Grandomojo paviršiaus šilumokaičių kilmė
Šilumokaičių su grandikliniu paviršiumi kilmė ir raida siekia XX a. pradžią. Jų sukūrimas nebuvo per naktį sėkmingas, o veikiau atsakas į tradicinių šilumokaičių būdingus apribojimus dirbant su specifinėmis medžiagomis.
Pagrindinė kilmė: 1920–1930 m.
Šiuo laikotarpiu daugiausia susiformavo grandomojo paviršiaus šilumokaičių koncepcija ir pradinis dizainas, kurį lėmė maisto pramonė, ypač margarino ir ledų gamyba.
1. Spręstinos problemos:
o Didelės klampos medžiagos: tokios medžiagos kaip sviestas, ledų mišinys ir uogienė yra itin klampios ir prastai teka tradiciniuose vamzdiniuose arba plokšteliniuose šilumokaičiuose, todėl lengvai užsikemša ir labai sumažina šilumos perdavimo efektyvumą.
o Jautrumas šlyčiai: Riebalų arba ledo kristalų susidarymą šiose medžiagose reikia tiksliai kontroliuoti. Intensyvus arba netolygus aušinimas gali lemti šiurkščią tekstūrą ir prastą skonį.
o Užsiteršimas ir koksavimas: Medžiagos, kurių sudėtyje yra cukraus ar baltymų, linkusios kietėti ir karamelizuotis ant kaitinimo paviršių, o tai ne tik veikia šilumos perdavimą, bet ir sukelia produkto gedimą bei apsunkina įrangos valymą.
2. Technologijų pionieriai:
o Vienas iš ankstyviausių grandomojo paviršiaus šilumokaičių patentų siekia XX a. 3-ojo dešimtmečio pabaigą – XX a. 4-ojo dešimtmečio pradžią. Pavyzdžiui, apie 1928 m. Vokietijos bendrovės „Gerhard Company“ (vėliau tapusios APV grupės dalimi) inžinieriai atliko novatorišką darbą šioje srityje.
o Kita svarbi figūra buvo CO (Charlie) Linn, kuris suprojektavo pirmąjį komerciškai sėkmingą grandomojo paviršiaus šilumokaitį „Girdler Corporation“ „Votator“ padaliniui Jungtinėse Valstijose (apie 1933–1935 m.). Šis prietaisas iš pradžių buvo išrastas nepertraukiamai margarino gamybai. Pavadinimas „Votator“ ilgam laikui tapo grandomojo paviršiaus šilumokaičių sinonimu.
Novatoriški darbo principo aspektai
Šilumokaičių su grandikliniu paviršiumi pagrindinė konstrukcija išradingai sprendžia minėtas problemas:
• Grandymo efektas: Šilumokaičio cilindro viduje dideliu greičiu sukasi rotorius su grandikliais. Grandikliai, veikiami išcentrinės jėgos arba spyruoklių, glaudžiai priglunda prie cilindro sienelės ir nuolat grando medžiagos plėvelę nuo vidinės sienelės.
• Keturi pagrindiniai privalumai:
1. Nuolatinis šilumos perdavimo paviršiaus atnaujinimas: apsaugo nuo medžiagų sukibimo ir užsiteršimo, išlaikant itin aukštą šilumos perdavimo efektyvumą.
2. Vienodas maišymas ir kirpimas: užtikrina vienodą visos medžiagos kaitinimą ir aušinimą bei suteikia kontroliuojamą kirpimo jėgą, kuri yra labai svarbi kristalizacijos procesui (pvz., riebalų kristalizacijai ir ledo kristalų susidarymui).
3. Ypač didelio klampumo skysčių tvarkymas: Mechaninis grandymo ir stūmimo veiksmas leidžia apdoroti pastos, kreminės ir net granuliuotos konsistencijos skysčius, kurių negali apdoroti tradiciniai šilumokaičiai.
4. Ypač trumpas rezidavimo laikas: medžiaga per šilumokaitį praeina plona plėvele, todėl ji labai tinka šilumai jautrioms medžiagoms ir maksimaliai išsaugo produkto skonį, spalvą ir maistines savybes.
Vystymasis ir populiarinimas
• 1940–1950 m.: Spartėjant maisto industrializacijai prieš ir po Antrojo pasaulinio karo, pieno produktų, uogienių ir padažų pramonėje greitai pradėti taikyti grandomojo paviršiaus šilumokaičiai. Dar vienas svarbus pritaikymo etapas buvo nuolatinis ledų šaldymas.
• Nuo 1960-ųjų iki šių dienų: Jų taikymo sritys išsiplėtė nuo maisto pramonės iki chemijos, farmacijos, naftos chemijos ir plastikų polimerų pramonės. Jie naudojami sudėtingiems skysčiams, tokiems kaip polimerų lydalai, parafinas, asfaltas, kosmetika ir farmacijos produktai, apdoroti.
• Technologinė pažanga: Šiuolaikiniai grandomojo paviršiaus šilumokaičiai gerokai patobulėjo medžiagų (pvz., atsparių dilimui ir korozijai kietų dangų), sandarinimo technologijų, automatizavimo valdymo (tikslus temperatūros, slėgio ir greičio valdymas) ir modulinės konstrukcijos srityse.
Santrauka
Grandiklinio šilumokaičio ištakas galima tiksliai nustatyti XX a. 3–4 dešimtmečiuose. Jis buvo išrastas siekiant patenkinti maisto pramonės nuolatinio šildymo, aušinimo, kristalizacijos ir sterilizavimo procesus, keliamus didelio klampumo ir karščiui jautrioms medžiagoms. Jo išradimas buvo svarbus žingsnis perdirbimo pramonės įrangos istorijoje, išplėtęs paprastą „šilumos mainų“ funkciją iki kombinuoto „šilumos mainų ir mechaninio apdorojimo“ veikimo. Iki šiol jis atlieka nepakeičiamą vaidmenį daugelyje pramonės sričių.
Įrašo laikas: 2025 m. spalio 20 d.