Քերծված մակերեսային ջերմափոխանակիչների կիրառումը մարգարինի արդյունաբերության մեջ

Քերծված մակերեսային ջերմափոխանակիչների կիրառումը մարգարինի արդյունաբերության մեջ

Քերծված մակերեսային ջերմափոխանակիչները (ՔՄՄ) բարձր արդյունավետությամբ ջերմափոխանակման սարքեր են, որոնք բարելավում են ջերմափոխանակումը մեխանիկական քերման միջոցով: Դրանք հատկապես հարմար են բարձր մածուցիկության, հեշտությամբ բյուրեղացող կամ մասնիկներ պարունակող հեղուկների համար: Ստորև ներկայացված է դրանց աշխատանքի սկզբունքի և մարգարինի արդյունաբերության մեջ կիրառման վերլուծությունը.

I. Քերծված մակերեսի ջերմափոխանակիչների աշխատանքային սկզբունքը

1. Հիմնական կառուցվածք

o Պատյանով պատված գլան. Արտաքին շերտը մատակարարվում է տաքացման/սառեցման միջավայրով (օրինակ՝ գոլորշի, սառը ջուր կամ ջերմափոխանակման յուղ):

o Պտտվող լիսեռ և քերիչ. Ներսում կա պտտվող լիսեռ, որին ամրացված են բազմաթիվ ճկուն կամ կոշտ քերիչներ, որոնք սերտորեն կպած են գլանի ներքին պատին։

Շարժիչային միավոր. Էլեկտրաշարժիչը մղում է լիսեռը բարձր արագությամբ (սովորաբար 100-500 պտույտ/րոպե) պտտելու համար։

2. Աշխատանքային գործընթաց

o Քերման էֆեկտ. Քերիչները անընդհատ քերում են նյութը ներքին պատից՝ կանխելով կեղտոտումը կամ բյուրեղացումը, և միաժամանակ ստիպում են վերականգնել ջերմափոխանակման մակերեսի սահմանային շերտը՝ զգալիորեն մեծացնելով ջերմափոխանակման գործակիցը (մինչև 5-10 անգամ ավելի, քան ավանդական խողովակային ջերմափոխանակիչների դեպքում):

o Խառնման ֆունկցիա. պտտվող քերիչները նյութի վրա ունենում են կտրող և խառնող ազդեցություն՝ նպաստելով միատարր ջերմաստիճանի և բաղադրությանը։

o Փուլային փոփոխության կառավարում. Պատյանի ջերմաստիճանը և քերիչի արագությունը ճշգրիտ կարգավորելով կարելի է հասնել նյութի արագ սառեցման, բյուրեղացման կամ էմուլգացման (օրինակ՝ մարգարինում ճարպի բյուրեղացման կառավարումը):

3. Առավելություններ և բնութագրեր

Հարմար է բարձր մածուցիկության (մինչև 10^5 cP), ոչ Նյուտոնյան հեղուկների կամ պինդ մասնիկներ պարունակող նյութերի համար։

o Կանխում է տեղային գերտաքացումը կամ սառը կետերը՝ ապահովելով արտադրանքի միատարր որակը։

o Կարող է աշխատել զգայուն նյութերի հետ, որոնք հակված են կոքսացման կամ բյուրեղացման:

II. Կիրառումը մարգարինի արտադրության մեջ

1. Հիմնական դերը արտադրական գործընթացում

Մարգարինի արտադրությունը պահանջում է յուղերի և ջրային ֆազերի (կաթ, աղ, էմուլգատորներ և այլն) էմուլգացիա, որին հաջորդում է արագ սառեցումը և բյուրեղացումը: Քերծված մակերեսով ջերմափոխանակիչը միջուկային սարք է, որը հիմնականում կիրառվում է.

o Էմուլսիաների սառեցում և բյուրեղացում. խառը էմուլսիայի արագ սառեցում (մոտ 40-50°C) մինչև 10-20°C՝ կայուն β' բյուրեղային կառուցվածքի ձևավորման համար (կարևոր է հարթ կառուցվածքի համար):

o Միջուկագոյացման մշակում. Քերիչների կտրող ուժը քայքայում է խոշոր բյուրեղները՝ առաջացնելով նուրբ և միատարր ճարպային ցանց, որը բարելավում է կրեմի ձգվողությունը։

o Ստերիլիզացման մշակում. Որոշ գործընթացներում կարճատև ստերիլիզացման համար օգտագործվում են բարձր ջերմաստիճանային պատյաններ (օրինակ՝ 85°C 15 վայրկյան):

2. Արդյունաբերության հարմարվողականություն

o Ջերմաստիճանի ճշգրիտ կառավարում. Ճարպի բյուրեղացումը զգայուն է ջերմաստիճանի նկատմամբ (օրինակ՝ արմավենու յուղը պետք է վերահսկվի 20-25°C ջերմաստիճանում), և քերված ջերմափոխանակիչը կարող է ճշգրտորեն պահպանել ջերմաստիճանի տիրույթը։

o Ֆազային բաժանման կանխարգելում. Բարձր սղման ուժը ապահովում է ջրային փուլի միատարր ցրումը՝ խուսափելով յուղ-ջուր բաժանումից։

Բարձր յուղայնությամբ նյութերի մշակում. Մարգարինը պարունակում է 70-80% ճարպ, իսկ քերիչի դիզայնը հաղթահարում է ավանդական ջերմափոխանակիչների խցանման խնդիրը:

3. Սարքավորումների բնորոշ պարամետրեր

Ջերմափոխանակման գործակից՝ 500-1500 Վտ/(մ²·Կ) (կախված նյութի մածուցիկությունից):

Սառեցման արագություն՝ մինչև 30°C/րոպե (կարևոր է ճարպի բյուրեղացման կինետիկայի համար):

o Հզորություն. Արդյունաբերական մասշտաբի սարքավորումները կարող են մշակել ժամում 1-10 տոննա արտադրողականություն:

III. Համեմատություն այլ ջերմափոխանակիչների հետ

Կիրառելիությունը մարգարինում ★★★★★ ★★☆ ★☆☆

Բնութագրերը	Քերծված մակերեսի ջերմափոխանակիչ	Շերտավոր և խողովակային ջերմափոխանակիչ	Թիթեղային ջերմափոխանակիչ
Կիրառելի մածուցիկություն	Բարձր (≤10^5 cP)	Միջին-ցածր (≤10^3 cP)	Ցածր (≤10^2 cP)
Աղտոտման ռիսկ	Շատ ցածր (ինքնամաքրվող՝ քերելով)	Բարձր	Միջին
Կտրման էֆեկտ	Ուժեղ (կառավարելի)	Թույլ	Թույլ

IV. Արդյունաբերության զարգացման միտումները

• Էներգիայի օպտիմալացում. Օգտագործեք փոփոխական հաճախականության շարժիչներ՝ քերիչի արագությունը կարգավորելու համար, համապատասխանեցնելով տարբեր բանաձևերի պահանջներին (օրինակ՝ ցածր յուղայնությամբ կրեմի համար ավելի բարձր կտրվածք):

• Խելացի կառավարում. ինտեգրեք ջերմաստիճան-մածուցիկության սենսորներ՝ սառեցման արագությունը և սղման ուժը իրական ժամանակում կարգավորելու համար։ • Սանիտարական նախագծում. EHEDG/3A ստանդարտներին համապատասխան, CIP (Clean-In-Place) համակարգը կրճատում է պարապուրդի ժամանակը։

Քերիչ ջերմափոխանակիչը, իր բարձր արդյունավետ ջերմափոխանակման և խառնման հնարավորություններով, դարձել է մարգարինի արդյունաբերության անփոխարինելի հիմնական սարքավորում: Հատկապես ցածր տրանսճարպային և բարձր ֆունկցիոնալությամբ արտադրանք ստանալու միտման պայմաններում, դրա ճշգրիտ մշակման առավելությունները ավելի կընդգծվեն: