Os quatro tipos de trocadores de calor de placas na indústria alimentícia

Introdução

A troca de calor é fundamental na indústria de alimentos e bebidas para processos como pasteurização, esterilização, resfriamento, aquecimento e recuperação de energia. Entre os vários trocadores de calor, os trocadores de calor a placas (PHEs) são particularmente populares devido ao seu design compacto, alta eficiência térmica e facilidade de manutenção. Existem quatro tipos principais de trocadores de calor a placas usados na indústria alimentícia:

Trocadores de calor de placas vedadas (GPHEs)

Trocadores de calor de placas soldadas (BPHEs)

Trocadores de calor de placas soldadas (WPHEs)

Trocadores de calor de placas semi-soldadas (SWPHEs)

Cada um possui características únicas, adequadas para aplicações específicas no processamento de alimentos.

1. Trocadores de calor de placas vedadas (GPHEs)

Design e Estrutura
Os trocadores de calor a placas vedadas consistem em uma pilha de placas corrugadas unidas em uma estrutura. Cada placa é vedada com juntas de elastômero que controlam o fluxo de fluidos através de canais alternativos.

Principais recursos
Flexível e fácil de reparar: Placas e juntas podem ser substituídas ou adicionadas.

As placas onduladas criam turbulência, melhorando a transferência de calor.

As juntas permitem fácil desmontagem e limpeza, o que é fundamental para a higiene alimentar.

Aplicativos
Pasteurização de leite, suco e cerveja

Resfriamento de fermentação

Sistemas CIP (limpeza no local)

Circulação de água quente e água gelada

Vantagens
Excelente higiene: Fácil de limpar e inspecionar.

Escalável: As placas podem ser adicionadas ou removidas para atender à demanda.

Alta eficiência: Placas finas oferecem excelente desempenho de transferência de calor.

Limitações
Limitações da junta: Não é adequada para pressões ou temperaturas muito altas.

Potencial de vazamento se as juntas se degradarem com o tempo.

2. Trocadores de calor de placas soldadas (BPHEs)

Design e Estrutura
Os BPHEs consistem em placas finas de aço inoxidável soldadas a vácuo usando cobre ou níquel. O resultado é uma unidade compacta e selada, sem juntas.

Principais recursos
Sem juntas: totalmente vedado, tornando-o mais robusto.

Extremamente compacto e economizador de espaço.

Adequado para aplicações de alta pressão e alta temperatura.

Aplicativos
Sistemas de refrigeração para laticínios

Resfriamento de carbonatação de bebidas

Aquecimento de água quente

Evaporadores e condensadores de refrigeração

Vantagens
Design compacto: Cabe em espaços apertados.

Durável: Resistente a altas pressões e temperaturas.

Baixa manutenção: Não há juntas para substituir.

Limitações
Não utilizável: Não pode ser desmontado ou limpo mecanicamente.

Menos higiênico para algumas aplicações de qualidade alimentar devido a limitações de limpeza.

Risco de contaminação por cobre em produtos sensíveis, a menos que seja usada brasagem com níquel.

3. Trocadores de calor de placas soldadas (WPHEs)

Design e Estrutura
Os WPHEs apresentam placas totalmente soldadas, muitas vezes sem nenhuma gaxeta. Eles são projetados para meios agressivos e temperaturas e pressões extremas.

Principais recursos
Totalmente soldado para vazamento zero em processos perigosos ou corrosivos.

Disponível em designs de blocos compactos.

Freqüentemente usado em combinação com gabinetes do tipo shell.

Aplicativos
Processamento de fluidos viscosos ou agressivos (por exemplo, pasta de tomate, xarope)

Recuperação de calor em processos de esterilização

Processamento de óleo e gordura

Aquecimento a vapor de soluções de limpeza

Vantagens
Construção robusta: Adequado para ambientes agressivos.

Operação sem vazamentos.

Longa vida útil com fluidos agressivos.

Limitações
Não pode ser limpo manualmente: Deve contar com sistemas CIP.

Mais caro que unidades vedadas.

Nenhuma modificação é possível uma vez fabricada.

4. Trocadores de calor de placas semi-soldadas (SWPHEs)

Design e Estrutura
Estes são um híbrido entre PHEs gaxetados e soldados. Duas placas são soldadas entre si para formar um “cassete” e os cassetes são vedados entre si. Um lado possui canal soldado e o outro possui canal vedado.

Principais recursos
Permite o manuseio de fluidos agressivos no lado soldado e meios limpáveis no lado vedado.

Ideal para sistemas de amônia e fluidos corrosivos.

Permite desmontagem parcial para limpeza.

Aplicativos
Condensadores e evaporadores de amônia

Processamento de sucos e concentrados de frutas

Aquecimento de xarope de açúcar

Condensação de vapor em evaporadores

Vantagens

Funcionalidade dupla: Equilibra facilidade de manutenção e durabilidade.

Econômico para sistemas que necessitam de exposição limitada da gaxeta.

Adequado para limpeza CIP parcial e mecânica.

Limitações

Ainda vulnerável a falhas na junta de um lado.

Construções mais complexas aumentam custos.