Cztery typy płytowych wymienników ciepła w przemyśle spożywczym

Wprowadzenie

Wymiana ciepła ma fundamentalne znaczenie w przemyśle spożywczym i napojów w procesach takich jak pasteryzacja, sterylizacja, chłodzenie, ogrzewanie i odzysk energii. Wśród różnych wymienników ciepła szczególnie popularne są płytowe wymienniki ciepła (PHE) ze względu na ich zwartą konstrukcję, wysoką sprawność cieplną i łatwość konserwacji. W przemyśle spożywczym stosowane są cztery główne typy płytowych wymienników ciepła:

Uszczelkowe płytowe wymienniki ciepła (GPHE)

Lutowane płytowe wymienniki ciepła (BPHE)

Spawane płytowe wymienniki ciepła (WPHE)

Półspawane płytowe wymienniki ciepła (SWPHE)

Każdy z nich ma unikalne cechy, odpowiednie do konkretnych zastosowań w przetwórstwie żywności.

1. Uszczelkowe płytowe wymienniki ciepła (GPHE)

Projekt i struktura
Uszczelkowe płytowe wymienniki ciepła składają się ze stosu płyt falistych połączonych razem w ramie. Każda płyta jest uszczelniona elastomerowymi uszczelkami, które kontrolują przepływ płynów przez naprzemienne kanały.

Kluczowe funkcje
Elastyczne i łatwe w serwisowaniu: Płyty i uszczelki można wymieniać lub dodawać.

Płyty faliste tworzą turbulencje, poprawiając wymianę ciepła.

Uszczelki umożliwiają łatwy demontaż i czyszczenie, co ma kluczowe znaczenie dla higieny żywności.

Aplikacje
Pasteryzacja mleka, soków i piwa

Chłodzenie fermentacji

Systemy CIP (Clean-in-Place).

Obieg wody gorącej i wody lodowej

Zalety
Doskonała higiena: Łatwe czyszczenie i kontrola.

Skalowalne: Płyty można dodawać lub usuwać w zależności od zapotrzebowania.

Wysoka wydajność: cienkie płyty zapewniają doskonałą wydajność wymiany ciepła.

Ograniczenia
Ograniczenia dotyczące uszczelek: Nie nadają się do bardzo wysokich ciśnień i temperatur.

Możliwość wycieku, jeśli uszczelki z czasem ulegają zniszczeniu.

2. Lutowane płytowe wymienniki ciepła (BPHE)

Projekt i struktura
Wymienniki BPHE składają się z cienkich płytek ze stali nierdzewnej, które są lutowane próżniowo przy użyciu miedzi lub niklu. Rezultatem jest kompaktowa, szczelna jednostka bez uszczelek.

Kluczowe funkcje
Brak uszczelek: całkowicie uszczelniony, dzięki czemu jest bardziej wytrzymały.

Niezwykle kompaktowy i oszczędzający miejsce.

Nadaje się do zastosowań wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych.

Aplikacje
Systemy chłodzenia mleka

Chłodzenie karbonatyzacji napojów

Ogrzewanie ciepłą wodą

Parowniki i skraplacze chłodnicze

Zalety
Kompaktowa konstrukcja: mieści się w ciasnych przestrzeniach.

Trwałość: Odporność na wysokie ciśnienie i temperaturę.

Niskie koszty utrzymania: brak konieczności wymiany uszczelek.

Ograniczenia
Nienaprawialny: Nie można go zdemontować ani wyczyścić mechanicznie.

Mniej higieniczne w przypadku niektórych zastosowań w przemyśle spożywczym ze względu na ograniczenia w zakresie czyszczenia.

Ryzyko zanieczyszczenia miedzią w przypadku wrażliwych produktów, chyba że stosuje się lutowanie niklem.

3. Spawane płytowe wymienniki ciepła (WPHE)

Projekt i struktura
WPHE posiadają płyty całkowicie zespawane ze sobą, często bez żadnych uszczelek. Przeznaczone są do mediów agresywnych oraz ekstremalnych temperatur i ciśnień.

Kluczowe funkcje
Całkowicie spawane, aby zapewnić zerowy wyciek w procesach niebezpiecznych lub korozyjnych.

Dostępne w kompaktowych konstrukcjach blokowych.

Często stosowane w połączeniu z obudowami typu muszlowego.

Aplikacje
Przetwarzanie lepkich lub agresywnych płynów (np. pasta pomidorowa, syrop)

Odzysk ciepła w procesach sterylizacji

Przetwórstwo olejów i tłuszczów

Ogrzewanie parowe roztworów czyszczących

Zalety
Solidna konstrukcja: Nadaje się do trudnych warunków.

Praca bez wycieków.

Długa żywotność przy agresywnych płynach.

Ograniczenia
Nie można czyścić ręcznie: Należy polegać na systemach CIP.

Droższe niż jednostki uszczelkowe.

Po wyprodukowaniu nie jest możliwa żadna modyfikacja.

4. Półspawane płytowe wymienniki ciepła (SWPHE)

Projekt i struktura
Są to hybrydy pomiędzy uszczelnionymi i spawanymi PHE. Dwie płyty są zespawane ze sobą, tworząc „kasetę”, a kasety są uszczelnione między sobą. Jedna strona ma kanał przyspawany, a druga kanał z uszczelką.

Kluczowe funkcje
Umożliwia transport agresywnych płynów po stronie spawanej i mediów zmywalnych po stronie uszczelnionej.

Idealny do systemów amoniakalnych i płynów korozyjnych.

Umożliwia częściowy demontaż w celu czyszczenia.

Aplikacje
Skraplacze i wyparki amoniaku

Przetwórstwo soków owocowych i koncentratów

Ogrzewanie syropu cukrowego

Kondensacja pary w wyparkach

Zalety

Podwójna funkcjonalność: równoważy użyteczność i trwałość.

Ekonomiczne w przypadku systemów wymagających ograniczonej ekspozycji uszczelki.

Nadaje się do częściowego CIP i czyszczenia mechanicznego.

Ograniczenia

Nadal podatny na uszkodzenie uszczelki po jednej stronie.

Bardziej złożona konstrukcja podnosi koszt.