Kraabitud pinnaga soojusvahetite kasutamine margariinitööstuses

Kraabitud pinnaga soojusvahetite kasutamine margariinitööstuses

Kraapimispinnaga soojusvahetid (SSHE) on ülitõhusad soojusülekandeseadmed, mis parandavad soojusülekannet mehaanilise kraapimise teel. Need sobivad eriti hästi kõrge viskoossusega, kergesti kristalliseeruvate või osakesi sisaldavate vedelike jaoks. Järgnevalt on esitatud nende tööpõhimõtte ja konkreetsete rakenduste analüüs margariinitööstuses:

I. Kraabitava pinnaga soojusvahetite tööpõhimõte

1. Põhistruktuur

o Mantliga silinder: Välimine kiht on varustatud kütte-/jahutuskeskkonnaga (näiteks aur, külm vesi või soojusülekandeõli).

o Pöörlev võll ja kaabits: Sees on pöörlev võll, mille külge on kinnitatud mitu painduvat või jäika kaabitsat, mis on tihedalt silindri siseseina külge kinnitunud.

o Ajam: Mootor paneb võlli pöörlema ​​suurel kiirusel (tavaliselt 100–500 p/min).

2. Tööprotsess

o Kraapimisefekt: kraabitsad kraabivad pidevalt materjali siseseinalt maha, hoides ära saastumise või kristalliseerumise, ning samaaegselt sunnivad soojusülekande pinnal olevat piirkihti uuenema, suurendades oluliselt soojusülekandetegurit (kuni 5–10 korda võrreldes traditsiooniliste torusoojusvahetitega).

o Segamisfunktsioon: Pöörlevad kaabitsad avaldavad materjalile nihke- ja segamisefekti, soodustades ühtlast temperatuuri ja koostist.

o Faasimuutuse kontroll: ümbrise temperatuuri ja kaabitsa kiiruse täpse reguleerimise abil saab saavutada materjali kiire jahutamise, kristalliseerumise või emulgeerimise (näiteks rasva kristalliseerumise kontrollimine margariinis).

3. Eelised ja omadused

Sobib kõrge viskoossusega (kuni 10^5 cP), mitte-Newtoni vedelike või tahkeid osakesi sisaldavate materjalide jaoks.

o Väldib lokaalset ülekuumenemist või külmalaike, tagades ühtlase tootekvaliteedi.

o Saab hakkama tundlike materjalidega, mis kalduvad koksistumisele või kristalliseerumisele.

II. Rakendamine margariini tootmisel

1. Põhiroll tootmisprotsessis

Margariini tootmine nõuab õlide ja veefaaside (piim, sool, emulgaatorid jne) emulgeerimist, millele järgneb kiire jahutamine ja kristalliseerimine. Kraabitava pinnaga soojusvaheti on põhiseade, mida kasutatakse peamiselt järgmistes valdkondades:

o Emulsioonide jahutamine ja kristalliseerumine: segatud emulsiooni kiire jahutamine (umbes 40–50 °C) temperatuurini 10–20 °C, et indutseerida stabiilse β' kristallstruktuuri moodustumist (see on sileda tekstuuri saavutamiseks ülioluline).

o Tuumastumine: kaabitsate nihkejõud lõhub suured kristallid, moodustades peene ja ühtlase rasvavõrgustiku, mis suurendab koore venivust.

o Steriliseerimine: Mõnes protsessis kasutatakse lühiajaliseks steriliseerimiseks kõrgtemperatuurilisi jakke (nt 85 °C 15 sekundi jooksul).

2. Tööstusharu kohanemisvõime

o Täpne temperatuuri reguleerimine: Rasva kristalliseerumine on temperatuuritundlik (nt palmiõli temperatuuri tuleb reguleerida 20–25 °C juures) ja kraabitav soojusvaheti suudab temperatuurivahemikku täpselt säilitada.

o Faaside eraldumise vältimine: suur nihkejõud tagab veefaasi ühtlase hajumise, vältides õli ja vee eraldumist.

o Rasvarikka materjali käitlemine: margariin sisaldab 70–80% rasva ja kaabitsa disain lahendab traditsiooniliste soojusvahetite ummistusprobleemi.

3. Tüüpilised seadmeparameetrid

o Soojusülekandetegur: 500–1500 W/(m²·K) (sõltuvalt materjali viskoossusest).

o Jahutuskiirus: Kuni 30 °C/minutis (rasva kristalliseerumise kineetika jaoks kriitilise tähtsusega).

o Tootlikkus: Tööstuslikud seadmed suudavad käsitseda 1–10 tonni tunnis.

III. Võrdlus teiste soojusvahetitega

Kasutatavus margariinis ★★★★★ ★★☆ ★☆☆

Omadused	Kraabitud pinnaga soojusvaheti	Kest- ja torusoojusvaheti	Plaatsoojusvaheti
Kohaldatav viskoossus	Kõrge (≤10^5 cP)	Mõõdukas-madal (≤10^3 cP)	Madal (≤10^2 cP)
Saastumise oht	Väga madal (isepuhastub kraapimise teel)	Kõrge	Mõõdukas
Nihkumisefekt	Tugev (kontrollitav)	Nõrk	Nõrk

IV. Tööstuse arengutrendid

• Energia optimeerimine: Kasutage kaabitsa kiiruse reguleerimiseks muutuva sagedusega mootoreid, mis vastavad erinevatele valeminõuetele (nt suurem nihkejõud madala rasvasisaldusega koore puhul).

• Intelligentne juhtimine: integreeritud temperatuuri-viskoossusandurid jahutuskiiruse ja nihkejõu reaalajas reguleerimiseks. • Sanitaartehniline disain: EHEDG/3A standarditele vastav CIP (Clean-In-Place) süsteem vähendab seisakuid.

Kraapimissoojusvaheti on oma ülitõhusa soojusülekande ja segamisvõimega muutunud margariinitööstuses asendamatuks võtmeseadmeks. Eriti madala transrasvasisaldusega ja kõrge funktsionaalsusega toodete tootmise trendi valguses tulevad selle täpse töötlemise eelised veelgi esile.