Răcirea ciocolatei cu schimbătoare de căldură DNA: 18 tone pe oră, de la 68 la 45 °C
Cum răcești continuu 18 tone de ciocolată lichidă pe oră fără să pierzi controlul asupra procesului? HEXONIC a proiectat o soluție cu două schimbătoare de căldură DNA 508 montate în serie, adaptate proprietăților specifice ale ciocolatei și funcționării în apropierea temperaturii de cristalizare.
În industria alimentară, dimensionarea unui schimbător de căldură nu se reduce la temperaturile de intrare și ieșire și la puterea termică necesară. Atunci când mediul de proces este ciocolata lichidă, comportamentul fluidului se modifică odată cu temperatura și condițiile de curgere.
În acest proiect realizat împreună cu Raptronic Process Engineering, obiectivul a fost răcirea continuă a unui debit de 18 t/h de ciocolată lichidă de la 68 °C la aproximativ 45 °C, utilizând apă de răcire.
Puterea termică necesară: 231 kW.
Soluția: două schimbătoare de căldură tubulare HEXONIC DNA 508, proiectate special pentru proces și instalate în serie.
De ce răcirea ciocolatei este o provocare pentru schimbătorul de căldură?
Ciocolata lichidă nu se comportă precum apa.
Este un fluid nenewtonian, iar viscozitatea sa se modifică semnificativ în funcție de temperatură și de condițiile de curgere. Pe măsură ce ciocolata este răcită, crește și riscul ca temperatura locală în apropierea suprafeței de transfer termic să se apropie de zona în care începe cristalizarea.
Din acest motiv, simpla verificare a temperaturii medii la ieșirea din schimbător nu este suficientă.
La proiectarea sistemului trebuie analizate simultan:
- temperatura ciocolatei în volum și în apropierea suprafeței de transfer;
- temperatura peretelui schimbătorului;
- modificarea viscozității și densității;
- comportamentul shear-thinning al produsului;
- viteza de curgere;
- coeficientul de transfer termic;
- pierderea de presiune;
- suprafața necesară de transfer termic.
Scopul nu este doar atingerea temperaturii finale. Procesul trebuie să rămână stabil și controlabil pe întreaga suprafață a schimbătorului.
De ce a fost ales un schimbător de căldură DNA?
Pentru această aplicație, HEXONIC a utilizat un schimbător din familia DNA, o construcție care dezvoltă principiul schimbătorului tubular pentru aplicații cu cerințe ridicate privind hidraulica și transferul termic.
În cazul ciocolatei, un avantaj important este spațiul de curgere disponibil pe partea mantalei. În soluția proiectată, ciocolata circulă pe partea mantalei, iar agentul de răcire în circuitul tubular.
Această configurație permite proiectarea curgerii ținând cont de viscozitatea ridicată a produsului și de pierderea de presiune admisă.
→ Descoperiți gama de schimbătoare de căldură tubulare HEXONIC
Două schimbătoare DNA 508 în locul unei singure trepte de răcire
Soluția finală utilizează două schimbătoare DNA 508 conectate în serie.
Împărțirea răcirii în două trepte permite un control mai bun al diferenței de temperatură dintre produs și suprafața de transfer pe măsură ce ciocolata se apropie de temperatura finală.
Parametrii principali ai proiectului:
Mediu de proces: ciocolată lichidă
Debit: 18 t/h
Temperatură de intrare: 68 °C
Temperatură de ieșire: aprox. 45 °C
Putere termică: 231 kW
Agent de răcire: apă
Schimbătoare: 2 × HEXONIC DNA 508
Configurație: două unități în serie
Poziție de instalare: orizontală
Material: oțel inoxidabil
LMTD: 10,6 °C
Schimbătoarele au fost adaptate proiectului inclusiv prin configurația racordurilor și prin prelungirea cu 60 mm a gâturilor flanșelor.
Această modificare facilitează integrarea echipamentelor în instalație și permite aplicarea izolației.
Proiectarea pentru proces, nu doar pentru 231 kW
Două schimbătoare pot avea aceeași putere nominală și totuși să se comporte foarte diferit într-un proces cu ciocolată.
De aceea, în acest proiect, selecția nu s-a bazat numai pe cei 231 kW necesari.
Modelarea termică și hidraulică a luat în calcul variația proprietăților produsului în timpul răcirii și relația dintre temperatură, viscozitate, viteză, pierdere de presiune și transfer termic.
O atenție specială a fost acordată temperaturilor locale.
În apropierea temperaturii de cristalizare, temperatura medie a produsului nu oferă singură suficiente informații. Temperatura suprafeței metalice poate fi diferită de temperatura măsurată în masa de ciocolată, iar acest lucru poate influența comportamentul produsului la contactul cu schimbătorul.
Prin urmare, proiectarea corectă trebuie să urmărească întregul profil termic al procesului.
Igiena și curățarea fac parte din proiectarea termică
În industria alimentară, performanța termică nu poate fi separată de cerințele de igienă și mentenanță.
Soluția DNA utilizată în această aplicație a fost configurată astfel încât să evite zonele moarte și să permită curățarea CIP (Cleaning in Place).
Acest lucru este important în special pentru produsele vâscoase, unde reziduurile de produs și depunerile pot afecta în timp atât igiena instalației, cât și performanța transferului termic.
Rezultatul este astfel mai mult decât un schimbător capabil să atingă temperatura calculată: este o soluție proiectată pentru funcționare repetabilă într-un proces alimentar real.
Rezultatul: răcire controlată a 18 t/h de ciocolată
Sistemul permite răcirea continuă a 18 tone de ciocolată lichidă pe oră, de la 68 °C la aproximativ 45 °C.
Utilizarea celor două schimbătoare DNA în serie și adaptarea construcției la proprietățile produsului au permis combinarea performanței termice cu cerințele hidraulice, de instalare și de curățare ale procesului.
Pentru HEXONIC, proiectul demonstrează un principiu important al selecției schimbătoarelor de căldură industriale:
nu este suficient să cunoaștem puterea termică. Trebuie să înțelegem fluidul și procesul.
Aveți un proces cu un fluid dificil?
Viscozitatea ridicată, variația proprietăților cu temperatura, particulele, riscul de depuneri sau limitele privind pierderea de presiune pot schimba complet alegerea schimbătorului de căldură.
HEXONIC poate analiza parametrii procesului și poate proiecta soluția în funcție de condițiile reale de funcționare.
→ Solicitați selecția unui schimbător de căldură pentru aplicația dumneavoastră
Articol mai nou
HEXONIC la Chillventa 2026 – ne întâlnim la Nürnberg
NürnbergMesse, Hala 4, Standul 4-538
Articol mai vechi
Schimbătoare de căldură pentru producătorii OEM de substații termice: de la proiect la producția de serie
Cum poate fi integrat schimbătorul de căldură în proiectarea unei substații termice astfel încât să răspundă cerințelor de performanță, dimensiuni și cost Pentru un producător OEM de substații termice, alegerea schimbătorului de căldură nu este o decizie izolată.
Articole mai vechi din categoria
- Schimbătoare de căldură pentru producătorii OEM de substații termice: de la proiect la producția de serie
- Schimbător de căldură pentru ape uzate: JAG REEFLOW pentru medii dificile
- Schimbător de căldură pentru ape uzate | JAG REEFLOW
- Energia pe care o plătiți deja. De ce recuperarea căldurii reziduale devine următoarea mare oportunitate pentru industria din România
- Pompele de căldură și viitorul HVAC în România: De ce schimbătorul de căldură a devenit componenta critică a fiecărui proiect modern
