Aplicació d'intercanviadors de calor de superfície raspada a la indústria de la margarina
Els intercanviadors de calor de superfície raspada (SSHE) són dispositius de transferència de calor altament eficients que milloren la transferència de calor mitjançant el raspat mecànic. Són especialment adequats per a fluids d'alta viscositat, fàcilment cristal·litzables o que contenen partícules. A continuació, es mostra una anàlisi del seu principi de funcionament i les seves aplicacions específiques a la indústria de la margarina:
I. Principi de funcionament dels intercanviadors de calor de superfície raspada
1. Estructura central
o Cilindre amb camisa: la capa exterior s'alimenta amb un medi de calefacció/refrigeració (com ara vapor, aigua freda o oli de transferència de calor).
o Eix giratori i raspador: A l'interior, hi ha un eix giratori amb diversos raspadors flexibles o rígids units, que s'adhereixen estretament a la paret interior del cilindre.
o Unitat d'accionament: Un motor acciona l'eix perquè giri a alta velocitat (normalment de 100 a 500 rpm).
2. Procés de treball
o Efecte raspat: Els raspadors raspen contínuament el material de la paret interior, evitant l'incrustació o la cristal·lització, i simultàniament forcen la renovació de la capa límit a la superfície de transferència de calor, augmentant significativament el coeficient de transferència de calor (fins a 5-10 vegades superior al dels intercanviadors de calor de tubs tradicionals).
o Funció de mescla: Els raspadors rotatius exerceixen efectes de cisallament i agitació sobre el material, promovent una temperatura i una composició uniformes.
o Control del canvi de fase: Ajustant amb precisió la temperatura de la jaqueta i la velocitat del raspador, es pot aconseguir un refredament, una cristal·lització o una emulsificació ràpids del material (com ara controlar la cristal·lització del greix en la margarina).
3. Avantatges i característiques
o Apte per a fluids d'alta viscositat (fins a 10^5 cP), no newtonians o materials que contenen partícules sòlides.
o Evita el sobreescalfament local o els punts freds, garantint una qualitat uniforme del producte.
o Pot manipular materials sensibles propensos a la cocció o la cristal·lització.
II. Aplicació en la producció de margarina
1. Paper clau en el procés de producció
La producció de margarina requereix l'emulsificació d'olis i fases aquoses (llet, sal, emulsionants, etc.) seguida d'un refredament ràpid i cristal·lització. L'intercanviador de calor de superfície raspada és un dispositiu bàsic, que s'aplica principalment en:
o Refredament i cristal·lització d'emulsions: refredar ràpidament l'emulsió barrejada (uns 40-50 °C) a 10-20 °C per induir la formació d'una estructura cristal·lina β' estable (crucial per a una textura suau).
o Processament de nucleació: la força de cisallament dels raspadors trenca els cristalls grans, formant una xarxa de greix fina i uniforme, millorant l'extensibilitat de la crema.
o Tractament d'esterilització: En alguns processos, s'utilitzen jaquetes d'alta temperatura per a l'esterilització a curt termini (per exemple, 85 °C durant 15 segons).
2. Adaptabilitat a la indústria
o Control precís de la temperatura: la cristal·lització del greix és sensible a la temperatura (per exemple, l'oli de palma s'ha de controlar a 20-25 °C) i l'intercanviador de calor raspat pot mantenir amb precisió el rang de temperatura.
o Prevenció de la separació de fases: una força de cisallament elevada garanteix una dispersió uniforme de la fase aquosa, evitant la separació oli-aigua.
o Manipulació de materials amb alt contingut en greixos: la margarina conté entre un 70 i un 80% de greix i el disseny del raspador supera el problema d'obstrucció dels intercanviadors de calor tradicionals.
3. Paràmetres típics de l'equip
o Coeficient de transferència de calor: 500-1500 W/(m²·K) (segons la viscositat del material).
o Velocitat de refredament: Fins a 30 °C/minut (crític per a la cinètica de cristal·lització del greix).
o Capacitat: Els equips a escala industrial poden gestionar d'1 a 10 tones per hora.
III. Comparació amb altres intercanviadors de calor
Aplicabilitat en margarina ★★★★★ ★★☆ ★☆☆
| Característiques | Intercanviador de calor de superfície raspada | Intercanviador de calor de closca i tub | Intercanviador de calor de plaques |
| Viscositat aplicable | Alt (≤10^5 cP) | Moderat-baix (≤10^3 cP) | Baix (≤10^2 cP) |
| Risc d'incrustacions | Molt baix (autoneteja per raspat) | Alt | Moderat |
| Efecte de cisallament | Fort (controlable) | Feble | Feble |
IV. Tendències de desenvolupament industrial
• Optimització energètica: utilitzeu motors de freqüència variable per ajustar la velocitat del raspador, adaptant-los als diferents requisits de la fórmula (per exemple, un cisallament més alt per a la crema baixa en greix).
• Control intel·ligent: integra sensors de temperatura i viscositat per ajustar la velocitat de refredament i la força de cisallament en temps real. • Disseny sanitari: en compliment de les normes EHEDG/3A, el sistema CIP (Neteja in situ) redueix el temps d'inactivitat.
L'intercanviador de calor raspador, amb les seves capacitats de transferència de calor i barreja altament eficients, s'ha convertit en un equip clau indispensable en la indústria de la margarina. Especialment sota la tendència de buscar productes baixos en greixos trans i altament funcionals, es destacaran encara més els seus avantatges de processament precisos.
Data de publicació: 02-07-2025