Пластинчатые теплообменники в пищевой промышленности

Конструкция

Теплообменник разборного типа представляет собой стальную прямоугольную конструкцию, размещенную на несущей стойке. Он состоит из двух направляющих, на которых закреплены пластины из нержавеющей стали, зафиксированные прижимными плитами.

Пластины – это цельные изделия без сварных соединений и стыков. Шланги подсоединяются через штуцеры из нержавейки.

Основные элементы пластинчатого теплообменника:

• несущая стойка;

• направляющие;

• комплект пластин с уплотнительными элементами;

• планки прижимные (подвижная и неподвижная);

• штуцеры для подключения шлангов.

Принцип работы

В корпусе имеется по паре входных и выходных отверстий, предназначенных для подключения шлангов. По одному из них поступает горячая жидкость (сусло), по второму – холодная вода. Подача обеих жидкостей производится насосом.

Теплообменный процесс осуществляется по принципу водотока. Элементы с холодной средой и с горячей чередуются. По этой причине происходит активное взаимодействие сред с различной температурой. На выходе получают сусло, прогретое до требуемого уровня, и горячую рабочую жидкость. Сырье для производства пива перемещается в резервуар, а вода – в канализацию.

Эффективность теплообменного процесса объясняется использованием множества тонких пластин ребристой формы. Из-за этого повышается площадь контакта холодной среды с горячей, увеличивается КПД аппарата.

Преимущества и недостатки

Пластинчатый теплообменник имеет такие преимущества:

1. Скорость охлаждения (нагрева). Благодаря высокой производительности жидкость охлаждается в 4–6 раз быстрее, чем при использовании аппаратов иной конструкции.

2. Полная автоматизация всех процессов изготовления продукции.

3. Значительное снижение себестоимости конечного продукта.

4. Размеры. Несмотря на большую полезную площадь теплообмена, размеры прибора меньше, чем у других аппаратов.

5. Возможность модернизации. Комплект пластин ограничен только подвижным и неподвижным стягивающими плитами. При необходимости прижимы могут разбираться. Это позволяет добавлять дополнительные элементы.

Теплообменный разборной аппарат пластинчатой конструкции также имеет и минусы:

1. Использование насоса. Эффективная работа устройства невозможна без повышенного расхода холодной воды, подаваемой внутрь под давлением.

2. Частое обслуживание. Из-за небольшого расстояния между пластинами на них быстро накапливаются отложения, снижающие давление и производительность аппарата. Потому пластинчатые приборы требуют более частого осмотра, профилактического обслуживания.

Применение в пивоварении

Для приготовления пива необходимо нагреть сусло до высокой температуры. Но для запуска брожения, перед добавлением дрожжей, сырье обязательно нужно охладить. Одноклеточные грибы, которыми являются дрожжи, живут и «работают» только в теплой воде (5–25 °С). При этом перед производителем остро встает вопрос о необходимости подбора оборудования для снижения температуры сусла. Одно из решений – использование пластинчатого теплообменника.

С его помощью можно не только охладить сырье, но и нагреть его – такая функция используется для поверхностного кипячения или пастеризации пенного напитка.

Теплообменник при изготовлении пива несет такие функции:

• нагрев сусла;

• поверхностное кипячение;

• охлаждение сырья;

• конденсация пара;

• охлаждение готового напитка;

• пастеризация.

Применение в пищевой промышленности

В пищевой промышленности пластинчатые теплообменники Ридан и других производителей используются давно и достаточно активно. Приготовление большинства напитков, продуктов питания невозможно без их применения.

Основные технологические процессы такие:

1. Пастеризация молока. Это непрерывный процесс, означающий уничтожение находящихся возбудителей опасных для человека заболеваний. Молочные теплообменные аппараты производятся из высококачественных материалов, имеющих бактерицидные свойства.

2. Пастеризация вина. Из-за высокой вероятности присутствия различных микроорганизмов в сырье, приготовляемый напиток нужно пастеризовать. Этот процесс важен для дозревания молодых вин, так как улучшает их органолептические свойства.

3. Пастеризация соков. Цель процесса та же – удаление из сырья микроорганизмов, увеличение срока годности, качественная очистка продукта.

Пластинчатые теплообменники эффективно работают даже при малых перепадах температур. Для моделей, применяемых в пищевой промышленности, требуется тщательный уход и очистка по причине строгого лабораторного контроля готовой продукции.

Применение в производстве масла

В процессе изготовления растительного масла пластинчатый теплообменник применяется для рафинации продукта. В качестве используемой для нагрева среды выступает пар, вода либо ранее прошедшее очистку масло. Также теплообменные аппараты задействованы в процессах дезодорации, отбеливания, охлаждения (винтеризации).

Последний процесс протекает в два этапа:

1. Охлаждение масла проточной водой до 30–40 °С.

2. Понижение температуры до 6–8 °С.

Высокий показатель рекуперации (сокращение энергопотребления) обеспечивается точным побором модели теплообменника.

Несмотря на имеющиеся недостатки, пластинчатые теплообменники Alfa Laval и других производителей в плане энергоэффективности превосходят другие типы оборудования, применяемые для охлаждения сырья. Использование аппаратов такого типа позволяет ускорить пастеризацию и другие технологические процессы, из-за чего получили широкое распространение в пищевой промышленности.