Bốn loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm trong ngành thực phẩm

Giới thiệu

Trao đổi nhiệt là nền tảng trong ngành thực phẩm và đồ uống cho các quá trình như thanh trùng, khử trùng, làm mát, sưởi ấm và thu hồi năng lượng. Trong số các bộ trao đổi nhiệt khác nhau, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) đặc biệt phổ biến do thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất nhiệt cao và dễ bảo trì. Có bốn loại bộ trao đổi nhiệt dạng tấm chính được sử dụng trong ngành thực phẩm:

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đệm (GPHE)

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (BPHE)

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (WPHE)

Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm bán hàn (SWPHE)

Mỗi loại có những đặc điểm riêng phù hợp cho các ứng dụng cụ thể trong chế biến thực phẩm.

1. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đệm (GPHE)

Thiết kế và kết cấu
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có đệm bao gồm một chồng các tấm tôn được giữ với nhau trong một khung. Mỗi tấm được bịt kín bằng các miếng đệm đàn hồi để kiểm soát dòng chất lỏng qua các kênh thay thế.

Các tính năng chính
Linh hoạt và dễ sử dụng: Các tấm và miếng đệm có thể được thay thế hoặc bổ sung.

Tấm tôn tạo ra dòng chảy rối, tăng cường truyền nhiệt.

Vòng đệm cho phép tháo rời và làm sạch dễ dàng, điều này rất quan trọng đối với vệ sinh thực phẩm.

Ứng dụng
Thanh trùng sữa, nước trái cây và bia

Làm mát quá trình lên men

Hệ thống CIP (Sạch tại chỗ)

Tuần hoàn nước nóng và nước lạnh

Ưu điểm
Vệ sinh tuyệt vời: Dễ dàng làm sạch và kiểm tra.

Có thể mở rộng: Các tấm có thể được thêm hoặc bớt để phù hợp với nhu cầu.

Hiệu suất cao: Tấm mỏng mang lại hiệu suất truyền nhiệt tuyệt vời.

Hạn chế
Hạn chế của miếng đệm: Không thích hợp với áp suất hoặc nhiệt độ rất cao.

Có khả năng rò rỉ nếu miếng đệm bị thoái hóa theo thời gian.

2. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (BPHE)

Thiết kế và kết cấu
BPHE bao gồm các tấm thép không gỉ mỏng được hàn chân không với nhau bằng đồng hoặc niken. Kết quả là một bộ phận nhỏ gọn, kín không có miếng đệm.

Các tính năng chính
Không có miếng đệm: kín hoàn toàn, làm cho nó chắc chắn hơn.

Cực kỳ nhỏ gọn và tiết kiệm không gian.

Thích hợp cho các ứng dụng áp suất cao và nhiệt độ cao.

Ứng dụng
Hệ thống làm mát sữa

Làm mát bằng cacbonat nước giải khát

Sưởi ấm nước nóng

Thiết bị bay hơi và ngưng tụ làm lạnh

Ưu điểm
Thiết kế nhỏ gọn: Phù hợp trong không gian chật hẹp.

Độ bền: Chịu được áp suất và nhiệt độ cao.

Bảo trì thấp: Không có miếng đệm để thay thế.

Hạn chế
Không thể bảo trì được: Không thể tháo rời hoặc làm sạch bằng máy móc.

Ít vệ sinh hơn đối với một số ứng dụng cấp thực phẩm do hạn chế về vệ sinh.

Nguy cơ ô nhiễm đồng trong các sản phẩm nhạy cảm trừ khi sử dụng phương pháp hàn niken.

3. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn (WPHE)

Thiết kế và kết cấu
WPHE có các tấm được hàn hoàn toàn với nhau, thường không có miếng đệm nào cả. Chúng được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt.

Các tính năng chính
Được hàn hoàn toàn để không rò rỉ trong các quá trình nguy hiểm hoặc ăn mòn.

Có sẵn trong các thiết kế khối nhỏ gọn.

Thường được sử dụng kết hợp với các loại vỏ bọc.

Ứng dụng
Xử lý chất lỏng nhớt hoặc mạnh (ví dụ: bột cà chua, xi-rô)

Thu hồi nhiệt trong quá trình khử trùng

Chế biến dầu mỡ

Gia nhiệt bằng hơi nước của dung dịch tẩy rửa

Ưu điểm
Cấu trúc chắc chắn: Thích hợp cho môi trường khắc nghiệt.

Hoạt động không bị rò rỉ.

Tuổi thọ lâu dài với chất lỏng tích cực.

Hạn chế
Không thể làm sạch bằng tay: Phải dựa vào hệ thống CIP.

Đắt hơn so với các đơn vị có đệm.

Không thể sửa đổi một khi được chế tạo.

4. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm bán hàn (SWPHE)

Thiết kế và kết cấu
Đây là sự kết hợp giữa PHE được đệm và hàn. Hai tấm được hàn lại với nhau để tạo thành một “cassette” và các cassette được đệm kín với nhau. Một bên có kênh hàn và bên kia có kênh đệm.

Các tính năng chính
Cho phép xử lý các chất lỏng có tính ăn mòn ở mặt hàn và vật liệu có thể làm sạch ở mặt có đệm.

Lý tưởng cho các hệ thống amoniac và chất lỏng ăn mòn.

Cho phép tháo rời một phần để làm sạch.

Ứng dụng
Bình ngưng và bay hơi amoniac

Nước ép trái cây và chế biến cô đặc

Đun nóng xi-rô đường

Ngưng tụ hơi trong thiết bị bay hơi

Ưu điểm

Chức năng kép: Cân bằng khả năng sử dụng và độ bền.

Tiết kiệm chi phí cho các hệ thống cần hạn chế tiếp xúc với miếng đệm.

Thích hợp cho CIP một phần và làm sạch cơ học.

Hạn chế

Vẫn dễ bị hỏng miếng đệm ở một bên.

Việc xây dựng phức tạp hơn sẽ làm tăng chi phí.