Hexonic: Изборът на топлообменник влияе пряко върху ефективността на CIP системите, пастьоризацията и рекуперацията на топлина в ХВП

В хранително-вкусовата промишленост, където пастьоризацията и CIP (Clean-in-place) системите са обичайна част от производствените линии, изборът на топлообменник може да се окаже с решаваща роля за намаляване на енергийните разходи, повишаване на надеждността и съкращаване на времето за почистване. За този оптимален избор обаче значение има не само топлинната мощност на топлообменното оборудване, но и фактори като хидравличните характеристики, хигиенното изпълнение и възможността за регенерация на топлина. Повече по темата пред Инженер.bg разясниха от българския офис на Hexonic – един от лидерите в разработката и производството на решения за топлообмен.

CIP системите и значението на топлообмена за тяхната ефективност

CIP системите са предназначени за почистване на оборудване, включително тръбопроводи, резервоари и други, без да е необходимо разглобяване. Ефективността на този процес обаче зависи пряко от температурата на работната течност, концентрацията на почистващите препарати, времето за контакт и циркулация и хидродинамичните условия. Ето защо ролята на топлообменника е съществена – той отговаря за бързото достигане на нужната температура и нейното поддържане. „Недостатъчната топлинна мощност на топлообменника при CIP може да е причина за удължаване на цикъла на почистване, а неправилният избор и оразмеряване да доведат до по-висока консумация на енергия, загуби на налягане и невъзможност за прецизно регулиране на температурата“, посочиха от Hexonic. „Това означава, че при проектиране на инсталацията трябва да се вземат предвид обемът на резервоарите, дебитът, времето за загряване и химичната съвместимост на материалите“, добавиха още специалистите.

За CIP приложения Hexonic предлага кожухотръбните топлообменници JAD и HAD, като JAD включва устройства с изцяло неръждаема конструкция, а серията HAD дава готово за интегриране решение.

Пастьоризация, рекуперация на топлина и влиянието на топлообменника върху тях

Пастьоризацията от своя страна е процес, директно свързан с производството на крайния продукт, при който суровината се нагрява при прецизна и постоянна температура. Температурният режим тук се съобразява както с микробиологичните изисквания, така и с характеристиките на конкретния продукт и последващите операции. Така например недостатъчно високата температура може да застраши безопасността на продукта, а прекомерно високата – да компрометира качествените му показатели.

Същевременно обаче пастьоризацията предлага и значителен потенциал за повишаване на енергийната ефективност на цялата линия чрез рекуперация на топлина. „Вече пастьоризираният продукт отдава топлина към постъпващия студен продукт чрез топлообменна повърхност, без обаче двата потока да влизат в контакт помежду си. Това намалява необходимата топлинна мощност за загряване, но също и тази за охлаждане на вече обработения продукт“, уточниха от Hexonic.

Подходящ за този процес е пластинчатият топлообменник JAG, който се отличава с интензивен топлообмен и компактна конструкция. Той позволява топлообменната повърхност и хидравличните характеристики да бъдат адаптирани към изискванията на конкретния проект. Специализираното решение Multisection пък се основава на технологията JAG, но дава възможност няколко технологични секции да бъдат интегрирани в една обща система, която да служи за загряване, регенрация на топлина и охлаждане.

„В хранително-вкусовата промишленост съществена роля при избора на топлообменно оборудване играят материалите, уплътненията, геометрията на каналите и възможностите за почистване“, подчертаха от Hexonic. От екипа на компанията систематизират пет фактора за оптимален избор на топлообменник в ХВП:

1. Реална работна точка, а не само номиналната мощност: Температурите, дебитите и характеристиките на средите трябва да отразяват действителния режим на работа, включително частичните натоварвания и промените в производствения цикъл;

2. Баланс между топлообмен и загуби на налягане: Високият коефициент на топлопреминаване е предимство само когато е постигнат при приемливи хидравлични загуби. В противен случай икономията от топлинна енергия може частично да бъде компенсирана от по-висока консумация на електроенергия за изпомпване;

3. Замърсяване на топлообменните повърхности: Отлаганията намаляват ефективността на топлообмена и могат да увеличат загубите на налягане. Затова конструкцията трябва да отчита склонността на средите към замърсяване, необходимата честота на почистване и достъпността за обслужване;

4. Хигиена и безопасност на продукта: При директен контакт с хранителни продукти са необходими подходящи материали, уплътнения и хигиенична конструкция. А за определени приложения е необходимо допълнително да се оцени рискът от кръстосано замърсяване между технологичните среди;

5. Общи разходи през жизнения цикъл: Покупната цена не е единственият икономически критерий. Енергийната консумация, разходите за поддръжка, резервните части, почистването и производствените престои определят реалната стойност на оборудването във времето.

„Важно е да отбележим, че намаляването на експлоатационните разходи невинаги изисква замяна на съществуващия топлообменник с модел с по-голяма топлообменна повърхност. В някои случаи по-добри резултати могат да се постигнат чрез оптимизиране на дебитите и температурните режими, подобряване на регенерацията на топлина или адаптиране на оборудването към действителните условия на работа“, коментираха от Hexonic. „Това е особено важно за предприятия с разнообразна продуктова гама, променливо производствено натоварване и ограничено време за почистване и техническо обслужване“, подчертаха още от компанията.

„В крайна сметка целта е да постигнем технически и икономически обосновано решение, което съчетава ефективен топлообмен, надеждна работа, хигиенична конструкция и оптимални експлоатационни разходи. Така че, ако даден производител планира модернизация на CIP системата или на линията за пастьоризация, на първо място трябва да вземе предвид техническите параметри, включително работни среди, дебити, входни и изходни температури, наличния топлоносител и изискванията към процеса. Едва след анализа им може да се премине към избор на правилна топлообменна технология, за което нашият екип е на разположение“, допълниха още от Hexonic.

Източник на снимковия материал: Hexonic (Хексоник)