- ۰۹۱۵۳۲۰۵۹۷۵ - ۰۵۱۳۵۴۲۰۶۶۳
غذاها و نوشیدنی ها به دلایل متعددی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند که از جمله مهمترین و رایج ترین آنها غیرفعال کردن جمعیت میکروبی و در نتیجه تثبیت و طولانی شدن ماندگاری است. انتقال حرارت باید سریع و موثر باشد تا از هر گونه آسیب به کیفیت غذایی و ارگانولپتیک مواد غذایی تا حد امکان جلوگیری شود و همچنین برای صرفه جویی در زمان و کاهش هزینه های سوخت رسانی، دستاورد مهمی برای صنایع غذایی است.
مبدل حرارتی یک دستگاه سیستماتیک است که برای انتقال موفقیت آمیز حرارت بین دو سیال با دمای غیر یکسان تولید می شود. سیالات ممکن است از طریق یک دیوار جامد جدا شوند تا اختلاط را متوقف کنند، یا ممکن است در تماس مستقیم باشند. مبدل های حرارتی به طور کامل در صنایع فرآوری مواد غذایی، صنایع لبنی، فرآوری بیوشیمیایی، داروسازی، کارخانه های شیمیایی و کارخانه های نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از مبدل‌های حرارتی در صنعت زیست‌فرایند همه‌جا وجود دارد. از پاستوریزاسیون در دمای بالا تا انجماد در دمای پایین.
مطالعه مرتبط: مبدل های حرارتی در صنایع لبنی ، مبدل های حرارتی در صنایع شیمیایی ، مبدل های حرارتی در پاستوریزاسیون لبنیات ، مبدل های حرارتی در صنایع پتروشیمی ، مبدل های حرارتی در صنایع نوشیدنی
به طور واضح، مبدل حرارتی وسیله ای است که برای انتقال حرارت بین دو یا چند سیال استفاده می شود. در صنایع غذایی و آشامیدنی، مبدل های حرارتی اغلب برای کاهش یا حذف میکروب ها استفاده می شود، در نتیجه محصولات را برای مصرف ایمن می کنند و عمر مفید آنها را افزایش می دهند. همچنین ممکن است از مبدل حرارتی برای گرم کردن یا خنک کردن محصولات قبل از پر کردن، خشک کردن، تغلیظ یا سایر فرآیندها استفاده شود.
مبدل های حرارتی را می توان در صنایع غذایی به عنوان فرآیندی برای خنک کردن محصولات مختلف در صنعت مورد استفاده قرار داد. تعداد زیادی از محصولات مانند خمیر فندق و انواع دیگر خمیرهای غذایی برای خنک شدن یا گرم شدن برای پردازش بیشتر به مبدل های حرارتی نیاز است.
در این مورد نوع مبدل حرارتی مورد استفاده، مبدل حرارتی سطح خراشیده یا SSHE است. SSHE برای پردازش مواد مختلف با بافت بالا و تبادل حرارت انواع محصولات حساس به حرارت مانند خمیر میوه برنامه ریزی می شود. عمل خراش مداوم بر روی سطح، گرم شدن یکنواخت محتویات را تضمین می کند و از رسوب جلوگیری می کند. تنوع گسترده ای از SSHE برای همین هدف تکامل می یابد. تحقیقات به این نتیجه رسیده است که مبدل SSHE در گرم کردن و خنک کردن خمیر مواد غذایی بسیار موثر است و با تغییر پارامترهای مختلف مبدل حرارتی می توان میزان انتقال حرارت را دستکاری کرد.
طرح های خاص مبدل حرارتی برای محصولات با ویژگی های خاص مناسب تر است. کیفیت هایی مانند ویسکوزیته و اندازه ذرات می تواند به تشخیص اینکه کدام نوع مبدل برای هر نیازی بهتر است کمک کند.
اگر یک یا هر دوی موادی که در حال تبادل گرما هستند سیال باشند که به طور متناوب در تجهیزات جریان داشته باشند و گرما را بدست آورند یا از دست بدهند، فرآیند بسیار کارآمد است. به تجهیزات موجود در این فرآیند «مبدل حرارتی جریان پیوسته» می گویند. این تجهیزات اغلب برای پاستوریزاسیون شیر یا سایر نوشیدنی ها استفاده می شود و سیال مبادله حرارت اغلب آب یا بخار آب است (با توجه به دمای فرآیند). یکی از سیالات معمولاً از لوله ها عبور می کند و سیال دیگر به دور یا از روی آنها عبور خواهد کرد. در هر نقطه از تجهیزات، اختلاف دمای محلی و ضرایب انتقال حرارت، نرخ تبادل حرارت را کنترل می‌کنند.
سیالات می توانند در یک جهت از طریق تجهیزات (جریان موازی) یا در جهات مخالف (جریان مخالف) یا در زوایای قائمه نسبت به یکدیگر (جریان متقاطع) جریان داشته باشند. ترکیب های مختلفی از این جهت های جریان می تواند در قسمت های مختلف مبدل رخ دهد. در واقع اکثر مبدل های حرارتی از این نوع دارای الگوی جریان مخلوط هستند. توجه داشته باشید در جریان موازی، حداکثر اختلاف دما بین سردترین و گرمترین جریان در ورودی مبدل حرارتی است، اما در خروجی دو جریان به دمای یکدیگر نزدیک می شوند. در یک مبدل جریان مخالف، جریان های خروجی می توانند به دمای جریان ورودی جزء دیگر نزدیک شوند. بنابراین مبدل های جریان را مخالف اغلب ترجیح می دهند.
با بهبود بیشتر راندمان تبادل گرما، سطح لوله‌ها را می‌توان “راهدار” کرد، تا سطح موجود را گسترش دهد و همچنین باعث ایجاد تلاطم دینامیکی در سیالات شود و تبادل حرارتی را تا 90٪ بهبود بخشد (به ویژه در مورد سیالات با ویسکوزیته پایین). این تجهیزات در اصل می توانند برای خنک کردن نوشیدنی ها نیز استفاده شوند، به عنوان مثال. استفاده از آب نمک سدیم کلر به عنوان سیال مبدل، اما روش های دیگر بیشتر برای این منظور استفاده می شود.
یکی دیگر از مبدل های حرارتی محبوب برای سیالات با ویسکوزیته کم، مانند شیر، مبدل حرارتی صفحه ای است، که در آن سیالات گرمایشی و خنک کننده از طریق مسیرهای پرپیچ و خم متناوب بین صفحات عمودی جریان می یابد. سیالات گرمایش و سرمایش به گونه ای قرار می گیرند که بین صفحات متناوب جریان داشته باشند. واشرها و کانال های مناسب جریان را کنترل می کنند و اجازه می دهند جریان موازی یا مخالف در هر تعداد عبور دلخواه جریان یابد. مزیت اساسی این نوع مبدل حرارتی این است که سطح انتقال بزرگی را ارائه می دهد که به راحتی برای تمیزکاری در دسترس است: در واقع اطراف صفحات معمولاً طوری طراحی می شوند که به راحتی از هم جدا شوند. مبدل های حرارتی صفحه ای یکی از سیستماتیک ترین روش های انتقال حرارت برای محصولات سیالی هستند.
چالش زمان اجرا، اندازه و طراحی است. اندازه دقیق صفحات طولانی ترین کارکرد ممکن را تضمین می کند. و وقتی نوبت به طراحی می رسد، یک طرح خوب می تواند تفاوت را ایجاد کند. برای مثال، جریان یکنواخت در بین صفحات به تقویت زمان عملیات کمک می کند.
تعریف:قابلمه های بزرگ استیل یا مسی که در مواد غذایی و سایر صنایع برای دستیابی به نقطه جوش مواد استفاده می شود.
در این نوع مبدل حرارتی، سیال (غذای مایع یا مواد غذایی خمیری ) که قرار است حرارت یابند، در ظرفی قرار می گیرد. ممکن است این ظرف همراه با یک همزن باشد که برای حفظ حرکت سیال در سراسر انتقال حرارت ارائه می شود. در جایی که همزن وجود ندارد، ضرایب انتقال حرارت کمتر یا حتی نصف می شود. منبع گرما معمولاً متراکم شدن بخار در ژاکت ظرف است: باید حداقل هوا در داخل بخار در ژاکت وجود داشته باشد، زیرا هوا مانع تبادل حرارت می شود. خود پن می تواند از چدن، فولاد ضد زنگ یا مس باشد. ضرایب انتقال حرارت خیلی زیاد نیست: با توجه به مواد ظرف و ویسکوزیته سیالی که قرار است گرم شود، تعیین می شود. علاوه بر این، معمولاً این تجهیزات فقط به پردازش مواد غذایی ناپیوسته اجازه می دهد.
در برخی از فرآیندهای غذایی، که حرارت سریع مورد نیاز است، ممکن است یک سیم پیچ مارپیچ در داخل پن(تابه) نصب شود و بخار به کویل راه یابد. این می تواند سرعت انتقال حرارت بیشتری را نسبت به تابه های روکش دار(Jacketed pans) بدهد. این موضوع به این دلیل وجود سطح انتقال حرارت بیشتر و افزایش ضرایب انتقال حرارت برای سیم پیچ ها نسبت به دیواره های تشت است.
نوع دیگری از مبدل های حرارتی شامل یک استوانه روکش دار با یک استوانه داخلی متحدالمرکز با اولی و مجهز به تیغه های تراشنده (یا شفت) است. سیلندرهایی با سطح انتقال حرارت بیرونی به طور مداوم خراشیده می شوند. محورهای خراش دهنده به طور مداوم مواد غذایی را از دیواره ها جدا می کنند، آن را مخلوط نگه می دارند و امکان تبادل حرارت بهینه را فراهم می کنند. این تجهیزات به ویژه برای محصولات با ویسکوزیته بالاتر کاربرد قابل توجهی پیدا می کند. همچنین می تواند برای دفع گرما از غذا به جای استفاده از آن استفاده شود (مانند انجماد بستنی ها و سرد کردن چربی ها در طول تولید مارگارین). مبدل‌های سطح خراشیده همچنین می‌توانند برای پردازش غذاهای حساس به گرما و/یا استرس مکانیکی استفاده شوند.
برنامه های کامپیوتری برای طراحی مبدل های حرارتی با بهترین کارایی ممکن در دسترس هستند. همانطور که پیش تر گفتیم در مبدل حرارتی انرژی حرارتی از یک جامد یا سیال به جامد یا سیال دیگر منتقل می شود. در طراحی تجهیزات، معادلات انتقال حرارت برای محاسبه این انتقال انرژی به منظور انجام کارآمد و تحت شرایط کنترلی اعمال می شود.
علاوه بر طراحی خوب مبدل حرارتی، عوامل دیگری برای دستیابی راندمان انتقال حرارت از اهمیت بالایی برخوردار هستند. از جمله آنها اجتناب از هر گونه زباله (اعم از مواد معدنی یا آلی) در سطوح مبادله حرارت است. به همین دلیل، اگر از آب به عنوان سیال مبادله حرارت استفاده شود، باید دیونیزه شود. مایعات غذایی (مانند شیر، سس هاو…) که با این تجهیزات تصفیه می شوند، باید در پایان فرآوری شوند و با روش های تمیز کردن کافی به طور کامل حذف شوند. اگر سطوح مبادله کاملا تمیز نباشند، کارایی تبادل حرارت به خطر می افتد. برخی از طرح‌های مبدل‌های حرارتی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند (نگاه کنید به شکل‌ها) در کاربردهای صنایع غذایی اکنون شرح داده شده‌اند.
مطالعه مرتبط: چرا تمیزکاری مناسب مبدل حرارتی اهمیت دارد؟
از آنجایی که فناوری مبدل های حرارتی در حال افزایش است، ما در یاران قطعه توس خراسان (یارا مبدل) تیمی از متخصصان داریم تا با تجربه گسترده خود به شما در رفع نیاز شما به مبدل حرارتی کمک کنند.
