چهار نوع مبدل حرارتی صفحه ای در صنایع غذایی

مقدمه

تبادل گرما در صنعت غذا و نوشیدنی برای فرآیندهایی مانند پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون، سرمایش، گرمایش و بازیابی انرژی ضروری است. در میان مبدل های حرارتی مختلف، مبدل های حرارتی صفحه ای (PHEs) به دلیل طراحی فشرده، راندمان حرارتی بالا و سهولت نگهداری از محبوبیت خاصی برخوردار هستند. چهار نوع اصلی مبدل حرارتی صفحه ای مورد استفاده در صنایع غذایی وجود دارد:

مبدل های حرارتی صفحه واشر (GPHE)

مبدل های حرارتی صفحه لحیم کاری شده (BPHEs)

مبدل های حرارتی صفحه جوش داده شده (WPHE)

مبدل های حرارتی صفحه نیمه جوش (SWPHE)

هر کدام دارای ویژگی های منحصر به فردی است که برای کاربردهای خاص در پردازش مواد غذایی مناسب است.

1. مبدل های حرارتی صفحه واشر (GPHE)

طراحی و ساختار
مبدل های حرارتی صفحه واشر شامل یک پشته از صفحات موجدار هستند که در یک قاب به هم متصل می شوند. هر صفحه با واشرهای الاستومری مهر و موم شده است که جریان سیالات را از طریق کانال های متناوب کنترل می کند.

ویژگی های کلیدی
انعطاف پذیر و قابل سرویس: صفحات و واشرها را می توان جایگزین یا اضافه کرد.

صفحات راه راه ایجاد تلاطم، افزایش انتقال حرارت.

واشرها امکان جداسازی و تمیز کردن آسان را می دهند که برای بهداشت مواد غذایی بسیار مهم است.

برنامه های کاربردی
پاستوریزه کردن شیر، آبمیوه و آبجو

خنک سازی تخمیر

سیستم های CIP (Clean-in-Place).

گردش آب گرم و آب سرد

مزایا
بهداشت عالی: تمیز کردن و بازرسی آسان.

مقیاس پذیر: صفحات را می توان برای مطابقت با تقاضا اضافه یا حذف کرد.

راندمان بالا: صفحات نازک عملکرد انتقال حرارت عالی را ارائه می دهند.

محدودیت ها
محدودیت های واشر: برای فشار یا دمای بسیار بالا مناسب نیست.

در صورت تخریب واشرها در طول زمان، احتمال نشتی وجود دارد.

2. مبدل های حرارتی صفحه لحیم شده (BPHEs)

طراحی و ساختار
BPHE ها از صفحات فولادی نازک و ضد زنگ تشکیل شده اند که با استفاده از مس یا نیکل به هم وکیوم لحیم می شوند. نتیجه یک واحد فشرده و مهر و موم شده بدون واشر است.

ویژگی های کلیدی
بدون واشر: کاملاً مهر و موم شده است و باعث استحکام بیشتر می شود.

بسیار جمع و جور و صرفه جویی در فضا.

مناسب برای کاربردهای فشار بالا و دمای بالا.

برنامه های کاربردی
سیستم های خنک کننده لبنیات

خنک کننده کربناته نوشیدنی

گرمایش آب گرم

اواپراتورها و کندانسورهای تبرید

مزایا
طراحی فشرده: مناسب در فضاهای تنگ.

بادوام: مقاوم در برابر فشار و دمای بالا.

تعمیر و نگهداری کم: بدون واشر برای تعویض.

محدودیت ها
غیر قابل تعمیر: نمی توان آن را جدا کرد یا به صورت مکانیکی تمیز کرد.

بهداشتی کمتری برای برخی از کاربردهای غذایی به دلیل محدودیت های تمیز کردن.

خطر آلودگی مس در محصولات حساس مگر اینکه از لحیم کاری نیکل استفاده شود.

3. مبدل های حرارتی صفحه جوش داده شده (WPHEs)

طراحی و ساختار
WPHE ها دارای صفحاتی هستند که به طور کامل به هم جوش داده شده اند، اغلب بدون واشر. آنها برای رسانه های تهاجمی و دما و فشار شدید طراحی شده اند.

ویژگی های کلیدی
کاملاً جوش داده شده برای نشت صفر در فرآیندهای خطرناک یا خورنده.

در طرح های بلوک فشرده موجود است.

اغلب در ترکیب با محفظه های پوسته ای استفاده می شود.

برنامه های کاربردی
فرآوری مایعات چسبناک یا تهاجمی (مانند رب گوجه فرنگی، شربت)

بازیابی حرارت در فرآیندهای استریلیزاسیون

فرآوری روغن و چربی

گرمایش بخار محلول های تمیز کننده

مزایا
ساختار مقاوم: مناسب برای محیط های خشن.

عملکرد بدون نشتی.

عمر طولانی با مایعات تهاجمی.

محدودیت ها
با دست قابل تمیز نیست: باید به سیستم های CIP متکی باشد.

گران تر از واحدهای واشر.

پس از ساخت هیچ تغییری امکان پذیر نیست.

4. مبدل های حرارتی صفحه نیمه جوش (SWPHE)

طراحی و ساختار
اینها ترکیبی بین PHEهای واشر و جوش داده شده هستند. دو صفحه به یکدیگر جوش داده می شوند تا یک "کاست" را تشکیل دهند و کاست ها بین یکدیگر واشر شده اند. یک طرف دارای یک کانال جوشی و طرف دیگر دارای یک کانال واشر است.

ویژگی های کلیدی
امکان جابجایی سیالات تهاجمی در سمت جوش داده شده و رسانه های قابل تمیز کردن در سمت واشر را فراهم می کند.

ایده آل برای سیستم های آمونیاکی و مایعات خورنده.

امکان جداسازی جزئی برای تمیز کردن را فراهم می کند.

برنامه های کاربردی
کندانسور و تبخیر کننده آمونیاک

فرآوری آب میوه و کنسانتره

گرم کردن شربت شکر

چگالش بخار در اواپراتورها

مزایا

عملکرد دوگانه: قابلیت سرویس و دوام را متعادل می کند.

مقرون به صرفه برای سیستم هایی که نیاز به قرار گرفتن در معرض واشر محدود دارند.

مناسب برای CIP جزئی و تمیز کردن مکانیکی.

محدودیت ها

هنوز در برابر خرابی واشر در یک طرف آسیب پذیر است.

ساخت و ساز پیچیده تر هزینه را افزایش می دهد.