Os custos ocultos dos trocadores de calor a placas na indústria alimentícia

Postado: 18 de novembro de 2020 | Ben Green - Alfa Laval | Ainda não há comentários

Ben Green, gerente da divisão de alimentos e água no Reino Unido e Irlanda da Alfa Laval, analisa profundamente por que muitos trocadores de calor a placas (PHEs) são “inadequados para o trabalho”.

Ben Green discute as questões relacionadas aos trocadores de calor a placas e por que eles podem estar prejudicando os lucros dos fabricantes de alimentos

Sendo uma das indústrias de evolução mais rápida do mundo, o tempo de inatividade e a deterioração de produtos simplesmente não são uma opção para as empresas de alimentos e bebidas que pretendem operar de forma eficiente, responsável e competitiva. No entanto, avançar a esse ritmo não é isento de desafios, o que significa que alguns dos fundamentos podem muitas vezes ser ignorados.

Estima-se que existam milhares de trocadores de calor a placas – de todas as marcas e tamanhos – em operação que não estão totalmente otimizados e podem esgotar desnecessariamente os negócios. Além disso, os trocadores de calor de placas ainda são frequentemente esquecidos, apesar de serem um equipamento de engenharia de precisão que exige uma estratégia de manutenção considerada e proativa.

Existem quatro tipos principais de trocadores de calor a placas: gaxetados, brasados, soldados e semi-soldados. Os trocadores de calor a placas gaxetadas (GPHEs) são o tipo mais comum de trocador de calor compacto para processamento de alimentos e bebidas. Em um GPHE, as placas metálicas são equipadas com juntas elastoméricas que vedam e direcionam cada fluido para canais alternativos. Canais quentes são colocados contra canais frios com cada contador de fluxo de fluido ou simultaneamente para facilitar a transferência térmica. Os GPHEs são valorizados por sua alta taxa de eficiência proporcionada por uma grande área de superfície.

Ironicamente, a principal causa dos problemas são as soluções. À medida que as indústrias progridem e introduzem tecnologias cada vez mais sofisticadas, isto pode gerar consequências indesejadas. Este é o caso da sujeira e limpeza do trocador de calor de placas. Nos últimos anos, a indústria de trocadores de calor identificou uma nova série de desafios com os quais foi confrontada.

Por exemplo, a diversificação em alimentos e bebidas levou a um aumento de produtos naturais que trazem uma variedade de desafios no que diz respeito à transferência de calor. Alguns produtos naturais têm uma tolerância menor ao calor do que, digamos, açúcares e outros ingredientes mais experimentados e testados.

O ritmo da mudança e a taxa de crescimento populacional significam que a indústria alimentar e de bebidas está a ter de expandir fábricas para processar capacidades maiores. Ao mesmo tempo, é preciso produzir mais com o mínimo de tempo de inatividade possível – o que inevitavelmente agrava o risco de falhas e de consequências indesejadas.

A incrustação de um GPHE é muito comum no processamento de alimentos. É causada pela sedimentação de partículas, matéria biológica, decomposição e cristalização. O tipo de incrustação que ocorre dependerá do fluido do processo, do projeto do GPHE e da frequência com que a limpeza ocorre.

A principal causa da incrustação está no padrão de fluxo de uma substância; no entanto, se o GPHE não for especificado corretamente ou mantido regularmente, a substância poderá fluir mais lentamente ou, às vezes, nem fluir. Isso pode causar problemas graves.

Tem havido uma série de estudos com o objetivo de auxiliar o desenvolvimento tecnológico nas áreas de mitigação de incrustações e tecnologias de limpeza para trocadores de calor a placas utilizados no processamento de alimentos ao longo dos anos. Por exemplo, um estudo analisou o quão comum é a incrustação na indústria de laticínios e, especificamente, no processo de pasteurização. Ele se aprofundou nos produtos químicos articulares que desempenham um papel no acúmulo de depósitos de proteína de soro de leite.1 Infelizmente, ainda há pouca clareza sobre a relação entre o acúmulo de depósitos de incrustações proteicas e as reações químicas que ocorrem na solução de incrustações.

A corrosão é um grande problema para trocadores de calor a placas, tornando a escolha do material crucial

Outro estudo analisou os efeitos dos parâmetros operacionais industriais mais relevantes para remover uma camada de gema de ovo cozida usando um método de detecção óptica e um canal de fluxo com expansão repentina.2 As investigações mostraram que a temperatura é o parâmetro mais relevante, mas, em particular, hidróxido de sódio em uma concentração de 1,5 por cento em peso mostra um efeito adverso. A combinação dos parâmetros do processo afetou o tipo de remoção.