Aplicación de intercambiadores de calor de superficie raspada na industria da margarina
Os intercambiadores de calor de superficie raspada (SSHE, polas súas siglas en inglés) son dispositivos de transferencia de calor altamente eficientes que melloran a transferencia de calor mediante raspado mecánico. Son especialmente axeitados para fluídos de alta viscosidade, facilmente cristalizables ou que conteñen partículas. A continuación, móstrase unha análise do seu principio de funcionamento e as súas aplicacións específicas na industria da margarina:
I. Principio de funcionamento dos intercambiadores de calor de superficie raspada
1. Estrutura central
o Cilindro encamisado: a capa exterior recibe un medio de calefacción/refrixeración (como vapor, auga fría ou aceite de transferencia de calor).
o Eixe xiratorio e raspador: No interior, hai un eixe xiratorio con varios raspadores flexibles ou ríxidos unidos, que se adhiren estreitamente á parede interior do cilindro.
Unidade de accionamento: Un motor acciona o eixe para que xire a alta velocidade (normalmente de 100 a 500 rpm).
2. Proceso de traballo
o Efecto raspado: os raspadores raspan continuamente o material da parede interior, evitando a ensuciación ou a cristalización e, simultaneamente, forzan a renovación da capa límite na superficie de transferencia de calor, aumentando significativamente o coeficiente de transferencia de calor (ata 5-10 veces o dos intercambiadores de calor de tubos tradicionais).
Función de mestura: os raspadores rotatorios exercen efectos de cizallamento e axitación sobre o material, promovendo unha temperatura e unha composición uniformes.
o Control do cambio de fase: Axustando con precisión a temperatura da camisa e a velocidade do raspador, pódese conseguir un arrefriamento, unha cristalización ou unha emulsificación rápidos do material (como o control da cristalización da graxa na margarina).
3. Vantaxes e características
Adecuado para fluídos non newtonianos de alta viscosidade (ata 10^5 cP) ou materiais que conteñen partículas sólidas.
o Evita o sobrequecemento local ou os puntos fríos, garantindo unha calidade uniforme do produto.
o Pode manexar materiais sensibles propensos á coqueificación ou á cristalización.
II. Aplicación na produción de margarina
1. Papel clave no proceso de produción
A produción de margarina require a emulsificación de aceites e fases acuosas (leite, sal, emulsionantes, etc.) seguida dun arrefriamento rápido e cristalización. O intercambiador de calor de superficie raspada é un dispositivo fundamental, que se aplica principalmente en:
o Arrefriamento e cristalización de emulsións: Arrefriamento rápido da emulsión mesturada (uns 40-50 °C) a 10-20 °C para inducir a formación dunha estrutura cristalina β' estable (crucial para unha textura suave).
o Procesamento de nucleación: a forza de cizallamento dos raspadores descompón os cristais grandes, formando unha rede de graxa fina e uniforme, mellorando a extensibilidade da crema.
o Tratamento de esterilización: Nalgúns procesos, utilízanse camisas de alta temperatura para a esterilización a curto prazo (por exemplo, 85 °C durante 15 segundos).
2. Adaptabilidade á industria
o Control preciso da temperatura: a cristalización da graxa é sensible á temperatura (por exemplo, o aceite de palma debe controlarse a 20-25 °C) e o intercambiador de calor raspado pode manter con precisión o rango de temperatura.
o Prevención da separación de fases: unha forza de cizallamento elevada garante unha dispersión uniforme da fase acuosa, evitando a separación aceite-auga.
o Manipulación de materiais con alto contido en graxa: a margarina contén entre un 70 e un 80 % de graxa e o deseño do raspador supera o problema de atascos dos intercambiadores de calor tradicionais.
3. Parámetros típicos do equipo
o Coeficiente de transferencia de calor: 500-1500 W/(m²·K) (dependendo da viscosidade do material).
o Velocidade de arrefriamento: Ata 30 °C/minuto (fúrxico para a cinética de cristalización da graxa).
Capacidade: os equipos a escala industrial poden manexar de 1 a 10 toneladas por hora.
III. Comparación con outros intercambiadores de calor
Aplicabilidade en margarina ★★★★★ ★★☆ ★☆☆
| Características | Intercambiador de calor de superficie raspada | Intercambiador de calor de carcasa e tubos | Intercambiador de calor de placas |
| Viscosidade aplicable | Alto (≤10^5 cP) | Moderado-baixo (≤10^3 cP) | Baixo (≤10^2 cP) |
| Risco de incrustacións | Moi baixo (autolimpeza por raspado) | Alto | Moderado |
| Efecto de cizalladura | Forte (controlable) | Débil | Débil |
IV. Tendencias de desenvolvemento industrial
• Optimización enerxética: usar motores de frecuencia variable para axustar a velocidade do raspador, axustándoo aos diferentes requisitos da fórmula (por exemplo, maior cizalladura para crema baixa en graxa).
• Control intelixente: integra sensores de temperatura e viscosidade para axustar a velocidade de arrefriamento e a forza de cizallamento en tempo real. • Deseño sanitario: cumpre coas normas EHEDG/3A, o sistema CIP (limpado no lugar) reduce o tempo de inactividade.
O intercambiador de calor raspador, coas súas capacidades de transferencia de calor e mestura altamente eficientes, converteuse nun equipo clave indispensable na industria da margarina. Especialmente baixo a tendencia de buscar produtos baixos en graxas trans e altamente funcionais, destacaranse aínda máis as súas vantaxes de procesamento precisas.
Data de publicación: 02-07-2025