thinning）的特性。

當受到攪拌、擠壓或泵送產生的剪切作用時，其表觀黏度可能降低，使流動變得更加容易。

許多食品醬料、乳霜及高分子溶液也具有類似的流變特性。

因此，對非牛頓流體而言，只提供一個黏度數值，有時不足以完成精確的幫浦選型。

最好同時提供測量溫度、剪切速率，以及測量方式。

五、為什麼黏度會影響幫浦性能？

液體黏度會直接或間接影響幫浦的輸送能力、管路壓力損失及所需功率。

1. 影響流量（Flow Rate）

對容積式幫浦而言，理論輸送量主要由每轉排量與轉速決定。

但實際流量還會受到內部洩漏、入口充填情況、液體黏度及操作壓差等因素影響。

當黏度較低且壓差較高時，部分容積式幫浦可能產生較明顯的內部回流（Slip），使實際流量低於理論流量。

另一方面，如果黏度過高，入口供料不足，也可能造成實際流量下降。

2. 影響管路壓力損失（Pressure Loss）

液體在管路內流動時，會受到摩擦阻力。

在其他條件相近的情況下，黏度較高的液體通常會造成較大的流動阻力。

這代表幫浦可能需要克服更大的系統壓差，才能達到目標流量。

因此，選型時需要考慮管路長度、管徑、彎頭、閥件及液體特性。

3. 影響馬達功率（Motor Power）

較高的黏度可能增加幫浦內部的黏性摩擦損失，進而提高所需扭矩與軸功率。

此外，管路壓力損失增加，也可能提高幫浦的工作負荷。

因此，不能只依照流量選擇馬達，還必須確認黏度、壓差、轉速及設備效率。

4. 影響幫浦轉速（Pump Speed）

在輸送高黏度液體時，過高的轉速可能使液體無法充分進入泵腔，導致吸入不足、流量下降或運轉異常。

適當降低轉速，有時可以改善入口充填情況，並減少產品受到的剪切作用。

但最佳轉速仍須依液體特性、入口條件及幫浦設計決定。

六、為什麼衛生級轉子幫浦適合輸送黏稠液體？

衛生級轉子幫浦（Hygienic Rotary Lobe Pump）屬於容積式幫浦（Positive Displacement Pump）。

其基本工作原理是透過兩個同步反向旋轉的轉子，將液體由入口帶往出口。

相較於主要依靠葉輪動能輸送液體的離心式幫浦，轉子幫浦通常能適應更廣泛的液體黏度範圍。

其主要特點包括：

• 可應用於低、中及高黏度液體輸送。

• 透過調整轉速控制輸送流量。

• 適當選型下，可提供相對溫和的產品輸送方式。

• 可依轉子型式、間隙及產品特性，評估含軟質顆粒液體的輸送需求。

• 適合多種食品、飲料及衛生製程應用。

常見輸送介質包括糖漿、蜂蜜、番茄醬、果醬、乳製品、調味醬及部分乳霜產品。

但必須注意，高黏度液體不代表一定適合所有轉子幫浦。

實際選型仍需確認液體是否含有顆粒、是否容易結晶、是否具有磨耗性，以及入口供料條件。

例如高濃度肉泥或肉醬可能具有降伏應力，不能只依靠黏度數值判斷是否能自然流入幫浦，還需要評估料斗角度、出料口尺寸及是否需要強制供料裝置。

七、如何根據黏度選擇合適的幫浦？

在選擇衛生級轉子幫浦時，建議提供以下資訊：

1. 液體名稱與成分： 例如糖漿、蜂蜜、果醬、肉醬或乳霜。

2. 黏度（Viscosity）： 請提供 cP 或 mPa·s，並註明測量條件。

3. 工作溫度（Temperature）： 液體在實際輸送時的溫度。

4. 需求流量（Flow Rate）： 例如 L/min 或 m³/h。

5. 操作壓力（Pressure）： 入口壓力、出口壓力或所需壓差。

6. 管路條件： 包括管徑、長度、高低差及閥件配置。

7. 其他特性： 是否含顆粒、具有剪切敏感性或需要特殊清洗方式。

透過上述資訊，幫浦供應商才能更合理地評估泵浦型號、轉速、馬達功率及軸封配置。

八、常見問題（FAQ）

Q1：黏度越高，幫浦出口壓力就越高嗎？

不一定。

出口壓力主要取決於系統的阻力及操作條件。高黏度可能增加管路壓力損失，但不能直接將黏度與出口壓力畫上等號。

Q2：液體黏度越高，馬達一定要越大嗎？

不一定，但高黏度可能增加所需扭矩與功率。仍須根據實際流量、壓差、轉速及泵浦機械損失進行評估。

Q3：不知道液體黏度，可以直接選幫浦嗎？

可以先進行初步評估，但對高黏度或非牛頓流體，建議取得黏度測量結果或安排實際輸送測試，以降低選型風險。

Q4：水與蜂蜜可以使用同一種幫浦嗎？

某些衛生級轉子幫浦可處理不同黏度的介質，但可能需要使用不同轉速、馬達配置及操作條件，不能假設使用相同設定就能達到相同流量與壓差。

九、結論

黏度是液體輸送系統設計中不可忽略的重要參數。

無論是低黏度的水與飲料，或高黏度的糖漿、蜂蜜及食品醬料，液體黏度都可能影響幫浦流量、管路壓力損失、馬達功率與設備運轉穩定性。

選擇合適的幫浦，不只是確認流量與壓力，更需要理解實際輸送介質的黏度及流動特性。

TAYEE／大倚企業股份有限公司專注於衛生級流體輸送設備，提供衛生級轉子幫浦及相關技術選型支援。

若您正在規劃食品、飲料或其他衛生製程的液體輸送系統，歡迎提供液體黏度、溫度、流量與操作壓力等資訊，與我們討論適合的幫浦配置。

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