I costi nascosti degli scambiatori di calore a piastre nell’industria alimentare

Pubblicato: 18 novembre 2020 | Ben Green - Alfa Laval | Ancora nessun commento

Ben Green, responsabile della divisione Food and Water per Regno Unito e Irlanda presso Alfa Laval, approfondisce il motivo per cui molti scambiatori di calore a piastre (PHE) sono "non idonei al servizio".

Ben Green discute le problematiche relative agli scambiatori di calore a piastre e il motivo per cui potrebbero far crollare i profitti dei produttori alimentari

Essendo uno dei settori in più rapida evoluzione al mondo, i tempi di inattività e il deterioramento dei prodotti semplicemente non sono un'opzione per le aziende alimentari e delle bevande che mirano a operare in modo efficiente, responsabile e competitivo. Tuttavia, muoversi a questo ritmo non è esente da sfide, il che significa che alcuni dei fondamentali possono essere spesso trascurati.

Si stima che esistano migliaia di scambiatori di calore a piastre – di tutte le marche e dimensioni – in funzione che non sono completamente ottimizzati e potrebbero prosciugare inutilmente le attività. Inoltre, gli scambiatori di calore a piastre sono ancora spesso trascurati nonostante siano apparecchiature progettate con precisione che richiedono una strategia di manutenzione ponderata e proattiva.

Esistono quattro tipi principali di scambiatori di calore a piastre: guarnizionati, saldobrasati, saldati e semisaldati. Gli scambiatori di calore a piastre con guarnizioni (GPHE) sono il tipo più comune di scambiatore di calore compatto per la lavorazione di alimenti e bevande. In un GPHE, le piastre metalliche sono dotate di guarnizioni elastomeriche che sigillano e convogliano ciascun fluido in canali alternati. I canali caldi sono posizionati contro i canali freddi con ciascun flusso di fluido in controcorrente o in contemporanea per facilitare il trasferimento termico. I GPHE sono apprezzati per il loro elevato tasso di efficienza offerto da un'ampia superficie.

Ironicamente, la causa principale dei problemi sono le soluzioni. Man mano che le industrie progrediscono e introducono tecnologie sempre più sofisticate, ciò può alimentare conseguenze indesiderate. Questo è il caso dell'imbrattamento e della pulizia degli scambiatori di calore a piastre. Negli ultimi anni l’industria degli scambiatori di calore ha individuato una nuova serie di sfide da affrontare.

Ad esempio, la diversificazione nel settore degli alimenti e delle bevande ha portato ad un aumento dei prodotti naturali che comportano diverse sfide per quanto riguarda il trasferimento di calore. Alcuni prodotti naturali hanno una tolleranza al calore inferiore rispetto, ad esempio, agli zuccheri e ad altri ingredienti più provati e testati.

Il ritmo del cambiamento e il tasso di crescita della popolazione implicano che l’industria alimentare e delle bevande sia costretta ad espandere gli impianti per processare capacità maggiori. Allo stesso tempo, è necessario produrre di più con il minor tempo di inattività possibile, il che inevitabilmente aumenta il rischio di guasti e conseguenze indesiderate.

L'imbrattamento di un GPHE è fin troppo comune nella lavorazione degli alimenti. È causata dall'insediamento di particolato, materia biologica, decomposizione e cristallizzazione. Il tipo di incrostazione che si verifica dipenderà dal fluido di processo, dalla progettazione del GPHE e dalla frequenza con cui viene effettuata la pulizia.

La causa principale delle incrostazioni dipende dal modello di flusso di una sostanza, tuttavia, se il GPHE non è specificato correttamente in primo luogo o non viene mantenuto regolarmente, la sostanza potrebbe fluire più lentamente o talvolta non fluire affatto. Ciò può causare grossi problemi.

Nel corso degli anni sono stati condotti numerosi studi volti a favorire gli sviluppi tecnologici nei settori delle tecnologie di mitigazione delle incrostazioni e di pulizia per gli scambiatori di calore a piastre utilizzati nella lavorazione degli alimenti. Ad esempio, uno studio ha esaminato quanto siano comuni le incrostazioni nell’industria lattiero-casearia e nello specifico nel processo di pastorizzazione. Ha approfondito ulteriormente le sostanze chimiche articolari che svolgono un ruolo nell'accumulo di depositi di proteine ​​del siero di latte.1 Sfortunatamente, c'è ancora poca chiarezza sulla relazione tra l'accumulo di depositi di proteine ​​e le reazioni chimiche che hanno luogo nella soluzione di incrostazione.

La corrosione è un grosso problema per gli scambiatori di calore a piastre, rendendo cruciale la scelta del materiale

Un altro studio ha esaminato gli effetti dei parametri operativi industriali più rilevanti per rimuovere uno strato di tuorlo d'uovo cotto utilizzando un metodo di rilevamento ottico e un canale di flusso con un'espansione improvvisa.2 Le indagini hanno dimostrato che la temperatura è il parametro più rilevante, ma, in particolare, l'idrossido di sodio in una concentrazione dell'1,5% in peso mostra un effetto negativo. La combinazione dei parametri di processo ha influenzato il tipo di rimozione.