Primjena izmjenjivača topline sa struganom površinom u industriji margarina
Izmjenjivači topline sa struganom površinom (SSHE) su visoko učinkoviti uređaji za prijenos topline koji poboljšavaju prijenos topline mehaničkim struganjem. Posebno su prikladni za tekućine visoke viskoznosti, lako kristalizirajuće ili tekućine koje sadrže čestice. Slijedi analiza njihovog principa rada i specifičnih primjena u industriji margarina:
I. Princip rada izmjenjivača topline sa struganom površinom
1. Osnovna struktura
o Cilindar s plaštem: Vanjski sloj se opskrbljuje medijima za grijanje/hlađenje (kao što su para, hladna voda ili ulje za prijenos topline).
o Rotirajuća osovina i strugač: Unutra se nalazi rotirajuća osovina s više fleksibilnih ili krutih strugača koji su pričvršćeni na unutarnju stijenku cilindra.
o Pogonska jedinica: Motor pokreće osovinu koja se okreće velikom brzinom (obično 100-500 o/min).
2. Radni proces
o Učinak struganja: Strugači kontinuirano stružu materijal s unutarnje stijenke, sprječavajući onečišćenje ili kristalizaciju, a istovremeno potiču obnovu graničnog sloja na površini za prijenos topline, značajno povećavajući koeficijent prijenosa topline (do 5-10 puta veći od tradicionalnih cijevnih izmjenjivača topline).
o Funkcija miješanja: Rotirajući strugači vrše efekt smicanja i miješanja na materijal, potičući ujednačenu temperaturu i sastav.
o Kontrola promjene faze: Preciznim podešavanjem temperature plašta i brzine strugača može se postići brzo hlađenje, kristalizacija ili emulgiranje materijala (kao što je kontrola kristalizacije masti u margarinu).
3. Prednosti i karakteristike
o Pogodno za tekućine visoke viskoznosti (do 10^5 cP), ne-Newtonove tekućine ili materijale koji sadrže čvrste čestice.
o Izbjegava lokalno pregrijavanje ili hladna mjesta, osiguravajući ujednačenu kvalitetu proizvoda.
o Može rukovati osjetljivim materijalima sklonim koksiranju ili kristalizaciji.
II. Primjena u proizvodnji margarina
1. Ključna uloga u proizvodnom procesu
Proizvodnja margarina zahtijeva emulgiranje ulja i vodene faze (mlijeko, sol, emulgatori itd.) nakon čega slijedi brzo hlađenje i kristalizacija. Izmjenjivač topline sa struganom površinom je ključni uređaj koji se uglavnom primjenjuje u:
o Hlađenje i kristalizacija emulzija: Brzo hlađenje miješane emulzije (oko 40-50°C) na 10-20°C kako bi se potaknulo stvaranje stabilne β' kristalne strukture (ključno za glatku teksturu).
o Nukleacijska obrada: Sila smicanja strugača razbija velike kristale, stvarajući finu i ujednačenu masnu mrežu, povećavajući rastezljivost kreme.
o Sterilizacijska obrada: U nekim se procesima za kratkotrajnu sterilizaciju koriste visokotemperaturni plaštevi (npr. 85 °C tijekom 15 sekundi).
2. Prilagodljivost industrije
o Precizna kontrola temperature: Kristalizacija masti je osjetljiva na temperaturu (npr. palmino ulje treba kontrolirati na 20-25°C), a strugani izmjenjivač topline može precizno održavati temperaturni raspon.
o Sprječavanje odvajanja faza: Visoka sila smicanja osigurava jednoliku disperziju vodene faze, izbjegavajući odvajanje ulja i vode.
o Rukovanje materijalima s visokim udjelom masti: Margarin sadrži 70-80% masti, a dizajn strugača prevladava problem začepljenja tradicionalnih izmjenjivača topline.
3. Tipični parametri opreme
o Koeficijent prijenosa topline: 500-1500 W/(m²·K) (ovisno o viskoznosti materijala).
o Brzina hlađenja: Do 30°C/minuti (kritično za kinetiku kristalizacije masti).
o Kapacitet: Oprema industrijske veličine može obraditi 1-10 tona na sat.
III. Usporedba s drugim izmjenjivačima topline
Primjenjivost u margarinu ★★★★★ ★★☆ ★☆☆
| Karakteristike | Izmjenjivač topline sa struganom površinom | Izmjenjivač topline s ljuskom i cijevi | Pločasti izmjenjivač topline |
| Primjenjiva viskoznost | Visoko (≤10^5 cP) | Umjereno nisko (≤10^3 cP) | Nisko (≤10^2 cP) |
| Rizik od obrane | Vrlo nisko (samočišćenje struganjem) | Visoko | Umjereno |
| Učinak smicanja | Snažno (kontrolirano) | Slabo | Slabo |
IV. Trendovi razvoja industrije
• Optimizacija energije: Koristite motore s promjenjivom frekvencijom za podešavanje brzine strugača, prilagođavajući različite zahtjeve formule (npr. veće smicanje za vrhnje s niskim udjelom masti).
• Inteligentno upravljanje: Integrirajte senzore temperature i viskoznosti za podešavanje brzine hlađenja i sile smicanja u stvarnom vremenu. • Sanitarni dizajn: U skladu sa standardima EHEDG/3A, CIP (Clean-In-Place) sustav smanjuje vrijeme zastoja.
Izmjenjivač topline sa strugačem, sa svojim visoko učinkovitim mogućnostima prijenosa topline i miješanja, postao je nezamjenjiva ključna oprema u industriji margarina. Posebno s trendom traženja proizvoda s niskim udjelom trans masti i visokom funkcionalnošću, njegove prednosti precizne obrade dodatno će biti istaknute.
Vrijeme objave: 02.07.2025.