مبدل های حرارتی در صنایع لبنی

مبدل حرارتی یک جنبه اساسی در فرآوری لبنیات دارند و تولیدکنندگان برای اطمینان از اینکه محصولات شیری آنها استانداردهای صنعتی را برآورده می کنند و برای مصرف ایمن هستند، به شدت به آنها نیاز دارند. شیر مایع یک مایع نسبتاً پایدار است که از نظر جابجایی و فرآوری با چالش‌های کمی مواجه است. به دلیل آنکه دمای شیر را می توان به سادگی تنظیم کرد، اکثر شرکت های لبنی از مبدل های حرارتی صفحه ای ساده برای انجام کارهایی مانند پاستوریزه کردن، استریل کردن و سایر عملیات فرآوری مواد غذایی استفاده می کنند.

علیرغم سادگی کار با شیر مایع، سایر محصولات لبنی مانند ماست، کره، کشک و پنیر، همگی به دمای پردازش و نگهداری متفاوتی نیاز دارند. در صورت مدیریت نادرست، ممکن است پارامترهای کلیدی آنها توسط رویه های معمول آسیب ببیند. بنابراین، برای شرکت‌هایی که محصولات لبنی را فرآوری می‌کنند، مهم است که نوعی از مبدل های حرارتی را انتخاب کنند که مناسب‌ترین نوع برای محصولی باشد که تولید می‌کنند. برخی از پارامترهای مهمی که هنگام انتخاب مبدل حرارتی باید در نظر داشت، عبارتند از:

– بافت محصول

– ویسکوزیته

– اندازه ذرات و نحوه رفتار آن ها در طول تولید و پردازش معمولی

چرا لبنیات باید گرم شوند؟

قبل از اینکه عملیات حرارتی به عنوان روش متداول در صنایع لبنی برای فرآوری محصولات لبنی معرفی شود، بیشتر فرآورده های شیری، منبع بالقوه عفونت در نظر گرفته می شدند. زیرا محیط رشد ایده آلی برای بسیاری از میکروارگانیسم هایی هستند که می توانند باعث بیماری های مضر مانند سل و تیپوس شوند. تعداد قابل توجهی از تحقیقات برای آنکه شیر برای مصرف ایمن تر شود ، انجام شد. تا اواسط قرن 19 بود که سرانجام راه حلی برای این مشکل کشف شد.

پاستوریزه کردن اصطلاحی است که توسط لوئی پاستور ابداع شد، که اثرات گرما را بر میکروارگانیسم های موجود در محصولات لبنی مطالعه کرد. یافته های پاستور موجب شد که استفاده از گرما را به عنوان یک روش نگهدارنده و درمان پیشنهاد کنند. همه ارگانیسم‌های بیماری‌زای رایجی که احتمالاً در شیر وجود دارند، با عملیات حرارتی نسبتاً جزئی از بین می‌روند و محصول را آسپتیک می‌کنند، که فقط کمی بر خواص فیزیکی و شیمیایی شیر تأثیر می‌گذارد.

مقاوم ترین ارگانیسمی که در لبنیات یافت می شود باسیل سل (T.B.) است. که با افزایش حرارت شیر تا دمای 63 درجه سانتی گراد به مدت 10 دقیقه از بین می رود. زمانی که شیر حداقل تا این دما گرم می شود اما به جای 10 دقیقه به مدت 30 دقیقه می توان ایمنی کامل را فرض کرد. به دلیل ماندگاری آن، .T.B ارگانیسم شاخص پاستوریزاسیون در نظر گرفته می شود. یعنی هر درمانی که T.B را از بین می برد. می توان برای حذف سایر پاتوژن های موجود در شیر به آن اعتماد کرد.

تاثیر دماهای بالا بر محصولات لبنی

پردازش با دمای فوق العاده بالا (UHT) از نقطه نظر میکروبیولوژیکی مطلوب است. با این حال، در صنایع لبنی، اگر فرآورده های شیری در معرض این دماهای بالا قرار گیرند، ظاهر و طعم و ارزش غذایی شیر را نیز به خطر می اندازد. پروتئین‌های موجود در شیر در دماهای بالا دناتوره می‌شوند و در نتیجه خاصیت پنیرسازی شیر در اثر حرارت شدید به شدت مختل می‌شود. UHT همچنین می تواند به طور چشمگیری بر کیفیت و طعم محصول لبنی تأثیر بگذارد. این دلیل دیگری است که چرا در انتخاب یک ترکیب، زمان/دمای ایده آل بسیار مهم است و انتخابی است که باید هم اثرات میکروبیولوژیکی و هم جنبه های کیفیت محصول را در نظر بگیرد.

انتقال حرارت در صنایع لبنی

توانایی کنترل دمای محصول شیر در تمام مراحل فرآوری یکی از مهمترین جنبه های تضمین کیفیت محصول در صنایع لبنی است. آب داغ و بخار کم فشار دو وسیله گرمایشی پرکاربرد هستند. مقدار مشخصی از گرما از محیط گرمایشی به فرآورده شیر منتقل می شود. به طوری که دمای شیر افزایش یافته و دمای محیط گرم کننده به ترتیب کاهش می یابد. این دو ماده برای انتقال موثر گرما باید اختلاف دمای قابل توجهی را داشته باشند. گرما از ماده گرمتر به ماده سردتر جریان می یابد و هر چه اختلاف دما بیشتر باشد جریان گرما سریعتر می شود. با نزدیک شدن دو ماده به یک مقدار تعادل، سرعت انتقال شروع به کاهش می کند. گرما را می توان به سه طریق انتقال داد:

1- هدایت

2- همرفت

3- تابش

هدایت و همرفت دو روش رایجی هستند که توسط مبدل حرارتی برای تنظیم دمای یک ماده استفاده می شود. در مبدل حرارتی صفحه ای، یک پارتیشن بین محصول (شیر) و محیط گرمایش یا خنک کننده (آب) قرار می گیرد. پارتیشن در سمت متوسط گرم می شود و در سمت محصول خنک می شود. یک لایه مرزی در دو طرف پارتیشن قرار دارد که گرما از طریق هدایت و همرفت به آن منتقل می شود. هنگامی که مایعات شروع به نزدیک شدن به لایه مرزی می کنند، سرعت آنها تقریباً به صفر می رسد، بنابراین می توانند به طور موثر گرما را از طریق پارتیشن منتقل کنند. این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که با نزدیک شدن دو ماده به دمای تعادل، سرعت انتقال حرارت شروع به کاهش کند.

گرمایش و سرمایش احیا کننده در صنایع لبنی

اکثر تولیدکنندگان لبنیات از فرآیندی به نام گرمایش و سرمایش احیا کننده برای تنظیم دمای محصولات شیر خود استفاده می کنند. در بسیاری از موارد، یک محصول باید برای درمان های خاصی گرم شود و سپس خنک شود. یکی از نمونه های این نوع عملیات حرارتی پاستوریزاسیون است. در طی پاستوریزه کردن، شیر سرد شده از حدود 4 درجه سانتیگراد تا 72 درجه سانتیگراد گرم می شود و به مدت 15 ثانیه در این دما نگه داشته می شود و سپس دوباره تا 4 درجه سانتیگراد خنک می شود. سپس گرمای شیر پاستوریزه، تغییر کاربری می دهد و برای افزایش گرمای شیر سرد ورودی استفاده می شود. شیر سرد توسط شیر گرم خروجی با دمای بالا گرم می شود که به طور همزمان سرد می شود.

این فرآیند باعث صرفه جویی در انرژی گرمایش و تبرید می شود که همچنین منجر به صرفه جویی بیشتر شرکت در هزینه می شود. برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها، شیر باید قبل و بعد از پاستوریزاسیون تا دمای زیر 5 درجه سانتیگراد خنک شود. این فرآیندها در یک مبدل حرارتی اتفاق می‌افتند و به عنوان تبادل حرارتی احیاکننده یا معمولاً بازیابی حرارت نامیده می‌شوند. 94 تا 95 درصد از گرمای شیر پاستوریزه قابل بازیافت است.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله و مبدل های صفحه ای

مبدل حرارتی پوسته و لوله و مبدل حرارتی صفحه ای رایج ترین و کارآمدترین روش انتقال حرارت هستند که به طور خاص برای محصولات سیالی طراحی می شوند. در سطح پایه، یک مبدل حرارتی شامل چندین صفحه یا لوله فلزی می باشد که در یک قاب نصب می شوند. در مبدل های صفحه ای سیال از این صفحات عبور می کند و اجازه می دهد گرما از سمت گرم به سمت سرد مبدل منتقل شود. این سیالات باید سرعت خاصی را در حین عبور از صفحات از خود نشان دهند تا به طور موثر گرما را انتقال دهند و در عین حال فشار ماده را نیز کنترل کنند.

مبدل های حرارتی شرکت یاران قطعه توس خراسان(یارا مبدل) با طراحی خوب، سه چالش اصلی را که اکثر شرکت های لبنی در مورد فرآوری شیر با آن مواجه هستند، برطرف می کنند. این چالش‌ها شامل به افزایش زمان اجرا تا حد ماکزیمم، ارتقای قابلیت تمیز کردن و همگامی با روندهای غذایی در حال تغییر است.

نتیجه

مبدل‌های حرارتی به یکی از اجزای حیاتی فرآوری لبنیات تبدیل شده‌اند و بدون آنها، بسیاری از محصولات شیر به دلیل رشد میکروارگانیسم‌های مضر برای مصرف ناامن تلقی می‌شوند. مبدل های حرارتی برای چندین فرآیند تصفیه از جمله پاستوریزه کردن، استریل کردن و سایر نیازهای فرآوری مواد غذایی استفاده می شوند. اکثر شرکت های تولید کننده لبنیات به دلیل تنوع در طراحی و اندازه از مبدل حرارتی صفحه ای برای انجام این وظایف استفاده می کنند. فرآورده‌های لبنی مختلف به دماها و زمان‌های متفاوتی نیاز دارند، بنابراین برای تولیدکننده بسیار مهم است که مطمئن شود مبدل‌های حرارتی را انتخاب می‌کنند که برای این کار مناسب‌تر هستند تا محصول شیر را قبل از مصرف به‌طور مؤثر درمان کند.

شما می توانید با اطمینان از طراحی ایمن و مناسب مبدل های حرارتی خود با مهندسین شرکت یاران قطعه توس خراسان(یارا مبدل) در ارتباط باشید.