I quattro tipi di scambiatori di calore a piastre nell'industria alimentare

Introduzione

Lo scambio di calore è fondamentale nell'industria alimentare e delle bevande per processi come pastorizzazione, sterilizzazione, raffreddamento, riscaldamento e recupero energetico. Tra i vari scambiatori di calore, gli scambiatori di calore a piastre (PHE) sono particolarmente apprezzati per il loro design compatto, l'elevata efficienza termica e la facilità di manutenzione. Esistono quattro tipi principali di scambiatori di calore a piastre utilizzati nell’industria alimentare:

Scambiatori di calore a piastre con guarnizioni (GPHE)

Scambiatori di calore a piastre saldobrasate (BPHE)

Scambiatori di calore a piastre saldate (WPHE)

Scambiatori di calore a piastre semisaldate (SWPHE)

Ciascuno ha caratteristiche uniche adatte per applicazioni specifiche nell'ambito della lavorazione alimentare.

1. Scambiatori di calore a piastre con guarnizioni (GPHE)

Design e struttura
Gli scambiatori di calore a piastre con guarnizioni sono costituiti da una pila di piastre ondulate tenute insieme in un telaio. Ogni piastra è sigillata con guarnizioni in elastomero che controllano il flusso dei fluidi attraverso canali alternati.

Caratteristiche principali
Flessibile e riparabile: piastre e guarnizioni possono essere sostituite o aggiunte.

Le piastre ondulate creano turbolenza, migliorando il trasferimento di calore.

Le guarnizioni consentono un facile smontaggio e pulizia, fondamentale per l'igiene degli alimenti.

Applicazioni
Pastorizzazione di latte, succhi e birra

Raffreddamento della fermentazione

Sistemi CIP (Clean-in-Place).

Circolazione acqua calda e acqua refrigerata

Vantaggi
Ottima igiene: Facile da pulire e ispezionare.

Scalabile: le piastre possono essere aggiunte o rimosse per soddisfare la domanda.

Alta efficienza: le piastre sottili offrono eccellenti prestazioni di trasferimento del calore.

Limitazioni
Limitazioni della guarnizione: Non adatta a pressioni o temperature molto elevate.

Possibili perdite se le guarnizioni si degradano nel tempo.

2. Scambiatori di calore a piastre saldobrasate (BPHE)

Design e struttura
I BPHE sono costituiti da sottili piastre di acciaio inossidabile brasate insieme sotto vuoto utilizzando rame o nichel. Il risultato è un'unità compatta, sigillata e senza guarnizioni.

Caratteristiche principali
Nessuna guarnizione: completamente sigillata, il che la rende più robusta.

Estremamente compatto e salvaspazio.

Adatto per applicazioni ad alta pressione e alta temperatura.

Applicazioni
Sistemi di raffreddamento dei caseifici

Raffreddamento mediante carbonatazione delle bevande

Riscaldamento dell'acqua calda

Evaporatori e condensatori per la refrigerazione

Vantaggi
Design compatto: si adatta a spazi ristretti.

Durevole: resistente alle alte pressioni e temperature.

Manutenzione ridotta: nessuna guarnizione da sostituire.

Limitazioni
Non riparabile: non può essere smontato o pulito meccanicamente.

Meno igienico per alcune applicazioni alimentari a causa delle limitazioni di pulizia.

Rischio di contaminazione da rame nei prodotti sensibili a meno che non venga utilizzata la brasatura al nichel.

3. Scambiatori di calore a piastre saldate (WPHE)

Design e struttura
I WPHE sono dotati di piastre completamente saldate insieme, spesso senza alcuna guarnizione. Sono progettati per fluidi aggressivi e temperature e pressioni estreme.

Caratteristiche principali
Completamente saldato per zero perdite in processi pericolosi o corrosivi.

Disponibile in design a blocchi compatti.

Spesso utilizzato in combinazione con custodie a guscio.

Applicazioni
Lavorazione di fluidi viscosi o aggressivi (ad es. concentrato di pomodoro, sciroppo)

Recupero del calore nei processi di sterilizzazione

Lavorazione di oli e grassi

Riscaldamento a vapore di soluzioni detergenti

Vantaggi
Costruzione robusta: adatta per ambienti difficili.

Funzionamento senza perdite.

Lunga durata con fluidi aggressivi.

Limitazioni
Non pulibile a mano: deve fare affidamento sui sistemi CIP.

Più costoso delle unità con guarnizioni.

Nessuna modifica possibile una volta fabbricato.

4. Scambiatori di calore a piastre semisaldate (SWPHE)

Design e struttura
Si tratta di un ibrido tra PHE guarnizionati e saldati. Due piastre sono saldate insieme per formare una “cassetta” e le cassette sono sigillate tra loro. Un lato ha un canale saldato e l'altro ha un canale con guarnizione.

Caratteristiche principali
Consente la gestione di fluidi aggressivi sul lato saldato e di fluidi pulibili sul lato con guarnizioni.

Ideale per sistemi ad ammoniaca e fluidi corrosivi.

Consente lo smontaggio parziale per la pulizia.

Applicazioni
Condensatori ed evaporatori per ammoniaca

Lavorazione di succhi e concentrati di frutta

Riscaldamento dello sciroppo di zucchero

Condensazione del vapore negli evaporatori

Vantaggi

Doppia funzionalità: bilancia manutenibilità e durata.

Conveniente per i sistemi che necessitano di un'esposizione limitata delle guarnizioni.

Adatto per CIP parziale e pulizia meccanica.

Limitazioni

Ancora vulnerabile al guasto della guarnizione su un lato.

Una costruzione più complessa aumenta i costi.