Die vier Arten von Plattenwärmetauschern in der Lebensmittelindustrie

Einführung

Der Wärmeaustausch ist in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie für Prozesse wie Pasteurisierung, Sterilisation, Kühlung, Erwärmung und Energierückgewinnung von grundlegender Bedeutung. Unter den verschiedenen Wärmetauschern erfreuen sich Plattenwärmetauscher (PHE) aufgrund ihrer kompakten Bauweise, hohen thermischen Effizienz und Wartungsfreundlichkeit besonderer Beliebtheit. Es gibt vier Haupttypen von Plattenwärmetauschern, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden:

Gedichtete Plattenwärmetauscher (GPHEs)

Gelötete Plattenwärmetauscher (BPHEs)

Geschweißte Plattenwärmetauscher (WPHEs)

Halbgeschweißte Plattenwärmetauscher (SWPHEs)

Jedes verfügt über einzigartige Eigenschaften, die für bestimmte Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung geeignet sind.

1. Gedichtete Plattenwärmetauscher (GPHEs)

Design und Struktur
Gedichtete Plattenwärmetauscher bestehen aus einem Stapel gewellter Platten, die in einem Rahmen zusammengehalten werden. Jede Platte ist mit Elastomerdichtungen abgedichtet, die den Flüssigkeitsfluss durch abwechselnde Kanäle steuern.

Hauptmerkmale
Flexibel und wartungsfreundlich: Platten und Dichtungen können ausgetauscht oder hinzugefügt werden.

Gewellte Platten erzeugen Turbulenzen und verbessern so die Wärmeübertragung.

Dichtungen ermöglichen eine einfache Demontage und Reinigung, was für die Lebensmittelhygiene von entscheidender Bedeutung ist.

Anwendungen
Pasteurisierung von Milch, Saft und Bier

Kühlung der Gärung

CIP-Systeme (Clean-in-Place).

Warmwasser- und Kaltwasserzirkulation

Vorteile
Hervorragende Hygiene: Einfache Reinigung und Inspektion.

Skalierbar: Platten können je nach Bedarf hinzugefügt oder entfernt werden.

Hoher Wirkungsgrad: Dünne Platten bieten eine hervorragende Wärmeübertragungsleistung.

Einschränkungen
Einschränkungen der Dichtung: Nicht für sehr hohe Drücke oder Temperaturen geeignet.

Es kann zu Undichtigkeiten kommen, wenn sich die Dichtungen mit der Zeit verschlechtern.

2. Gelötete Plattenwärmetauscher (BPHEs)

Design und Struktur
BPHEs bestehen aus dünnen Edelstahlplatten, die mit Kupfer oder Nickel vakuumverlötet werden. Das Ergebnis ist eine kompakte, dichte Einheit ohne Dichtungen.

Hauptmerkmale
Keine Dichtungen: vollständig abgedichtet, dadurch robuster.

Extrem kompakt und platzsparend.

Geeignet für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen.

Anwendungen
Kühlsysteme für Milchprodukte

Kühlung von Getränken mit Kohlensäure

Warmwasserheizung

Kühlverdampfer und Kondensatoren

Vorteile
Kompaktes Design: Passt in enge Räume.

Langlebig: Beständig gegen hohen Druck und Temperatur.

Geringer Wartungsaufwand: Es müssen keine Dichtungen ausgetauscht werden.

Einschränkungen
Nicht wartungsfähig: Kann nicht zerlegt oder mechanisch gereinigt werden.

Aufgrund von Reinigungsbeschränkungen ist es bei einigen Anwendungen in Lebensmittelqualität weniger hygienisch.

Bei empfindlichen Produkten besteht die Gefahr einer Kupferverunreinigung, es sei denn, es wird Nickellot verwendet.

3. Geschweißte Plattenwärmetauscher (WPHEs)

Design und Struktur
WPHEs verfügen über vollständig miteinander verschweißte Platten, oft ohne Dichtungen. Sie sind für aggressive Medien sowie extreme Temperaturen und Drücke ausgelegt.

Hauptmerkmale
Vollständig verschweißt, damit bei gefährlichen oder korrosiven Prozessen keine Leckage auftritt.

Erhältlich in kompakter Blockbauweise.

Wird oft in Kombination mit Schalengehäusen verwendet.

Anwendungen
Verarbeitung von viskosen oder aggressiven Flüssigkeiten (z. B. Tomatenmark, Sirup)

Wärmerückgewinnung bei Sterilisationsprozessen

Öl- und Fettverarbeitung

Dampferhitzung von Reinigungslösungen

Vorteile
Robuste Konstruktion: Geeignet für raue Umgebungen.

Leckagefreier Betrieb.

Lange Lebensdauer bei aggressiven Flüssigkeiten.

Einschränkungen
Nicht von Hand reinigbar: Man muss sich auf CIP-Systeme verlassen.

Teurer als abgedichtete Einheiten.

Nach der Herstellung sind keine Änderungen mehr möglich.

4. Halbgeschweißte Plattenwärmetauscher (SWPHEs)

Design und Struktur
Hierbei handelt es sich um eine Mischung aus abgedichteten und geschweißten PHEs. Zwei Platten werden zu einer „Kassette“ zusammengeschweißt und die Kassetten werden untereinander abgedichtet. Eine Seite verfügt über einen geschweißten Kanal und die andere über einen abgedichteten Kanal.

Hauptmerkmale
Ermöglicht die Handhabung aggressiver Flüssigkeiten auf der Schweißseite und reinigbarer Medien auf der Dichtungsseite.

Ideal für Ammoniaksysteme und korrosive Flüssigkeiten.

Ermöglicht eine teilweise Demontage zur Reinigung.

Anwendungen
Ammoniakkondensatoren und -verdampfer

Fruchtsaft- und Konzentratverarbeitung

Erhitzen von Zuckersirup

Dampfkondensation in Verdampfern

Vorteile

Doppelte Funktionalität: Gleicht Wartungsfreundlichkeit und Haltbarkeit aus.

Kostengünstig für Systeme, die eine begrenzte Freilegung der Dichtungen erfordern.

Geeignet für teilweise CIP-Reinigung und mechanische Reinigung.

Einschränkungen

Immer noch anfällig für einseitiges Dichtungsversagen.

Eine komplexere Konstruktion erhöht die Kosten.