Štyri typy doskových výmenníkov tepla v potravinárskom priemysle

Úvod

Výmena tepla je základom v potravinárskom a nápojovom priemysle pre procesy, ako je pasterizácia, sterilizácia, chladenie, ohrev a získavanie energie. Spomedzi rôznych výmenníkov tepla sú doskové výmenníky tepla (PHE) obzvlášť obľúbené kvôli ich kompaktnému dizajnu, vysokej tepelnej účinnosti a ľahkej údržbe. V potravinárskom priemysle sa používajú štyri hlavné typy doskových výmenníkov tepla:

Utesnené doskové výmenníky tepla (GPHE)

Spájkované doskové výmenníky tepla (BPHE)

Zvárané doskové výmenníky tepla (WPHE)

Polozvarené doskové výmenníky tepla (SWPHE)

Každý z nich má jedinečné vlastnosti vhodné pre špecifické aplikácie pri spracovaní potravín.

1. Tesnené doskové výmenníky tepla (GPHE)

Dizajn a Štruktúra
Utesnené doskové výmenníky tepla pozostávajú zo stohu vlnitých dosiek, ktoré sú držané spolu v ráme. Každá doska je utesnená elastomérovými tesneniami, ktoré riadia tok tekutín cez alternatívne kanály.

Kľúčové vlastnosti
Flexibilné a použiteľné: Platne a tesnenia je možné vymeniť alebo pridať.

Vlnité dosky vytvárajú turbulencie a zlepšujú prenos tepla.

Tesnenia umožňujú ľahkú demontáž a čistenie, čo je kľúčové pre hygienu potravín.

Aplikácie
Pasterizácia mlieka, džúsu a piva

Fermentačné chladenie

Systémy CIP (Clean-in-Place).

Cirkulácia teplej a studenej vody

Výhody
Vynikajúca hygiena: Jednoduché čistenie a kontrola.

Škálovateľné: Dosky môžu byť pridané alebo odstránené, aby zodpovedali dopytu.

Vysoká účinnosť: Tenké dosky ponúkajú vynikajúci prenos tepla.

Obmedzenia
Obmedzenia tesnení: Nevhodné pre veľmi vysoké tlaky alebo teploty.

Možnosť úniku, ak sa tesnenia časom znehodnotia.

2. Spájkované doskové výmenníky tepla (BPHE)

Dizajn a Štruktúra
BPHE pozostávajú z tenkých platní z nehrdzavejúcej ocele, ktoré sú vákuovo spájkované pomocou medi alebo niklu. Výsledkom je kompaktná, utesnená jednotka bez tesnení.

Kľúčové vlastnosti
Žiadne tesnenia: úplne utesnené, vďaka čomu je robustnejšie.

Mimoriadne kompaktný a priestorovo úsporný.

Vhodné pre vysokotlakové a vysokoteplotné aplikácie.

Aplikácie
Mliečne chladiace systémy

Chladenie sýtením nápojom

Ohrev teplej vody

Chladiace výparníky a kondenzátory

Výhody
Kompaktný dizajn: Hodí sa do stiesnených priestorov.

Odolný: Odolný voči vysokému tlaku a teplote.

Nízka údržba: Žiadne tesnenia na výmenu.

Obmedzenia
Nefunkčné: Nedá sa rozobrať alebo mechanicky vyčistiť.

Menej hygienické pre niektoré potravinárske aplikácie kvôli obmedzeniam čistenia.

Riziko kontaminácie meďou v citlivých výrobkoch, pokiaľ sa nepoužíva spájkovanie niklom.

3. Zvárané doskové výmenníky tepla (WPHE)

Dizajn a Štruktúra
WPHE majú dosky, ktoré sú úplne zvarené, často bez tesnení. Sú určené pre agresívne médiá a extrémne teploty a tlaky.

Kľúčové vlastnosti
Plne zvarené pre nulový únik pri nebezpečných alebo korozívnych procesoch.

Dostupné v kompaktných blokových prevedeniach.

Často sa používa v kombinácii s krytmi škrupinového typu.

Aplikácie
Spracovanie viskóznych alebo agresívnych tekutín (napríklad paradajkový pretlak, sirup)

Rekuperácia tepla pri sterilizačných procesoch

Spracovanie olejov a tukov

Parný ohrev čistiacich roztokov

Výhody
Robustná konštrukcia: Vhodné do drsného prostredia.

Bezúteková prevádzka.

Dlhá životnosť s agresívnymi kvapalinami.

Obmedzenia
Nie je možné čistiť ručne: Musí sa spoliehať na systémy CIP.

Drahšie ako utesnené jednotky.

Po výrobe nie je možná žiadna úprava.

4. Polozvarené doskové výmenníky tepla (SWPHE)

Dizajn a Štruktúra
Ide o hybrid medzi tesnenými a zváranými PHE. Dve dosky sú zvarené dohromady, aby vytvorili „kazetu“ a kazety sú medzi sebou utesnené. Jedna strana má zváraný kanál a druhá má utesnený kanál.

Kľúčové vlastnosti
Umožňuje manipuláciu s agresívnymi kvapalinami na zváranej strane a čistiteľnými médiami na tesnenej strane.

Ideálne pre systémy s amoniakom a korozívne kvapaliny.

Umožňuje čiastočnú demontáž pre čistenie.

Aplikácie
Amoniakové kondenzátory a výparníky

Spracovanie ovocných štiav a koncentrátov

Zahrievanie cukrového sirupu

Kondenzácia pár vo výparníkoch

Výhody

Dvojitá funkčnosť: Vyvažuje použiteľnosť a odolnosť.

Nákladovo efektívne pre systémy vyžadujúce obmedzené vystavenie tesneniu.

Vhodné na čiastočné CIP a mechanické čistenie.

Obmedzenia

Stále náchylné na zlyhanie tesnenia na jednej strane.

Zložitejšia konštrukcia zvyšuje náklady.