Skrāpētas virsmas siltummaiņu pielietojums margarīna rūpniecībā

Skrāpētas virsmas siltummaiņu pielietojums margarīna rūpniecībā

Skrāpētas virsmas siltummaiņi (SSHE) ir ļoti efektīvas siltuma pārneses ierīces, kas uzlabo siltuma pārnesi, izmantojot mehānisku skrāpēšanu. Tie ir īpaši piemēroti augstas viskozitātes, viegli kristalizējamiem vai daļiņas saturošiem šķidrumiem. Tālāk ir sniegta to darbības principa un īpašo pielietojumu analīze margarīna rūpniecībā:

I. Skrāpēto virsmu siltummaiņu darbības princips

1. Galvenā struktūra

o Apvalkots cilindrs: ārējais slānis tiek apgādāts ar sildīšanas/dzesēšanas vidi (piemēram, tvaiku, aukstu ūdeni vai siltuma pārneses eļļu).

o Rotējoša vārpsta un skrāpis: Iekšpusē ir rotējoša vārpsta ar vairākiem piestiprinātiem elastīgiem vai stingriem skrāpjiem, kas cieši pieguļ cilindra iekšējai sienai.

o Piedziņas bloks: Motors darbina vārpstu, lai tā grieztos lielā ātrumā (parasti 100–500 apgr./min).

2. Darba process

o Skrāpēšanas efekts: Skrāpji nepārtraukti nokasa materiālu no iekšējās sienas, novēršot aizsērēšanu vai kristalizāciju, un vienlaikus piespiež atjaunoties robežslānis uz siltuma pārneses virsmas, ievērojami palielinot siltuma pārneses koeficientu (līdz pat 5–10 reizēm salīdzinājumā ar tradicionālajiem cauruļu siltummaiņiem).

o Maisīšanas funkcija: Rotējošie skrāpji iedarbojas uz materiālu ar bīdes un maisīšanas efektu, veicinot vienmērīgu temperatūru un sastāvu.

o Fāzes maiņas kontrole: precīzi pielāgojot apvalka temperatūru un skrāpja ātrumu, var panākt materiāla ātru atdzesēšanu, kristalizāciju vai emulgāciju (piemēram, kontrolējot tauku kristalizāciju margarīnā).

3. Priekšrocības un raksturojums

Piemērots augstas viskozitātes (līdz 10^5 cP), neņūtoniskiem šķidrumiem vai materiāliem, kas satur cietas daļiņas.

o Novērš lokālu pārkaršanu vai aukstuma punktus, nodrošinot vienmērīgu produkta kvalitāti.

o Var apstrādāt jutīgus materiālus, kuriem ir tendence uz koksēšanos vai kristalizāciju.

II. Pielietojums margarīna ražošanā

1. Galvenā loma ražošanas procesā

Margarīna ražošanai nepieciešama eļļu un ūdens fāžu (piena, sāls, emulgatoru u. c.) emulgācija, kam seko ātra atdzesēšana un kristalizācija. Skrāpētās virsmas siltummainis ir galvenā ierīce, ko galvenokārt izmanto:

o Emulsiju atdzesēšana un kristalizācija: sajauktās emulsijas strauja atdzesēšana (apmēram 40–50 °C) līdz 10–20 °C, lai veicinātu stabilas β' kristāla struktūras veidošanos (izšķiroši svarīgi gludas tekstūras iegūšanai).

o Nukleācijas apstrāde: Skrāpju bīdes spēks sadala lielus kristālus, veidojot smalku un vienmērīgu tauku tīklu, kas uzlabo krēma izstiepjamību.

o Sterilizācijas apstrāde: Dažos procesos īslaicīgai sterilizācijai tiek izmantotas augstas temperatūras apvalki (piemēram, 85°C 15 sekundes).

2. Nozares pielāgošanās spēja

o Precīza temperatūras kontrole: Tauku kristalizācija ir jutīga pret temperatūru (piemēram, palmu eļļa ir jākontrolē 20–25 °C temperatūrā), un nokasītais siltummainis var precīzi uzturēt temperatūras diapazonu.

o Fāžu atdalīšanās novēršana: liels bīdes spēks nodrošina vienmērīgu ūdens fāzes izkliedi, novēršot eļļas un ūdens atdalīšanos.

o Augsta tauku satura materiālu apstrāde: margarīns satur 70–80 % tauku, un skrāpja konstrukcija novērš tradicionālo siltummaiņu aizsērēšanas problēmu.

3. Tipiski aprīkojuma parametri

o Siltuma pārneses koeficients: 500–1500 W/(m²·K) (atkarībā no materiāla viskozitātes).

o Dzesēšanas ātrums: līdz 30°C/minūtē (kritiski svarīgs tauku kristalizācijas kinētikai).

o Jauda: Rūpnieciska mēroga iekārtas var apstrādāt 1–10 tonnas stundā.

III. Salīdzinājums ar citiem siltummaiņiem

Pielietojamība margarīnā ★★★★★ ★★☆ ★☆☆

Raksturojums	Noskrāpētas virsmas siltummainis	Korpusa un cauruļu siltummainis	Plākšņu siltummainis
Piemērojamā viskozitāte	Augsts (≤10^5 cP)	Vidēji zems (≤10^3 cP)	Zems (≤10^2 cP)
Apaugšanas risks	Ļoti zems (pašattīrīšanās, nokasot)	Augsts	Vidējs
Bīdes efekts	Spēcīgs (kontrolējams)	Vāja	Vāja

IV. Nozares attīstības tendences

• Enerģijas optimizācija: Izmantojiet mainīgas frekvences motorus, lai pielāgotu skrāpja ātrumu, pielāgojot to dažādām receptūras prasībām (piemēram, lielāka bīdes jauda krējumam ar zemu tauku saturu).

• Inteliģenta vadība: Integrēti temperatūras un viskozitātes sensori, lai reāllaikā pielāgotu dzesēšanas ātrumu un bīdes spēku. • Sanitārs dizains: Atbilst EHEDG/3A standartiem, CIP (tīrīšanas vietā) sistēma samazina dīkstāves laiku.

Skrāpju siltummainis ar tā ļoti efektīvām siltuma pārneses un sajaukšanas iespējām ir kļuvis par neaizstājamu galveno aprīkojumu margarīna rūpniecībā. Īpaši tendences dēļ tiekties pēc produktiem ar zemu transtauku saturu un ar augstu funkcionalitāti, tā precīzās apstrādes priekšrocības tiks vēl vairāk izceltas.