الأنواع الأربعة للمبادلات الحرارية اللوحية في صناعة الأغذية

مقدمة

يعد التبادل الحراري أمرًا أساسيًا في صناعة الأغذية والمشروبات لعمليات مثل البسترة والتعقيم والتبريد والتدفئة واستعادة الطاقة. من بين المبادلات الحرارية المختلفة، تحظى المبادلات الحرارية اللوحية (PHEs) بشعبية خاصة نظرًا لتصميمها المدمج وكفاءتها الحرارية العالية وسهولة صيانتها. هناك أربعة أنواع رئيسية من المبادلات الحرارية اللوحية المستخدمة في صناعة المواد الغذائية:

المبادلات الحرارية ذات الألواح الحشية (GPHEs)

المبادلات الحرارية ذات الألواح النحاسية (BPHEs)

المبادلات الحرارية ذات الألواح الملحومة (WPHEs)

المبادلات الحرارية ذات الألواح شبه الملحومة (SWPHEs)

ولكل منها خصائص فريدة مناسبة لتطبيقات محددة في مجال تجهيز الأغذية.

1. المبادلات الحرارية ذات الألواح الحشية (GPHEs)

التصميم والهيكل
تتكون المبادلات الحرارية ذات الألواح الحشية من مجموعة من الصفائح المموجة المجمعة معًا في إطار. يتم إغلاق كل لوحة بحشوات من المطاط الصناعي التي تتحكم في تدفق السوائل عبر القنوات البديلة.

الميزات الرئيسية
مرنة وصالحة للخدمة: يمكن استبدال أو إضافة اللوحات والحشيات.

تخلق الألواح المموجة اضطرابًا، مما يعزز نقل الحرارة.

تسمح الحشيات بسهولة التفكيك والتنظيف، وهو أمر بالغ الأهمية لنظافة الطعام.

التطبيقات
بسترة الحليب والعصير والبيرة

تبريد التخمير

أنظمة التنظيف المكاني (CIP).

دوران الماء الساخن والماء البارد

المزايا
نظافة ممتازة: سهلة التنظيف والفحص.

قابلة للتطوير: يمكن إضافة اللوحات أو إزالتها لتتناسب مع الطلب.

كفاءة عالية: توفر الألواح الرفيعة أداءً ممتازًا في نقل الحرارة.

القيود
قيود الحشية: غير مناسبة للضغوط أو درجات الحرارة العالية جدًا.

احتمالية التسرب إذا تدهورت الحشيات بمرور الوقت.

2. المبادلات الحرارية ذات الألواح النحاسية (BPHEs)

التصميم والهيكل
تتكون BPHEs من صفائح رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ يتم لحامها بالنحاس أو النيكل. والنتيجة هي وحدة مدمجة ومغلقة بدون حشوات.

الميزات الرئيسية
لا توجد حشوات: محكمة الغلق بالكامل، مما يجعلها أكثر قوة.

مدمجة للغاية وموفرة للمساحة.

مناسبة لتطبيقات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية.

التطبيقات
أنظمة تبريد الألبان

تبريد المشروبات الغازية

تسخين الماء الساخن

مبخرات التبريد والمكثفات

المزايا
تصميم مدمج: يناسب المساحات الضيقة.

متينة: مقاومة للضغط العالي ودرجة الحرارة.

صيانة منخفضة: لا توجد حشوات للاستبدال.

القيود
غير صالحة للخدمة: لا يمكن تفكيكها أو تنظيفها ميكانيكيًا.

أقل صحية بالنسبة لبعض التطبيقات المخصصة للمواد الغذائية بسبب قيود التنظيف.

خطر التلوث بالنحاس في المنتجات الحساسة ما لم يتم استخدام مختلط النيكل.

3. المبادلات الحرارية ذات الألواح الملحومة (WPHEs)

التصميم والهيكل
تتميز WPHEs بألواح ملحومة بالكامل معًا، غالبًا بدون حشوات على الإطلاق. وهي مصممة للوسائط العدوانية ودرجات الحرارة والضغوط القصوى.

الميزات الرئيسية
ملحومة بالكامل لمنع أي تسرب في العمليات الخطرة أو المسببة للتآكل.

متوفر في تصاميم الكتل المدمجة.

غالبًا ما يتم استخدامه مع العبوات من نوع الصدفة.

التطبيقات
معالجة السوائل اللزجة أو العدوانية (مثل معجون الطماطم والشراب)

استرداد الحرارة في عمليات التعقيم

معالجة الزيوت والدهون

تسخين محاليل التنظيف بالبخار

المزايا
البناء القوي: مناسب للبيئات القاسية.

عملية خالية من التسرب.

عمر خدمة طويل مع السوائل العدوانية.

القيود
غير قابلة للتنظيف باليد: يجب الاعتماد على أنظمة التنظيف المكاني (CIP).

أكثر تكلفة من الوحدات طوقا.

لا يوجد تعديل ممكن مرة واحدة ملفقة.

4. المبادلات الحرارية ذات الألواح شبه الملحومة (SWPHEs)

التصميم والهيكل
هذه عبارة عن مزيج بين PHEs الحشية والملحومة. يتم لحام لوحين معًا لتشكيل "علبة"، ويتم ربط الأشرطة ببعضها البعض. جانب واحد لديه قناة ملحومة، والآخر لديه قناة طوقا.

الميزات الرئيسية
يسمح بالتعامل مع السوائل العدوانية على الجانب الملحوم والوسائط القابلة للتنظيف على الجانب المغطى.

مثالية لأنظمة الأمونيا والسوائل المسببة للتآكل.

يسمح بالتفكيك الجزئي للتنظيف.

التطبيقات
مكثفات ومبخرات الأمونيا

عصير الفاكهة وتجهيز المركزات

تسخين شراب السكر

تكثيف البخار في المبخرات

المزايا

وظيفة مزدوجة: يوازن بين إمكانية الخدمة والمتانة.

فعالة من حيث التكلفة للأنظمة التي تحتاج إلى تعرض محدود للحشية.

مناسبة للتنظيف CIP الجزئي والتنظيف الميكانيكي.

القيود

لا تزال عرضة لفشل الحشية من جانب واحد.

البناء الأكثر تعقيدًا يرفع التكلفة.