Grandomojo paviršiaus šilumokaičių taikymas margarino pramonėje

Grandomojo paviršiaus šilumokaičių taikymas margarino pramonėje

Grandomojo paviršiaus šilumokaičiai (SSHE) yra labai efektyvūs šilumos perdavimo įrenginiai, kurie pagerina šilumos perdavimą mechaniniu grandymu. Jie ypač tinka didelio klampumo, lengvai kristalizuojamiems arba dalelių turintiems skysčiams. Toliau pateikiama jų veikimo principo ir konkrečių pritaikymų margarino pramonėje analizė:

I. Grandomojo paviršiaus šilumokaičių veikimo principas

1. Pagrindinė struktūra

o Apvalkalinis cilindras: Išorinis sluoksnis tiekiamas šildymo / aušinimo terpe (pvz., garu, šaltu vandeniu arba šilumos perdavimo alyva).

o Besisukantis velenas ir grandiklis: Viduje yra besisukantis velenas su keliais pritvirtintais lanksčiais arba standžiais grandikliais, kurie tvirtai priglunda prie cilindro vidinės sienelės.

o Pavaros blokas: Variklis suka veleną dideliu greičiu (paprastai 100–500 aps./min.).

2. Darbo procesas

o Grandymo efektas: Grandikliai nuolat grando medžiagą nuo vidinės sienelės, neleisdami užsiteršti ar kristalizuotis, ir tuo pačiu metu priverčia atnaujinti šilumos perdavimo paviršiaus ribinį sluoksnį, žymiai padidindami šilumos perdavimo koeficientą (iki 5–10 kartų, palyginti su tradiciniais vamzdiniais šilumokaičiais).

o Maišymo funkcija: besisukantys grandikliai daro medžiagos šlyties ir maišymo poveikį, skatindami vienodą temperatūrą ir sudėtį.

o Fazės kitimo valdymas: tiksliai reguliuojant apvalkalo temperatūrą ir grandiklio greitį, galima greitai atvėsinti, kristalizuoti arba emulguoti medžiagą (pvz., kontroliuoti riebalų kristalizaciją margarine).

3. Privalumai ir charakteristikos

Tinka didelio klampumo (iki 10^5 cP), neniutoniniams skysčiams arba medžiagoms, kuriose yra kietųjų dalelių.

o Išvengiama vietinio perkaitimo ar peršalimo, užtikrinant vienodą produkto kokybę.

o Gali apdoroti jautrias medžiagas, linkusias į koksavimą ar kristalizaciją.

II. Taikymas margarino gamyboje

1. Pagrindinis vaidmuo gamybos procese

Margarino gamybai reikia emulsinti aliejų ir vandens fazes (pieną, druską, emulsiklius ir kt.), po to greitai atvėsinti ir kristalizuoti. Grandomojo paviršiaus šilumokaitis yra pagrindinis įrenginys, daugiausia naudojamas:

o Emulsijų aušinimas ir kristalizavimas: greitai atvėsinkite sumaišytą emulsiją (apie 40–50 °C) iki 10–20 °C, kad susidarytų stabili β' kristalinė struktūra (labai svarbu, kad tekstūra būtų lygi).

o Branduolio susidarymo procesas: Grandiklių šlyties jėga suskaido didelius kristalus, suformuodama smulkų ir vienodą riebalų tinklą, kuris pagerina kremo ištirštumą.

o Sterilizacinis apdorojimas: Kai kuriuose procesuose trumpalaikiam sterilizavimui naudojami aukštos temperatūros apvalkalai (pvz., 85 °C 15 sekundžių).

2. Pramonės prisitaikymas

o Tikslus temperatūros valdymas: riebalų kristalizacija yra jautri temperatūrai (pvz., palmių aliejaus temperatūra turi būti kontroliuojama 20–25 °C), o grandiklinis šilumokaitis gali tiksliai palaikyti temperatūros diapazoną.

o Fazių atsiskyrimo prevencija: didelė šlyties jėga užtikrina tolygų vandens fazės išsisklaidymą, išvengiant alyvos ir vandens atsiskyrimo.

o Riebalų turinčių medžiagų tvarkymas: margarine yra 70–80 % riebalų, o grandiklio konstrukcija išsprendžia tradicinių šilumokaičių užsikimšimo problemą.

3. Tipiniai įrangos parametrai

o Šilumos perdavimo koeficientas: 500–1500 W/(m²·K) (priklausomai nuo medžiagos klampumo).

o Aušinimo greitis: iki 30 °C/minutę (labai svarbus riebalų kristalizacijos kinetikai).

o Pajėgumas: Pramoninio masto įranga gali apdoroti 1–10 tonų per valandą.

III. Palyginimas su kitais šilumokaičiais

Taikymas margarine ★★★★★ ★★☆ ★☆☆

Charakteristikos	Nugramdyto paviršiaus šilumokaitis	Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis	Plokštelinis šilumokaitis
Taikomas klampumas	Aukštas (≤10^5 cP)	Vidutinis-žemas (≤10^3 cP)	Žemas (≤10^2 cP)
Užsiteršimo rizika	Labai žemas (savaiminis valymas grandant)	Aukštas	Vidutinis
Šlyties efektas	Stiprus (kontroliuojamas)	Silpnas	Silpnas

IV. Pramonės plėtros tendencijos

• Energijos optimizavimas: naudokite kintamo dažnio variklius grandiklio greičiui reguliuoti, kad jis atitiktų skirtingus receptūros reikalavimus (pvz., didesnis šlyties greitis neriebiai grietinėlei).

• Pažangus valdymas: integruoti temperatūros ir klampumo jutikliai, skirti realiuoju laiku reguliuoti aušinimo greitį ir šlyties jėgą. • Sanitarinis dizainas: atitinka EHEDG/3A standartus, CIP (valymo vietoje) sistema sumažina prastovas.

Grandiklis-šilumokaitis, pasižymintis itin efektyviu šilumos perdavimu ir maišymu, tapo nepakeičiama pagrindine įranga margarino pramonėje. Ypač atsižvelgiant į tendenciją siekti mažai transriebalų turinčių ir didelio funkcionalumo produktų, jo tikslaus apdorojimo pranašumai bus dar labiau išryškinti.