Нагрев играет значительную роль в пищевой промышленности. Нагревание помогает улучшить питательные, безопасные и органолептические аспекты продукта. Кроме того, такие подпроцессы, как замораживание, стерилизация и консервирование, зависят от эффективной теплопередачи для обеспечения стабильного качества конечного продукта.
В этой статье будет рассмотрена передача тепла в пищевой промышленности, в том числе то, как это делается, и некоторые из связанных с этим проблем.
В пищевой промышленности используются различные типы нагревателей, которые обеспечивают нагревание и обработку пищевых продуктов. Некоторые из наиболее распространенных типов нагревателей, применяемых в пищевой промышленности, включают:
- Теплообменники: Теплообменники широко используются для передачи тепла между различными средами. Они могут быть пластинчатыми, трубчатыми, спиральными или других конструкций. Теплообменники применяются для нагрева и охлаждения различных пищевых продуктов, включая молоко, соки, соусы, супы и другие жидкости.
- Нагревательные элементы: Нагревательные элементы, такие как электрические нагревательные панели или ТЭНы, используются для нагревания пищевых продуктов и оборудования в различных процессах пищевой промышленности. Они могут быть установлены в печах, кипятильниках, грилях, пароварках, варочных котлах и других устройствах, обеспечивая контролируемый нагрев. Для обеспечения безопасности и защиты от перегрева, электрические нагревательные элементы обычно оснащены термостатами или терморегуляторами. Они контролируют и поддерживают определенную температуру в процессе нагрева, предотвращая перегрев и сохраняя оптимальные условия для процесса производства пищевых продуктов.
- Паровые котлы: Паровые котлы широко применяются для производства пара, который используется во многих процессах пищевой промышленности. Паровые котлы могут работать на различных видах топлива, включая газ, мазут, уголь или дрова. Они обеспечивают высокотемпературный пар для нагрева, варки, стерилизации и других технологических операций.
- Инфракрасные нагреватели: Инфракрасные нагреватели используются для точечного или поверхностного нагрева пищевых продуктов. Они могут быть установлены в туннельных печах, конвейерных системах, грилях и других устройствах. Инфракрасные нагреватели обеспечивают быстрый и эффективный нагрев без прямого контакта с продуктом.
- Газовые горелки: Газовые горелки применяются для нагрева пищевых продуктов и оборудования в различных процессах пищевой промышленности. Они могут работать на природном газе или сжиженном нефтяном газе (пропане/бутане). Газовые горелки обеспечивают высокую температуру и позволяют точно регулировать процесс нагрева.
Роль теплообменников в пищевой промышленности
Теплообменники используются для передачи тепла во многих пищевых процессах, будь то производство шоколада, фрикаделек, мороженого или обработка молока, прошедшего ультрапастеризацию. Однако используемый тип нагрева варьируется в зависимости от физических свойств продукта, таких как вязкость, теплопроводность, вязкость и удельная теплоемкость.
Форма изделия также может влиять на тип используемого теплообменника. Например, сырье нестандартных размеров требует сложной конструкции теплообменника. Такие конструкции позволяют процессам достигать эффективной теплопередачи для стабильных и высококачественных результатов каждый раз.
Вот взгляд на наиболее распространенные типы теплообменников, используемых в пищевой промышленности.
-
Трубчатый теплообменник
Конструкция трубчатого теплообменника является самой простой из всех. По сути, это труба с двойными стенками, через которую проходят две жидкости; один через центральную трубу, а другой через кольцо между двумя трубами. Некоторые даже имеют три стенки и направляют обрабатываемую жидкость через промежуточный канал, в то время как нагревающая и охлаждающая жидкости проходят через другие кольцевые пространства. Таким образом, обрабатываемая жидкость окружена с обеих сторон. Трубчатые нагреватели не распространены в пищевой промышленности, несмотря на то, что они относительно доступны. -
Резервуарное хранилище
Чаны также имеют резервуар с двойными стенками относительно простой конструкции. Кольцевое пространство теплообменника содержит теплоноситель. Также может быть предусмотрена мешалка для перемещения продукта по теплообменным поверхностям. Эти теплообменники обычно используются для периодической пастеризации. -
Пластинчатый теплообменник
Они довольно распространены в пищевой промышленности. Они состоят из тонких пластин, сложенных вместе, чтобы обеспечить большую площадь поверхности теплопередачи в небольшом объеме. Они предлагают низкие капитальные затраты и просты в очистке и обслуживании, поэтому они являются самыми популярными теплообменниками в отрасли. -
Скребковый теплообменник
Они предназначены для обработки высоковязких жидкостей с высоким риском образования комков. Обычно они состоят из трубчатого теплообменника с двойными стенками и центральным вращающимся валом, который удаляет любые избыточные отложения материала с внутренней стенки трубы, тем самым уменьшая загрязнение жидкости.
Теплоносители
Эффективность теплопередачи также зависит от теплоносителя. Следовательно, выбор правильной жидкости имеет решающее значение для процесса.
Жидкие теплоносители, используемые в пищевой промышленности, сертифицированы как пищевой класс NST HT-1. Это показывает, что они могут соответствовать эксплуатационным требованиям в отношении случайного контакта с пищевыми продуктами. Кроме того, они могут быть пищевыми теплоносителями с высоким уровнем вспышки, т. е. рабочая температура должна быть ниже температуры воспламенения жидкости. Обычно рабочий диапазон лежит между 15 и 340 градусами Цельсия.
Это также могут быть пищевые низкотемпературные жидкости с рабочим диапазоном от -40 до 232 градусов по Цельсию. Они обычно имеют минимальный запах и более низкую склонность к лакированию.
Примечание. Крайне важно выбрать жидкий теплоноситель, устойчивый к твердым образованиям, обеспечивающий стабильность при высоких температурах и предотвращающий засорение системы.
Проблемы теплопередачи в пищевой промышленности
Теплопередача в пищевой промышленности сталкивается с рядом проблем. К ним относятся стационарный и нестационарный теплообмен, происходящий в различных подпроцессах. Кроме того, проблемой являются нагревательные материалы неправильной формы и физические свойства, которые меняются в течение цикла.
Теплопередача при нагревании растительных масел имеет свои проблемы. Всегда существует риск пригорания масла или образования жирных кислот. Этого можно избежать:
- Использование циркуляционного нагревателя с автоматизированной системой регулирования температуры.
- Использование электрического погружного нагревателя со стальным материалом оболочки и низкой удельной мощностью. Это также будет поддерживать масло в идеальном диапазоне вязкости.
Тем не менее, загрязнение, возможно, является самой большой проблемой, с которой сталкивается теплопередача в пищевой промышленности.
Что такое засорение?
Засорение при теплопередаче — это когда нежелательные отложения материала образуются на поверхностях теплообмена, создавая изоляционный слой, снижающий эффективность процесса теплопередачи. В конечном итоге это отрицательно скажется на перепаде давления и производительности потока. Загрязнение обычно происходит из-за образования накипи, вызванного силикатами, карбонатом кальция и сульфатом кальция. Однако это также может происходить из-за образования корки, осаждения и биологического роста.
Нагревательные элементы для вашего предприятия пищевой промышленности
Компания Полимернагрев — один из ведущих производителей промышленных нагревательных элементов для пищевой промышленности в России. Независимо от того, ищете ли вы готовые варианты или индивидуальные решения, мы будем работать с вами, чтобы найти лучший нагреватель для ваших нужд.
