เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสี่ประเภทในอุตสาหกรรมอาหาร

บทนำ

การแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นพื้นฐานในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การพาสเจอร์ไรซ์ การฆ่าเชื้อ การทำความเย็น การทำความร้อน และการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ ในบรรดาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่างๆ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (PHE) ได้รับความนิยมเป็นพิเศษเนื่องจากมีการออกแบบที่กะทัดรัด ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง และบำรุงรักษาง่าย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นมีสี่ประเภทหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร:

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นปะเก็น (GPHEs)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นประสาน (BPHE)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเชื่อม (WPHE)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นกึ่งเชื่อม (SWPHE)

แต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะที่เหมาะกับการใช้งานเฉพาะภายในกระบวนการแปรรูปอาหาร

1. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นปะเก็น (GPHE)

การออกแบบและโครงสร้าง
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นปะเก็นประกอบด้วยแผ่นลูกฟูกซ้อนกันเรียงกันเป็นกรอบ แต่ละแผ่นถูกปิดผนึกด้วยปะเก็นอีลาสโตเมอร์ที่ควบคุมการไหลของของไหลผ่านช่องทางอื่น

คุณสมบัติที่สำคัญ
ยืดหยุ่นและซ่อมบำรุงได้: สามารถเปลี่ยนหรือเพิ่มแผ่นและปะเก็นได้

แผ่นลูกฟูกสร้างความปั่นป่วนและเพิ่มการถ่ายเทความร้อน

ปะเก็นช่วยให้ถอดประกอบและทำความสะอาดได้ง่าย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสุขอนามัยของอาหาร

การใช้งาน
การพาสเจอร์ไรซ์นม น้ำผลไม้ และเบียร์

การหมักเย็น

ระบบ CIP (Clean-in-Place)

การไหลเวียนของน้ำร้อนและน้ำเย็น

ข้อดี
สุขอนามัยที่ดีเยี่ยม: ทำความสะอาดง่ายและตรวจสอบ

ปรับขนาดได้: สามารถเพิ่มหรือลบเพลตได้เพื่อให้ตรงกับความต้องการ

ประสิทธิภาพสูง: แผ่นบางให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีเยี่ยม

ข้อจำกัด
ข้อจำกัดของปะเก็น: ไม่เหมาะสำหรับแรงดันหรืออุณหภูมิสูงมาก

อาจเกิดการรั่วไหลได้หากปะเก็นเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป

2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นประสาน (BPHE)

การออกแบบและโครงสร้าง
BPHE ประกอบด้วยแผ่นเหล็กสเตนเลสบางที่ประสานสุญญากาศโดยใช้ทองแดงหรือนิกเกิล ผลลัพธ์ที่ได้คือตัวเครื่องขนาดกะทัดรัดและปิดผนึกโดยไม่มีปะเก็น

คุณสมบัติที่สำคัญ
ไม่มีปะเก็น: ปิดสนิท ทำให้มีความทนทานมากขึ้น

มีขนาดกะทัดรัดและประหยัดพื้นที่เป็นพิเศษ

เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง

การใช้งาน
ระบบทำความเย็นผลิตภัณฑ์นม

เครื่องดื่มอัดลมระบายความร้อน

เครื่องทำน้ำร้อน

เครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์ทำความเย็น

ข้อดี
การออกแบบที่กะทัดรัด: เหมาะกับพื้นที่แคบ

ทนทาน: ทนทานต่อแรงดันและอุณหภูมิสูง

การบำรุงรักษาต่ำ: ไม่มีปะเก็นต้องเปลี่ยน

ข้อจำกัด
ไม่สามารถซ่อมแซมได้: ไม่สามารถถอดประกอบหรือทำความสะอาดด้วยกลไกได้

ถูกสุขลักษณะน้อยลงสำหรับงานเกรดอาหารบางประเภทเนื่องจากข้อจำกัดในการทำความสะอาด

ความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของทองแดงในผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดอ่อน เว้นแต่ว่ามีการใช้การบัดกรีแข็งด้วยนิกเกิล

3. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นเชื่อม (WPHE)

การออกแบบและโครงสร้าง
แผ่นคุณสมบัติ WPHEs ที่เชื่อมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ มักจะไม่มีปะเก็นเลย ได้รับการออกแบบมาสำหรับสื่อที่มีฤทธิ์รุนแรง รวมถึงอุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรง

คุณสมบัติที่สำคัญ
เชื่อมเต็มเพื่อการรั่วไหลเป็นศูนย์ในกระบวนการที่เป็นอันตรายหรือกัดกร่อน

มีจำหน่ายในรูปแบบบล็อคขนาดกะทัดรัด

มักใช้ร่วมกับเปลือกชนิดเปลือก

การใช้งาน
การแปรรูปของเหลวที่มีความหนืดหรือรุนแรง (เช่น วางมะเขือเทศ น้ำเชื่อม)

การนำความร้อนกลับคืนในกระบวนการฆ่าเชื้อ

การแปรรูปน้ำมันและไขมัน

การทำความร้อนด้วยไอน้ำของน้ำยาทำความสะอาด

ข้อดี
โครงสร้างที่แข็งแกร่ง: เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

การทำงานที่ปราศจากการรั่วไหล

อายุการใช้งานยาวนานด้วยของเหลวที่มีฤทธิ์รุนแรง

ข้อจำกัด
ไม่สามารถทำความสะอาดด้วยมือได้: ต้องอาศัยระบบ CIP

มีราคาแพงกว่าหน่วยปะเก็น

ไม่สามารถดัดแปลงแก้ไขได้เมื่อประดิษฐ์แล้ว

4. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นกึ่งเชื่อม (SWPHE)

การออกแบบและโครงสร้าง
สิ่งเหล่านี้เป็นลูกผสมระหว่าง PHE แบบปะเก็นและแบบเชื่อม แผ่นสองแผ่นถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง "คาสเซ็ตต์" และคาสเซ็ตต์จะประกบกันระหว่างกัน ด้านหนึ่งมีช่องเชื่อม และอีกด้านมีช่องปะเก็น

คุณสมบัติที่สำคัญ
ช่วยให้สามารถจัดการของเหลวที่มีฤทธิ์รุนแรงบนด้านที่เชื่อมและตัวกลางที่ทำความสะอาดได้บนด้านที่ปะเก็น

เหมาะสำหรับระบบแอมโมเนียและของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ช่วยให้สามารถถอดชิ้นส่วนเพื่อทำความสะอาดได้บางส่วน

การใช้งาน
คอนเดนเซอร์และเครื่องระเหยแอมโมเนีย

น้ำผลไม้และการแปรรูปแบบเข้มข้น

การให้ความร้อนน้ำเชื่อม

การควบแน่นของไอในเครื่องระเหย

ข้อดี

ฟังก์ชั่นคู่: สร้างสมดุลระหว่างความสามารถในการให้บริการและความทนทาน

คุ้มค่าสำหรับระบบที่ต้องการการสัมผัสปะเก็นที่จำกัด

เหมาะสำหรับการทำความสะอาด CIP บางส่วนและการทำความสะอาดเชิงกล

ข้อจำกัด

ยังคงเสี่ยงต่อความล้มเหลวของปะเก็นด้านหนึ่ง

การก่อสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น