Gli scambiatori di calore aggiungono valore alle operazioni di lavorazione

Sep 26, 2023

I tubi corrugati possono aiutare a prevenire le incrostazioni sugli scambiatori di calore.(Foto per gentile concessione di: Scambiatori di calore HRS)

Gli scambiatori di calore stanno diventando un elemento sempre più potente nell’impegno delle aziende di trasformazione lattiero-casearia a migliorare l’efficienza operativa.

Selezionando gli scambiatori ottimali per le loro specifiche linee di prodotto e configurazioni tecnologiche, gli operatori sono in grado di aumentare la produzione e il risparmio energetico migliorando al contempo i servizi igienico-sanitari. Tuttavia, l’ampia gamma di opzioni di equipaggiamento con caratteristiche diverse può rendere difficile la scelta dell’attrezzatura.

I processori utilizzano scambiatori per trasferire il calore tra due o più fluidi durante i processi di raffreddamento e riscaldamento senza mescolare i fluidi insieme, e i dispositivi supportano un'ampia gamma di funzioni casearie, tra cui pastorizzazione, sterilizzazione, separazione, confezionamento, formulazione, trattamento termico e raffreddamento .

"Ovunque sia necessario trasferire il calore da o verso un fluido, probabilmente troverai uno scambiatore di calore", afferma Kevin Anyanwu, responsabile dell'esecuzione delle proposte e degli ordini per SPX Flow Inc., un produttore di scambiatori di calore con sede a Charlotte, NC.

Gli scambiatori supportano anche il recupero del calore di scarto in cui i processori raccolgono il calore che altrimenti sarebbe dissipato nell'aria all'interno o all'esterno di una struttura e lo utilizzano in altre aree dell'impianto che richiedono generazione di calore, afferma Tim Tolley, direttore di Fond du Lac, con sede nel Wisconsin. Excel Ingegneria Inc.

I trasformatori, ad esempio, possono utilizzare scambiatori a fascio tubiero per recuperare calore dal vapore di processo, dai processi di distillazione o dai sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria. Altre fonti di recupero del calore includono liquidi refrigeranti provenienti da motori e flussi di scarico di forni, essiccatori e camini di scarico, afferma Tolley.

Inoltre, gli scambi possono supportare applicazioni clean-in-place (CIP) che utilizzano vapore o acqua calda come mezzo di riscaldamento per rimuovere residui di prodotto e microrganismi dall’interno di serbatoi, tubi, recipienti e apparecchiature di processo senza richiedere lo smontaggio, afferma.

"La lavorazione termica va di pari passo con la lavorazione lattiero-casearia per il controllo della qualità e l'ottimizzazione del prodotto", osserva Tolley.

Le opzioni dello scambiatore di calore includono scambiatori a piastre costituiti da diversi strati di piastre piane impilate per creare una serie di canali attraverso i quali i liquidi possono fluire; scambiatori a fascio tubiero in cui i gusci contengono un fascio di tubi con fluido che scorre attraverso e sopra i tubi per trasferire il calore tra i liquidi; e scambiatori a superficie raschiata progettati per mantenere elevato il trasferimento di calore mantenendo allo stesso tempo la superficie di trasferimento di calore costantemente pulita durante la movimentazione di fluidi ad alta viscosità e sostanze incrostanti.

Quando si considera l'opzione di un sistema di riscaldamento per il proprio impianto, le aziende di lavorazione lattiero-casearia dovrebbero valutare l'impatto di una tecnologia sulla pulibilità, sull'efficienza termica, sui tempi di funzionamento e sulla facilità di manutenzione, afferma Anyanwu.

"Le conseguenze della scelta della soluzione di trasferimento di calore sbagliata vanno dalla ridotta efficienza del processo e dalla sicurezza compromessa fino al mancato rispetto delle normative", afferma.

Anche l'analisi dei mezzi di riscaldamento o raffreddamento di un dispositivo, della sensibilità al calore e delle proprietà reologiche prima dell'acquisto è fondamentale, afferma Tolley. I tipi di alimenti in produzione – yogurt o formaggio – aiuteranno a determinare i modelli ottimali da utilizzare negli stabilimenti lattiero-caseari, aggiunge Melissa Fryer, responsabile delle vendite sul campo per Alfa Laval Inc., un fornitore di tecnologia con sede a Richmond, in Virginia. Raccomanda ai trasformatori di confrontare i vantaggi e gli svantaggi di apparecchiature specifiche quando prendono decisioni.

Mentre uno scambiatore di calore a piastre, ad esempio, fornisce la forma più efficiente di trasferimento di calore, il piccolo spazio tra le piastre e la pressione nominale delle piastre limita la quantità e la dimensione delle particelle del prodotto e il grado di viscosità che può supportare, osserva Fryer. Gli scambiatori di calore di superficie rottamati, invece, possono supportare meglio i prodotti con maggiore viscosità e particolati di grandi dimensioni, ma tali apparecchiature in genere sono più costose, afferma Jeff Wojtkowski, responsabile dello sviluppo aziendale di Alfa Laval.