Anvendelse af skrabede overfladevarmevekslere i margarineindustrien
Skrabede overfladevarmevekslere (SSHE) er yderst effektive varmeoverføringsenheder, der forbedrer varmeoverførslen gennem mekanisk skrabning. De er særligt velegnede til væsker med høj viskositet, let krystalliserbare eller partikelholdige væsker. Følgende er en analyse af deres arbejdsprincip og specifikke anvendelser i margarineindustrien:
I. Funktionsprincip for skrabede overfladevarmevekslere
1. Kernestruktur
o Kappecylinder: Det ydre lag forsynes med varme-/kølemedier (såsom damp, koldt vand eller varmeoverføringsolie).
o Roterende aksel og skraber: Indvendigt er der en roterbar aksel med flere fleksible eller stive skrabere fastgjort, som klæber tæt til cylinderens indervæg.
o Drivenhed: En motor driver akslen til at rotere med høj hastighed (typisk 100-500 o/min).
2. Arbejdsproces
o Skrabende effekt: Skraberne skraber kontinuerligt materialet af den indre væg, hvilket forhindrer tilsmudsning eller krystallisering, og samtidig fremtvinger de fornyelsen af grænselaget på varmeoverføringsoverfladen, hvilket øger varmeoverføringskoefficienten betydeligt (op til 5-10 gange så høj som for traditionelle rørvarmevekslere).
o Blandefunktion: De roterende skrabere udøver en forskydnings- og omrøringseffekt på materialet, hvilket fremmer ensartet temperatur og sammensætning.
o Faseændringskontrol: Ved præcis justering af kappetemperaturen og skraberhastigheden kan der opnås hurtig afkøling, krystallisering eller emulgering af materialet (f.eks. kontrol af fedtkrystallisering i margarine).
3. Fordele og egenskaber
o Velegnet til højviskose (op til 10^5 cP), ikke-newtonske væsker eller materialer, der indeholder faste partikler.
o Undgår lokal overophedning eller kuldepunkter og sikrer dermed ensartet produktkvalitet.
o Kan håndtere følsomme materialer, der er tilbøjelige til koksdannelse eller krystallisering.
II. Anvendelse i margarineproduktion
1. Nøglerolle i produktionsprocessen
Produktionen af margarine kræver emulgering af olie- og vandfaser (mælk, salt, emulgatorer osv.) efterfulgt af hurtig afkøling og krystallisation. Varmeveksleren med skrabet overflade er en kerneenhed, der primært anvendes i:
o Afkøling og krystallisation af emulsioner: Hurtig afkøling af den blandede emulsion (ca. 40-50 °C) til 10-20 °C for at fremkalde dannelsen af en stabil β'-krystalstruktur (afgørende for en glat tekstur).
o Kimdannelsesproces: Skrabernes forskydningskraft nedbryder store krystaller og danner et fint og ensartet fedtnetværk, hvilket forbedrer cremens strækbarhed.
o Sterilisationsbehandling: I nogle processer anvendes højtemperaturkapper til kortvarig sterilisering (f.eks. 85 °C i 15 sekunder).
2. Branchetilpasningsevne
o Præcis temperaturkontrol: Fedtkrystallisering er temperaturfølsom (f.eks. skal palmeolie kontrolleres ved 20-25 °C), og den skrabede varmeveksler kan præcist opretholde temperaturintervallet.
o Forebyggelse af faseseparation: Høj forskydningskraft sikrer ensartet spredning af vandfasen og undgår olie-vand-separation.
o Håndtering af materialer med højt fedtindhold: Margarine indeholder 70-80% fedt, og skraberdesignet overvinder tilstopningsproblemet ved traditionelle varmevekslere.
3. Typiske udstyrsparametre
o Varmeoverførselskoefficient: 500-1500 W/(m²·K) (afhængigt af materialets viskositet).
o Kølehastighed: Op til 30 °C/minut (afgørende for fedtkrystalliseringskinetik).
o Kapacitet: Udstyr i industriel skala kan håndtere 1-10 tons i timen.
III. Sammenligning med andre varmevekslere
Anvendelighed i margarine ★★★★★ ★★☆ ★☆☆
| Karakteristika | Skrabet overfladevarmeveksler | Skal- og rørvarmeveksler | Pladevarmeveksler |
| Anvendelig viskositet | Høj (≤10^5 cP) | Moderat-lav (≤10^3 cP) | Lav (≤10^2 cP) |
| Risiko for begroning | Meget lav (selvrensende ved skrabning) | Høj | Moderat |
| Forskydningseffekt | Stærk (kontrollerbar) | Svag | Svag |
IV. Tendenser inden for branchens udvikling
• Energioptimering: Brug motorer med variabel frekvens til at justere skraberhastigheden, så den matcher forskellige formelkrav (f.eks. højere forskydning for fløde med lavt fedtindhold).
• Intelligent styring: Integrer temperatur-viskositetssensorer for at justere kølehastighed og forskydningskraft i realtid. • Sanitært design: CIP-systemet (Clean-In-Place) er i overensstemmelse med EHEDG/3A-standarderne og reducerer nedetiden.
Skrabervarmeveksleren er med sin yderst effektive varmeoverførings- og blandingskapacitet blevet et uundværligt nøgleudstyr i margarineindustrien. Især i lyset af tendensen til at forfølge produkter med lavt transfedtindhold og højt funktionelle egenskaber, vil dens fordele ved præcis forarbejdning blive yderligere fremhævet.
Opslagstidspunkt: 2. juli 2025