Скребковые теплообменники SPX FLOW APV для пищевой промышленности

Назначение и когда нужны скребковые теплообменники

Такие аппараты проектируются именно для «сложных» сред: эмульсий высокой вязкости, продуктов с включениями и частицами, систем с высоким содержанием сухих веществ. Скребковые теплообменники применяются для нагрева, охлаждения, пастеризации, стерилизации, желатинирования и кристаллизации, а также там, где требуется точный контроль времени пребывания и отсутствие локального перегрева.
Перед перечнем конструктивных особенностей важно подчеркнуть: непрерывное снятие нарастающего слоя продукта со стенки поддерживает коэффициент теплопередачи на стабильном уровне и минимизирует риск «горячих точек».

Принцип работы и конструкция

Внутри корпуса расположен ротор с рядами шарнирных скребков. При вращении ротор создаёт контролируемое сдвиговое усилие, счищая образующийся на стенке слой и постоянно обновляя приграничный слой продукта. Это увеличивает турбулентность у поверхности, стабилизирует теплопередачу и предотвращает нагар/пригар даже на вязких средах.
Скребковые теплообменники могут устанавливаться горизонтально или вертикально — выбор зависит от реологии продукта, требуемого времени удержания и компоновки линии.

После базового описания перейдём к спецификации и вариантам исполнения, чтобы упростить предварительный подбор под вашу задачу.

Стандартное исполнение: основные технические характеристики

Ниже — параметры типовой гигиенической версии для пищевых производств, ориентированной на стабильность режима и удобство санитарной обработки.

• Функции: нагрев, охлаждение, кристаллизация, пастеризация, стерилизация, желатинирование, концентрация вымораживанием, приготовление.

• Применение: пищевая промышленность (включая детское питание и продукты с особыми требованиями к гигиене).

• Материалы контактирующих деталей: нержавеющая сталь 1.4404 / AISI 316L.

• Вал: Ø 101,6 мм (4″).

• Ротор: промываемая конструкция.

• Лезвия: шарнирные скребки в шахматном порядке, 4 ряда; PEEK / нержавеющая сталь.

• Двигатель: 3 кВт / 278 об/мин; 4 л. с. / 339 об/мин.

• Механические уплотнения: одинарные или двойные — на передней и приводной стороне.

Эти настройки закрывают широкий спектр рецептур — от соусов и кремов до плавленых сыров и джемов — при этом обеспечивают высокую устойчивость режима к изменениям вязкости в процессе.

Применение и типовые продукты

Скребковые аппараты особенно эффективны там, где продукт склонен к налипанию или содержит частицы. Они подходят для нагрева/охлаждения дисперсных сред с твёрдыми включениями диаметром до 32 мм, а также для работ с жировыми системами, чувствительными к перегреву.

• Соусы, кетчупы, майонезы и заправки.

• Плавленые сыры, молочные кремы, десертные массы.

• Джемы, фруктовые и шоколадные наполнители, сиропы.

• Ореховые пасты (например, арахисовая), карамельные массы.

• Жиры и спреды: топлёное масло, маргарины, низкожирные спреды, кулинарные жиры.

Благодаря постоянной очистке поверхности и интенсивному теплообмену удаётся добиться однородной текстуры без пригорания и локального разложения компонентов.

Диапазоны вязкости (ориентиры для подбора)

Показатели ниже помогают быстро сопоставить вашу рецептуру с типовыми режимами работы скребкового ТО.

Даже в пределах одного продукта фактическая вязкость зависит от температуры, состава и содержания сухих веществ — на этапе детпроектирования обычно проводится уточняющий расчёт и эксперименты.

Преимущества скребковых теплообменников SPX FLOW APV

Перед списком отметим, что сочетание механического сдвига и интенсивного теплообмена даёт эффект, недостижимый в обычных гладкостенных аппаратах при сопоставимых габаритах.

• Оптимальная компоновка по месту. Горизонтальная или вертикальная установка — для эффективного использования площади и интеграции в существующую линию.

• Работа с частицами до 32 мм. Канальная геометрия и кинематика ротора допускают аккуратное обращение с включениями без их разрушения.

• Простая инспекция. Конструкция облегчает доступ к внутренним узлам для ревизии и санитарной обработки.

В сумме это сокращает простои, снижает риск брака из-за пригорания и стабилизирует органолептику конечного продукта.

Гигиена, CIP и асептические решения

Санитария — ключ к стабильной работе на пищевых производствах. Скребковые ТО SPX FLOW APV выпускаются в гигиеническом исполнении с материалами, допущенными к контакту с пищей. Конструкция рассчитана на эффективную промывку, что уменьшает расход моющих растворов и время CIP-циклов.

Для продуктов повышенной ценности или длительного срока годности доступны варианты с асептическим исполнением уплотнений и промывкой уплотнительных камер для дополнительной защиты барьера.

Опциональные (специальные) исполнения

Если процесс требует повышенных давлений, особых материалов или дополнительного теплоподвода/отвода, используется расширенная комплектация. Ниже — ключевые опции.

• Давление продукта: до 25 бар (≈360 psi).

• Контактирующие детали: дуплексная сталь 1.4462 / SAF 2205.

• Валы: Ø 114,3 мм (4,5″) и Ø 73,0 мм (2,5″).

• Нагреваемый ротор: Ø 114,3 мм (4,5″) — для тонкой настройки теплового профиля.

• Лезвия: PEEK (плоские скребки) — стойкость и стабильная геометрия кромки.

• Двигатели (примеры): 2,2 кВт / 176 об/мин, 4 кВт / 142 об/мин; 3 л. с. / 216 об/мин, 5 л. с. / 174 об/мин.

• Механические уплотнения: промываемые двойные (раздвижные) — для асептической конструкции.

• Теплоизоляция корпуса и узлов.

• Водяной подогрев вала — предотвращение кристаллизации/загустевания в критических зонах.

Такие опции востребованы при кристаллизации жиров, в вязких сахарсодержащих массах и в рецептурах, склонных к быстрой «корке» на холодных участках.

Критерии инженерного подбора

Чтобы аппарат работал предсказуемо, на этапе ТЗ имеет смысл зафиксировать несколько параметров. Кратко перечислим основные критерии и поясним, для чего они нужны.

• Вязкость и её температурная зависимость. Определяет крутящий момент, частоту вращения, тип и материал скребков.

• Чувствительность к сдвигу. Влияет на выбор кинематики, чтобы сохранить структуру и органолептику.

• Размер и хрупкость включений. Задает допустимый зазор и конструкцию каналов.

• Температурная программа и требуемая ΔT. От неё зависит площадь теплообмена и целесообразность нагреваемого ротора.

• Гигиенические требования. Определяют тип уплотнений, материал, возможность асептического исполнения.

• Требуемое время удержания. Связано с объёмом аппарата, конфигурацией секций и скоростью ротора.

Системный учёт этих факторов снижает риск недогрева/перегрева и обеспечивает воспроизводимость партии от партии.

Интеграция в линию и масштабирование

Скребковые теплообменники SPX FLOW APV легко комбинировать в секции: регенерация — нагрев — выдержка — охлаждение. Серийная установка нескольких аппаратов позволяет гибко управлять профилем температуры и временем пребывания. При росте производительности доступны масштабирование по «числу аппаратов» и пересчёт по площади/скорости ротора без изменения базовой рецептуры.

Раздел «Фото» и компоновка

На схемах и фотографиях обычно показываются расположение двигателя, приводной части, герметичных камер уплотнений и узлов инспекции. Это помогает заранее оценить доступность обслуживания и минимальные зоны для демонтажа. При проектировании цеховой компоновки учитывают направление потока, удобство подключения CIP и безопасные зоны для обслуживания.

Резюме

Скребковые теплообменники SPX FLOW APV — это технологическое решение для тех случаев, когда стандартные аппараты «не тянут» из-за вязкости, налипания или требований к кристаллизации и текстуре. Стабильная теплопередача, аккуратная механическая обработка продукта и гибкость опций (материалы, уплотнения, нагреваемый ротор, асептические узлы) обеспечивают предсказуемое качество и высокую повторяемость результатов на современных пищевых производствах.