توی کارخانه های صنایع غذایی و دارویی ، گرمایش فقط به معنی : آب را گرم کنیم یا دمای یک مخزن را بالا ببریم نیستش. در خیلی از خطوط تولید ، اگر دما درست کنترل نشود ممکن است کیفیت محصول تغییر کند یا بخشی از مواد اولیه از بین برود. از طرف دیگر ، مصرف انرژی هم موضوع کوچکی نیست و انتخاب اشتباه تجهیزات می تواند هزینه تولید را بالا ببرد.
برای همین وقتی درباره تجهیزات گرمایشی صنعتی و بهداشتی صحبت می کنیم باید چند موضوع را با هم در نظر بگیریم. دمای مورد نیاز فرایند چیست ؟ چه مقدار حرارت لازم داریم ؟ سیال با محصول تماس مستقیم دارد یا فقط از طریق یک سطح فلزی گرم می شود ؟ دستگاه چطور شستشو می شود و آیا بعد از شستشو امکان تخلیه کامل آب وجود دارد ؟
این سوال ها در انتخاب تجهیزات اهمیت زیادی دارند. در ادامه انواع سیستم های گرمایشی را بررسی می کنیم تا مشخص شود برای هر کاربرد چه تجهیزی مناسب تر است و هنگام خرید باید به چه نکاتی توجه کرد.
تجهیزات گرمایشی صنعتی در صنایع غذایی و دارویی چه کاربردی دارند ؟
در صنایع غذایی از گرمایش برای پاستوریزاسیون ، گرم کردن شیر و نوشیدنی ، آماده سازی شربت ، گرم کردن روغن های خوراکی ، پخت و آماده سازی مواد غذایی و شستشوی تجهیزات استفاده می شود. در صنایع دارویی هم گرمایش ممکن است برای آماده سازی محلول ها ، گرم کردن آب فرایندی ، کنترل دمای مخازن ، تولید بخار و انجام بعضی مراحل پاکسازی به کار برود.
البته همه این کاربردها شرایط یکسانی ندارند. برای مثال ، گرم کردن آب مصرفی یک کارخانه با گرم کردن سیالی که مستقیما با محصول دارویی در تماس است فرق می کند. در حالت دوم ، جنس سطوح در تماس با محصول ، کیفیت جوشکاری ، قابلیت تمیزکاری و احتمال آلودگی باید با دقت بیشتری بررسی شود.
اگر هدف انتخاب تجهیزات برای خطوط غذایی باشد ، بررسی مبدل حرارتی در صنایع غذایی و نوشیدنی می تواند دید بهتری درباره کاربردهای انتقال حرارت در این فرایندها بدهد.
دیگ بخار صنعتی ؛ منبع حرارت برای چند بخش کارخانه
دیگ بخار یکی از تجهیزات مهم در کارخانه هایی است که به بخار فرایندی نیاز دارند. بخار می تواند برای گرم کردن مخزن ، تامین حرارت مبدل ، شستشوی تجهیزات یا بعضی مراحل تولید استفاده شود. مزیت اصلی این روش این است که می توان حرارت را از یک بخش مرکزی تولید کرد و به چند مصرف کننده رساند.
با این حال ، انتخاب دیگ بخار فقط بر اساس ظرفیت اسمی آن درست نیست. باید میزان مصرف همزمان بخار ، فشار کاری ، کیفیت آب تغذیه ، افت فشار خطوط و برنامه کاری کارخانه بررسی شود. اگر ظرفیت دیگ بیش از نیاز واقعی انتخاب شود ، هزینه اولیه و هزینه های بهره برداری ممکن است بالا برود. اگر ظرفیت هم کم باشد ، فشار بخار در زمان افزایش مصرف افت می کند و تولید به مشکل می خورد.
برای بررسی مشخصات تجهیز می توان دیگ بخار صنعتی را دید. انتخاب نهایی باید بر اساس محاسبات بار حرارتی و شرایط واقعی پروژه انجام شود.
دیگ آب گرم و سیستم های گرمایش با آب داغ
در بعضی خطوط تولید لازم نیست از بخار استفاده کنیم. ممکن است آب گرم یا آب داغ برای گرم کردن یک مخزن ، تامین حرارت یک کویل یا ثابت نگه داشتن دمای فرایند کافی باشد. در چنین شرایطی ، سیستم آب گرم می تواند گزینه مناسبی باشد ؛ به ویژه وقتی که دمای مورد نیاز و الزامات فرایند با این روش سازگار باشند.
نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که آب گرم و بخار را نباید همیشه جایگزین یکدیگر دانست. دمای مورد نیاز ، سرعت گرم شدن ، فشار سیستم ، نوع مبدل و نحوه کنترل فرایند تعیین می کنند که کدام روش بهتر است.
برای آشنایی با یکی از گزینه های این بخش ، مشخصات دیگ آب گرم فولادی را بررسی کن. ظرفیت ، فشار طراحی ، جنس بدنه و تجهیزات ایمنی باید با نیاز پروژه تطبیق داده شوند.
مبدل حرارتی چه نقشی در گرمایش بهداشتی دارد ؟
مبدل حرارتی وسیله ای است که گرما را از یک سیال به سیال دیگر منتقل می کند. در بسیاری از کاربردها ، دو سیال بدون تماس مستقیم با یکدیگر گرم و سرد می شوند. این موضوع در صنایع غذایی و دارویی اهمیت دارد ، چون ممکن است بخواهیم محصول را گرم کنیم بدون اینکه آب گرم یا بخار مستقیما وارد آن شود.
برای نمونه ، بخار می تواند در یک سمت مبدل جریان داشته باشد و محصول در سمت دیگر گرم شود. در این حالت ، طراحی سطح انتقال حرارت ، فشار کاری ، جنس قطعات و روش شستشو روی عملکرد و بهداشت سیستم اثر می گذارند.
انتخاب نوع مبدل به ویژگی سیال هم بستگی دارد. برای مایعات رقیق و تمیز ممکن است مبدل صفحه ای مناسب باشد. برای سیالات غلیظ تر یا فرایندهایی که احتمال رسوب دارند ، باید گزینه های دیگر هم بررسی شوند. اگر محصول به شرایط بهداشتی ویژه نیاز داشته باشد ، صرفا انتخاب یک مبدل استیل کافی نیست ؛ طراحی بهداشتی ، قابلیت تخلیه و روش تمیزکاری هم اهمیت دارد. اگر هدف انتقال حرارت در خط تولید دارو باشد ، مقاله مبدل حرارتی در صنایع دارویی هم موضوعات تخصصی تری را پوشش می دهد.
مبدل صفحه ای ، پوسته و لوله یا مبدل لوله ای ؟
مبدل صفحه ای معمولا به دلیل سطح انتقال حرارت فشرده و امکان سرویس در مدل های واشردار مورد توجه قرار می گیرد. در مقابل ، مبدل پوسته و لوله در بسیاری از کاربردهای صنعتی با فشار و دمای متفاوت به کار می رود و طراحی آن می تواند با شرایط فرایند هماهنگ شود.
مبدل لوله ای هم در برخی خطوط غذایی و دارویی انتخاب مناسبی است ؛ به ویژه زمانی که شرایط سیال یا طراحی فرایند استفاده از این ساختار را توجیه کند. هیچ کدام از این مدل ها را نمی توان برای همه کارخانه ها بهترین گزینه دانست.
برای انتخاب درست باید دبی سیال ، دمای ورودی و خروجی ، فشار کاری ، افت فشار مجاز ، خواص فیزیکی محصول و امکان شستشو بررسی شوند.
چرا طراحی بهداشتی با انتخاب جنس استیل تمام نمی شود ؟
در محیط های بهداشتی ، سطحی که با محصول تماس دارد باید با شرایط فرایند و مواد شوینده سازگار باشد. اما فقط جنس متریال مهم نیست. کیفیت پرداخت سطح ، شکل اتصالات ، طراحی محل اتصال لوله ها ، نوع واشر و امکان تمیزکاری کامل هم اهمیت دارند.
وجود گوشه های غیر قابل دسترس ، نقاطی که مایع در آنها باقی می ماند یا اتصالاتی که به راحتی تمیز نمی شوند ، ممکن است کار شستشو را دشوار کنند. این موضوع به خصوص در خطوطی که چند نوع محصول تولید می کنند اهمیت دارد ؛ چون باقی ماندن مواد از یک مرحله می تواند بر مرحله بعدی اثر بگذارد.
باید توجه داشت که الزامات صنایع غذایی با همه کاربردهای دارویی یکسان نیست. سطح بهداشتی مورد نیاز باید با نوع محصول ، ریسک آلودگی ، روش شستشو و الزامات کیفی همان کارخانه تعیین شود. بنابراین عبارت هایی مثل «کاملا بهداشتی» یا «مناسب همه کاربردهای دارویی» بدون مدرک فنی و بررسی طراحی ، برای معرفی تجهیزات کافی نیستند.
پاستوریزاسیون و کنترل دمای محصول
در فرایند پاستوریزاسیون ، محصول باید در شرایط مشخص دما و زمان قرار بگیرد. زمان نگهداری و دمای هدف به نوع محصول و فرایند معتبر آن بستگی دارد و نمی توان یک عدد را برای همه محصولات غذایی به کار برد.
مبدل حرارتی می تواند محصول را تا دمای مورد نظر گرم کند و در صورت طراحی مناسب ، بعد از مرحله نگهداری آن را سرد کند. در این سیستم باید کنترل دما ، دبی ، زمان ماند و عملکرد تجهیزات اندازه گیری قابل اطمینان باشد.
اگر دمای محصول در محدوده مورد نیاز قرار نگیرد ، صرف اینکه دستگاه توان حرارتی بالایی دارد به معنی انجام درست پاستوریزاسیون نیست. برای آشنایی بیشتر با طراحی این فرایند می توان مقاله مبدل حرارتی پاستوریزاسیون را مطالعه کرد.
انتخاب ظرفیت گرمایشی بر اساس نیاز واقعی
برای انتخاب ظرفیت ، ابتدا باید بدانیم چه مقدار سیال در چه مدت زمانی باید گرم شود. اختلاف دمای ورودی و خروجی ، دبی ، گرمای ویژه سیال و تلفات حرارتی از عوامل اصلی محاسبه هستند. در برخی پروژه ها هم تغییر فاز مانند تبدیل آب به بخار یا میعان بخار باید در محاسبات لحاظ شود.
برای مثال ، اگر یک مخزن باید در مدت معینی گرم شود ، فقط حجم مخزن کافی نیست. جرم محصول ، جنس و ضخامت دیواره ، عایق کاری ، دمای محیط و میزان اتلاف حرارت هم بر بار مورد نیاز اثر می گذارند.
در انتخاب دیگ یا مبدل بهتر است شرایط راه اندازی ، مصرف همزمان تجهیزات و تغییرات احتمالی ظرفیت تولید نیز بررسی شود. این کار کمک می کند تجهیز نه بیش از اندازه بزرگ انتخاب شود و نه در ساعات اوج تولید کم بیاورد.
بخار مستقیم بهتر است یا گرمایش غیر مستقیم ؟
یکی از سوال هایی که موقع طراحی خط تولید مطرح می شود این است که محصول را مستقیم با بخار گرم کنیم یا از مبدل حرارتی استفاده کنیم. جواب این سوال به نوع محصول و شرایط فرایند بستگی دارد.
در گرمایش مستقیم ، بخار با محصول تماس پیدا می کند و ممکن است روی ترکیب یا میزان آب محصول اثر بگذارد. به همین دلیل باید کیفیت بخار و شرایط تماس آن با محصول بررسی شود. در روش غیر مستقیم ، بخار یا آب داغ در یک سمت مبدل جریان دارد و محصول از سمت دیگر گرم می شود. در این حالت دو جریان از هم جدا هستند ، مگر اینکه خرابی یا نشتی در سطح انتقال حرارت رخ دهد.
البته غیر مستقیم بودن به تنهایی تضمین نمی کند که سیستم بهداشتی است. جنس قطعات ، فشار دو طرف ، روش کنترل نشتی ، تخلیه مایعات و برنامه شستشو همچنان مهم هستند. در کاربردهای حساس باید طراحی سیستم با الزامات کیفیت کارخانه هماهنگ باشد.
برای بررسی روش های انتقال حرارت با بخار می توان از مقاله مبدل حرارتی بخار به آب استفاده کرد. این روش در مواردی کاربرد دارد که بخواهیم انرژی بخار را به یک مدار آب منتقل کنیم.
مصرف انرژی را چطور کنترل کنیم ؟
گاهی یک کارخانه دیگ بخار مناسبی دارد ، اما مصرف سوخت همچنان بالاست. در چنین شرایطی باید کل سیستم را بررسی کرد و فقط به راندمان دیگ نگاه نکرد. عایق کاری لوله ها ، وضعیت تله های بخار ، برگشت کندانس ، تنظیم مشعل ، کیفیت آب و میزان رسوب می توانند روی مصرف انرژی اثر بگذارند.
برای نمونه ، اگر کندانس گرم به سیستم برنگردد ، بخشی از انرژی و آب قابل استفاده از دست می رود. همچنین رسوب روی سطوح انتقال حرارت می تواند انتقال انرژی را ضعیف کند و شرایط بهره برداری را تغییر دهد. در این وضعیت ، افزایش ظرفیت دستگاه لزوما راه حل درست نیست.
پیشنهاد می شود در کارخانه ابتدا مصرف سوخت و آب را در یک بازه مشخص ثبت کنند. سپس میزان تولید ، ساعات کار ، فشار بخار و دمای آب تغذیه را کنار این داده ها قرار دهند. با این روش می توان مشخص کرد مصرف بالا از افزایش تولید آمده یا سیستم نیاز به سرویس و اصلاح دارد.
در پروژه هایی که مبدل بخار به آب استفاده می شود ، بررسی محاسبه دبی جرمی و انتقال حرارت در مبدل بخار به درک ارتباط بین بار حرارتی و دبی کمک می کند.
کیفیت آب چه ارتباطی با عمر تجهیزات گرمایشی دارد ؟
کیفیت آب یکی از مواردی است که نباید در زمان خرید دیگ یا مبدل نادیده گرفته شود. املاح موجود در آب ممکن است روی سطوح داغ رسوب ایجاد کنند. رسوب علاوه بر کاهش انتقال حرارت می تواند دمای موضعی سطح را بالا ببرد و در بلند مدت به تجهیز آسیب بزند.
در دیگ بخار ، کیفیت آب تغذیه و کنترل مواد محلول باید مطابق طراحی و دستورالعمل سازنده انجام شود. در مدارهای آب گرم هم سختی آب و احتمال خوردگی اهمیت دارند. روش تصفیه باید بر اساس آنالیز آب و شرایط بهره برداری انتخاب شود و نمی توان یک سیستم تصفیه را برای همه کارخانه ها تجویز کرد.
در صنایع غذایی و دارویی ، کیفیت آب ممکن است از نظر تماس با محصول نیز اهمیت داشته باشد. آب مورد استفاده برای تولید محصول یا شستشوی تجهیزات لزوما همان مشخصات آب مدار گرمایش را ندارد. این دو کاربرد باید جداگانه بررسی شوند.
برای آشنایی با راهکارهای تصفیه در این صنایع می توان مقاله تصفیه آب در صنایع غذایی و دارویی را مطالعه کرد. انتخاب سیستم نهایی باید با آنالیز آب و الزامات فرایند انجام شود.
سیستم گرمایش و تهویه در محیط های دارویی
در بعضی کارخانه های دارویی ، کنترل شرایط محیطی به اندازه کنترل دمای خود محصول اهمیت دارد. دما ، رطوبت ، الگوی جریان هوا و کنترل ذرات باید با نوع فضای تولید و الزامات کیفیت آن هماهنگ باشند. این موضوع به ویژه در اتاق های تمیز و فضاهایی که مراحل حساس تولید انجام می شود اهمیت پیدا می کند.
در این پروژه ها ، گرمایش محیط را نباید مستقل از سیستم تهویه بررسی کرد. کویل های گرمایشی ، هواساز ، سیستم کنترل و شرایط فشار فضا ممکن است روی عملکرد کلی اثر بگذارند. همچنین انتخاب تجهیزات باید با برنامه بهره برداری و نگهداری مجموعه هماهنگ باشد.
برای آشنایی با این بخش می توان مقاله هواساز صنایع غذایی و دارویی را بررسی کرد. توجه داشته باش که سیستم تهویه و تجهیزات گرمایش فرایندی دو وظیفه متفاوت دارند و نباید مشخصات یکی را به جای دیگری در نظر گرفت.
هنگام خرید تجهیزات گرمایشی چه اطلاعاتی باید آماده باشد ؟
برای گرفتن پیشنهاد فنی قابل مقایسه ، بهتر است پیش از استعلام قیمت چند اطلاعات اصلی آماده شود. اگر این اطلاعات مشخص نباشند ، ممکن است دو تامین کننده قیمت هایی بدهند که از نظر ظرفیت و مشخصات اصلا قابل مقایسه نیستند.
موارد مهم عبارت اند از :
نوع سیال و ترکیب تقریبی آن
دبی یا مقدار محصولی که باید گرم شود
دمای ورودی و دمای خروجی مورد نیاز
فشار کاری و شرایط طراحی
ساعات کار روزانه و میزان تغییر بار
منبع انرژی در دسترس مانند گاز ، برق ، بخار یا آب داغ
محدودیت فضا و شرایط نصب
الزامات شستشو و بهداشت
جنس قطعات در تماس با محصول
برنامه نگهداری و دسترسی به قطعات مصرفی
در مورد مبدل حرارتی ، سطح انتقال حرارت و افت فشار هم باید بررسی شوند. در مورد دیگ بخار ، ظرفیت تولید بخار ، فشار کاری ، کیفیت آب و تجهیزات ایمنی اهمیت دارند. مقایسه قیمت بدون توجه به این موارد ممکن است باعث شود یک تجهیز ارزان تر انتخاب شود ، اما در زمان بهره برداری هزینه بیشتری ایجاد کند.
قیمت تجهیزات گرمایشی صنعتی به چه عواملی بستگی دارد ؟
قیمت تجهیزات گرمایشی صنعتی به یک عامل محدود نمی شود. ظرفیت ، فشار طراحی ، دمای کاری ، نوع متریال ، ضخامت و ساختار بدنه ، ابزار دقیق ، تجهیزات ایمنی و میزان سفارشی سازی می توانند روی قیمت نهایی اثر بگذارند.
در مبدل های حرارتی ، نوع ساختار ، سطح انتقال حرارت ، تعداد صفحات یا ابعاد لوله ها و جنس قطعات در تماس با سیال از عوامل مهم هستند. در دیگ ها هم ظرفیت ، نوع سوخت ، فشار کاری و تجهیزات جانبی باید در نظر گرفته شوند.
اگر هدف خرید است ، بهتر است از تامین کننده بخواهی پیشنهاد فنی و تجاری را جداگانه ارائه کند. در پیشنهاد فنی باید شرایط طراحی ، ظرفیت ، جنس قطعات ، محدوده عملکرد و اقلام همراه مشخص باشند. در پیشنهاد تجاری هم قیمت ، زمان تحویل ، شرایط پرداخت ، نصب و خدمات پس از فروش روشن باشد.
برای شروع بررسی گزینه ها می توان صفحه قیمت تجهیزات و محصولات اکسرلند را دید. با این حال ، قیمت قابل استناد برای یک پروژه باید بر اساس مشخصات واقعی و پیشنهاد به روز تامین کننده تعیین شود.
نگهداری تجهیزات گرمایشی را از کجا شروع کنیم ؟
برای اینکه سیستم در زمان تولید از کار نیفتد ، بهتر است نگهداری بر اساس دستورالعمل سازنده و شرایط واقعی کار تنظیم شود. کنترل نشتی ، بررسی عملکرد شیرها و تجهیزات ایمنی ، کنترل فشار و دما ، بررسی کیفیت آب و ثبت تغییرات مصرف انرژی از کارهای مهم هستند.
در مبدل حرارتی ، افزایش افت فشار یا تغییر در دمای خروجی می تواند نشانه ای باشد که نیاز به بررسی دارد. البته هر افت عملکردی به معنی رسوب نیست و باید وضعیت دبی ، شیرهای کنترلی ، سنسورها و شرایط منبع حرارت هم بررسی شوند.
در دیگ بخار نیز سرویس مشعل ، کنترل سطح آب ، تجهیزات ایمنی و کیفیت آب باید طبق برنامه مشخص انجام شود. هر گونه تغییر یا تعمیر باید توسط افراد دارای صلاحیت و با رعایت دستورالعمل سازنده انجام شود. در تجهیزات تحت فشار ، باز کردن دستگاه یا دستکاری سیستم ایمنی بدون رعایت الزامات می تواند خطرناک باشد.
بهتر است داده های بهره برداری به صورت منظم ثبت شوند. وقتی فشار ، دما ، مصرف انرژی و ساعات کار سابقه داشته باشند ، تشخیص تغییر عملکرد آسان تر می شود و تصمیم گیری برای تعمیر یا تعویض بر اساس اطلاعات واقعی انجام می گیرد.
کدام تجهیز گرمایشی برای کارخانه مناسب است ؟
برای انتخاب تجهیزات گرمایشی صنعتی و بهداشتی ، اول باید کاربرد مشخص شود. اگر کارخانه به بخار فرایندی نیاز دارد ، دیگ بخار می تواند منبع اصلی حرارت باشد. اگر آب گرم برای فرایند کافی است ، سیستم آب گرم ممکن است انتخاب ساده تری باشد. در خطوطی که انتقال حرارت کنترل شده لازم است ، مبدل حرارتی می تواند نقش مهمی در گرم کردن محصول یا انتقال انرژی بین دو مدار داشته باشد.
اما هیچ تجهیزی را نمی توان بدون بررسی شرایط فرایند برای همه کارخانه ها پیشنهاد کرد. ظرفیت حرارتی ، دما ، فشار ، جنس قطعات ، کیفیت آب ، روش شستشو و هزینه بهره برداری باید در کنار هم ارزیابی شوند.
اگر قصد خرید داری ، بهتر است ابتدا اطلاعات فنی پروژه را آماده کنی و بعد از چند تامین کننده پیشنهاد قابل مقایسه بگیری. این کار کمک می کند انتخاب نهایی بر اساس نیاز واقعی خط تولید باشد ، نه فقط یک عدد در جدول قیمت.
