پاستوریزاتور لوله ای

پاستوریزاتور لوله ای

عمل پاستوریزه کردن مواد غذایی در کارخانجات مواد غذایی را دستگاههای پاستوریزاتور یا همان دستگاه پاستوریزه به عهده دارند.  از مبدل های حرارتی صفحه ای برای پاستوریزاسیون شیر استفاده می شود . براي پاستوريزاسيون مايعات غليظ و با ويسكوزیته بالا نظير رب گوجه فرنگی ، مربای آلبالو ، خامه ، سس كچاپ ، مايونز ، ماست و … از دستگاه های پاستوریزاتور لوله ای استفاده می شود .

دستگاه پاستوریزاتور لوله از ظرفیت 200 لیتر تا 30000  لیتر در ساعت طراحی و تولید می شود . یکی از نمونه های ساده این مبدل ها ، مبدل حرارتي دولوله اي است . اين  نوع از مبدل حرارتي از لوله هایی  كه به صورت متحد المركز در داخل يك لوله ي ديگر جاسازي شده است تشکیل می شود. جريان هر دو  به ترتيب بين دو لوله و لوله ي داخلي سرازير مي شود . جريان ها ممكن است همسو يا غير همسو (بر خلاف جهت یکدیگر) باشد.

مبدل های حرارتی پوسته-لوله ای ( shell and tube ) با مقطع دایره ای که در پوسته ای استوانه شکل نصب شده اند ساخته می شوند.

یک سیال داخل لوله ها و سیال دیگر در سمت پوسته بصورت متقاطع با لوله ها و یا در طول آن ها جریان داشته و با پره های صفحه ای که در درون پوسته و ما بین لوله ها قرار داده شده است سیال پشت لوله ها در مسیر نگه داشته در نتیجه تمام نیروی سیال پشت لوله به سیال داخل لوله انتقال داده می شود .
اهداف اصلی طراحی در این مبدل ها در نظر گرفتن انبساط گرمایی پوسته و لوله ها و تمیز کردن آسانتر مجموعه و هزینه کم در روش ساخت و تولید آنها نسبت به سایرین می باشد.

کاربرد پاستوریزاتور لوله ای

مواد غذایی ویسکوزیته و محصولاتی که حاوی الیاف و پالپ میوه هستند ، مانند آب میوه های حاوی تفاله ، کنسانتره های میوه ، آب گوجه فرنگی و شهد ، انواع کنسرو جات و مرباجات ، خامه ، ماست ، نوشابه از این نوع پاستوریزاتور استفاده می شود. دستگاه پاستوریزاتور لوله  ای برای پاستوریزاسیون مایعات با ذرات بزرگتر (حداکثر 5-6 میلی متر) محلول در آب ساخته و طراحی شده اند.

نقش لوله ها  در کارکرد پاستوریزاتور

از مبدل حرارتی لوله ای Tubular Heat Exchanger (THE)  برای گرم یا خنک کردن محصول با مبادله گرما بین مایع ورودی و مایعات سیال بین لوله ای استفاده می شود که به طور معمول آب ، آب یخ یا بخار است. مایع گرم یا سرد در اطراف لوله ها درون THE جریان می یابد و گرما بین محصول و محیط انتقال می یابد.

جدیدترین نوع پاستوریزاتور لوله ای

پاستوریزاتور لوله ای (لوله در لوله)  جدیدترین نمونه های پاستوریزاتور یا همان دستگاه پاستوریزه هستند و  جهت پاستوریزه نمودن پنیر خامه ای، خامه، رب گوجه فرنگی و انواع لبنیات تغلیظ شده بجز پاستوریزه شیر  استفاده می شود. این نوع مبدل حرارتی لوله ای طوری طراحی شده است که به  یکدیگر متصل می شوند و در این قسمت  لوله اول  گرم می شود و لوله دوم  خنک می شود. گرمایش را می توان تنظیم یا متوقف کرد و  با توجه  به محصول تا 100 درجه سانتیگراد و سپس تا دمای مورد نظر سرد خنک نگه داشت.

مبدل حرارتی پاستوریزاتور لوله ای

مبدل حرارتی پاستوریزاتور لوله ای از نوع مخزنی لوله ای است که به شکل یک دایره متحدالشکل است که در داخل یک پوسته استوانه قرار گرفته است. سیستم کارکرد این مبدل به این شکل است که در داخل لوله ها شیر یا مایعی که قرار است پاستوریزه شود جریان پیدا می کند و  فضای دور لوله ها که یک فضای خالی است با بخار آب داغ پرشده که گرمای بخار داغ به بدنه لوله ها نفوذ کرده و دمای مایع داخل لوله ها را بالا می برد. دستگاه پاستوریزاتور لوله ای ( دستگاه پاستوریزه لوله ای ) در چند  مدل  تمام اتوماتیک و نیمه اتوماتیک و معمولی طراحی و ساخته می شود. دستگاه های پاستوریزاتور لوله ای  با دو سیستم مبدل حرارتی لوله ای کم فشار و مبدل حرارتی لوله ای پرفشار طراحی شده  که امکان تمیزکاری و شستشوی آنها به راحتی فراهم می کند.

کیفیت لوله ها در پاستوریزاتور لوله ای چگونه باید باشد

تمام قطعات مبدل حرارتی لوله ای باید از جنس  استیل ضد زنگ باشند. کلیه لوله ها ، شیرها ، پمپ ها ، نگهدارنده های لوله ، کوپلینگ ها از جنس استیل استنلس هستند. پاستوریزه کننده لوله ای پایه توسط برق گرم می شود. روش دیگر  استفاده از دیگ بخار ، خورشیدی و آب گرم   است .

پاستوریزاتور لوله ای از چه اجزایی تشکیل شده است

مبدل حرارتی لوله ای برخلاف مبدل های حرارتی صفحه ای  ، هیچ نقطه تماس در کانال محصول ندارند. مبدل های حرارتی لوله ای  در دو  طرح دو لوله یا لوله سه گانه  طراحی و ساخته می شود. از نقطه نظر انتقال گرما ، مبدل های حرارتی لوله ای  نسبت به صفحه ای  کارایی کمتری دارد. لوله های درون مبدل حرارتی  لوله ای  دارای سطوح مارپیچی یا موج دار هستند که  تبادل گرما را افزایش دهند.

اجزای مبدلهای حرارتی لوله ای

لوله های مستقیم یا خم U شکل  می باشد که  قادر به انتقال گرما بین سیالات هستند.

. پوسته از لوله یا صفحه خم  و استوانه ای شکل تولید می شود

. صفحه یا  صفحاتی که توسط آنها لوله ها ثابت می شوند

بافل هایی که جریان را به خارج از لوله اما درون پوسته هدایت می کنند و از لوله ها پشتیبانی می کنند.

نازل هایی که امکان خروج و ورود مایع  را به سمت پوسته را فراهم می کنند.

نگه داشتن لوله لوله نگهدارنده اطمینان حاصل می کند که محصول پاستوریزه شونده برای مدت زمان مناسب در دمای پاستوریزاسیون قرار دارد و تغییر دما از 1 درجه فارنهایت فراتر نمی رود.

لوله نگهدارنده : (Holding Tube)

در این قسمت  مواد غذایی که به دمای پاستوریزاسیون رسیده باشد  در همان دما در طی یک  زمان نگهداری می شود. برای اطمینان از جریان یکنواخت محصول و جلوگیری از  ایجاد فشار هوا ، با  حداقل شیب رو به بالا 0.25 اینچ در هر فوت طراحی می شود. مدت زمانی که این محصول در لوله نگهداری می گذرد با توجه به میزان زمانبندی پمپ ، طول لوله نگهدارنده و اصطکاک سطح محصول تعیین می شود. پس از جریان از طریق لوله نگهدارنده ، محصول با دماسنج نشانگر و دماسنج ضبط تماس می گیرد. لوله نگهدارنده باید کاملا بهداشتی باشد  و بر روی تکیه گاه های دائمی نصب شود .

دماسنج نشانگر : (Indicating Thermometer)

دماسنج نشانگر در دستگاه پاستوریزر (HTST) دمای دقیق و “رسمی” محصول را نشان می دهد. دماسنج نشانگر بایددر انتهای لوله نگهدارنده قرار داشته باشید و تقریباً به اندازه دماسنج ضبط شده نزدیک و  آن کمتر از 25 درجه فارنهایت و حداکثر 0.5 درجه فارنهایت نباشد.

ضبط کننده حرارت حرارتی ایمنی : (safety thermal limit recorder)

ضبط کننده حرارت حرارتی ایمنی (STLR) به طور خودکاردما و زمان پاستوریزاسیون و موقعیت دستگاه انحراف جریان را ثبت می کند.  این دستگاه همچنین قادر به کنترل موقعیت دستگاه انحراف جریان است. دماسنج ضبط باید در فاصله 18 اینچ و بالادست دستگاه انحراف جریان قرار داشته باشد.

انواع پاستوریزاتور لوله ای و کاربرد آنها:

دستگاه پاستور لوله ای  معمولا سه مرحله ای  طراحی و ساخته  شده اند که  مرحله اول  شامل تبادل انرژی به انرژی ، مرحله دوم قسمت گرمایش و مرحله سوم کولینگ یا خنک سازی مواد غذایی است که به دمای پاستوریزاسیون رسیده است.

دستگاه پاستوریزه کننده های لوله ای با لوله های راه راه:

این پاستوریزه کننده ها ساختار خاصی دارند: یک تبادل گرمای چند لوله ای ژاکت که سطح را برای تبادل حرارتی افزایش می دهد که برای  پاستوریزاسیون مایعات حاوی قطعات کوچک و الیاف مورد استفاده قرار می گیرد.

مبدلهای حرارتی مونو تیوب:

این مبدلهای حرارتی از مبدلهای فوق متفاوت هستند به این دلیل که فقط یک مبدل حرارتی در واحد دارند. این نوع مبدل حرارتی برای فرآوری مایعاتی که حاوی قطعات بزرگتری هستند ، مانند مارمالاد، تفاله پرتقال ، مکعب هلو ، توت فرنگی ، انبه ، مکعب پیاز ، تکه های فلفل قرمز و غیره استفاده می شوند.

مبدلهای حرارتی با   لوله حلقوی:

این مبدلهای حرارتی برای پاستوریزاسیون محصولات با ویسکوزیته بالا (بالاتر از cps 2000) مانند رب گوجه فرنگی غلیظ شده مورد استفاده قرار می گیرند .  مبدل حرارتی مکانی است که  محصول برای  پاستوریزاسیون نیاز به گرم شدن و سرد شدن دارد.این مبدل از یک مبدل حرارتی لوله سه گانه تشکیل شده اند ، جایی که محصول از طریق لوله داخلی و منبع گرما در لوله های اطراف آن جریان می یابد.

ضدعفونی کننده ها با تزریق بخار و خنک کننده با: ( CAMERA FLASH)

برای سیستم های با ظرفیت بالا و تولید مداوم ( Flash Cooler ) برای استریل و خنک کننده آسپتیک کنسانتره های با ویسکوزیته بالا طراحی شده است که در آن حفظ خصوصیات طبیعی محصول و انرژی و مصرف انرژی از اولویت ها هستند.

محصولات غلیظ شده با تزریق مستقیم بخار تا دمای پاستوریزاسیون گرم شده  و برای مدت زمان لازم درون مخزن نگهداری در دما نگه داشته می شوند. از این رو آنها به محفظه تحت خلا فرستاده می شوند که در آنجا ، با استفاده از اثر فلاش ، محصول در یک درجه حرارت قابل تنظیم بین 15 تا 38 درجه سانتیگراد ، خیلی سریع خنک می شود. این فناوری نیاز به فشارهای عملیاتی دارد که بر خصوصیات طبیعی محصول تأثیر نمی گذارد.