Проблема гелеутворення желатину
Розчини желатину переробляються у фармацевтичному капсульному виробництві, харчових кондитерських виробах, фотографічних емульсіях. Розчин желатину необхідно нагріти до 50-70 градусів, щоб він залишався рідким і придатним для перекачування. При температурі нижче приблизно 35 градусів желатин желатинується, утворюючи тверду, еластичну тверду речовину. Перехід є оборотним при нагріванні, але гелеподібний желатин на поверхні теплообмінника викликає значні проблеми.
Металеві теплообмінники під час температурних коливань утворюють желатиновий шар на поверхні. Коротке переривання потоку, падіння тиску пари або запуск із холоду можуть створити холодну пляму, де желатин прилягає до стінки трубки. Гелеподібний шар ізолює поверхню, зменшує передачу тепла, і його важко видалити-він повинен бути розплавлений шляхом підвищення температури, що може призвести до погіршення якості желатину.
Теплообмінники з ПТФЕ зменшують проблему гелеутворення завдяки більш м’якому тепловому потоку. Нижча теплопровідність стінки трубки зменшує температуру поверхні. Немає раптових гарячих точок, які перегрівають желатин, а більш плавний профіль теплопередачі підтримує температуру рідини вище точки гелеутворення в теплообміннику.
Механізм термічного гелеутворення
Молекули желатину — це фрагменти колагену з потрійною-спіралью, які утворюють гель, коли температура падає нижче температури переходу-спіралі (приблизно 35 градусів). Гелеутворення — це фізичне зшивання-ланцюги реформують свої потрійні-спіральні з’єднання. Швидкість гелеутворення залежить від температури та швидкості охолодження. Швидке охолодження створює більш твердий і еластичний гель.
На поверхні металевого теплообмінника висока теплопровідність створює різкий градієнт температури на стінці. Температура стінки близька до температури пари (120-150 градусів), а рідина в масі - 55-60 градусів. Якщо потік сповільнюється або припиняється, прикордонний шар швидко охолоджується. Желатин у прикордонному шарі згущується на стінці. Гелеподібний шар зменшує передачу тепла рідині, що залишилася, створюючи зворотний зв’язок подальшого охолодження та подальшого гелеутворення.
Нижча теплопровідність PTFE створює більш м'який температурний профіль. Температура стінки становить 70-85 градусів для однакових умов пари. Менший тепловий потік підтримує температуру прикордонного шару вище точки гелеутворення навіть під час коротких коливань потоку. Зменшується ризик утворення гелю на поверхні.
| Параметр обробки желатину | Нержавіюча сталь | Титан | PTFE |
|---|---|---|---|
| Температура стінки при тиску пари 3 бар (градус) | 120-140 | 120-140 | 70-85 |
| Ризик охолодження прикордонного шару під час переривання потоку | Високий | Високий | Зменшений |
| Імовірність гелеутворення поверхні | Високий | Високий | Низький |
| Видалення гелевого шару | Розплав гарячої води (ризик деградації) | Розплав гарячої води | Н/Д (немає гелевих форм) |
| Частота очищення | Кожна партія | Кожна партія | Щотижня або менше |
Захист якості продукції
Желатин, який гелеподібно прилягає до металевої поверхні, а потім розплавляється, піддається термічній деградації. Деградований желатин має знижену міцність гелю та змінену в'язкість. У фармацевтичному виробництві капсул міцність гелю впливає на товщину стінки капсули та швидкість розчинення. У харчових продуктах міцність гелю впливає на текстуру продукту.
Запобігання PTFE гелеутворенню поверхні усуває цей шлях деградації. Желатин рівномірно нагрівається без утворення гелю на поверхні. Якість продукції незмінна від партії до партії.
CIP сумісність
Лінії виробництва желатину очищають гарячою водою, розбавленими їдкими та дезінфікуючими розчинами. Металеві теплообмінники витримують CIP, але під час повторних циклів утворюється шорсткість поверхні. PTFE стійкий до всіх хімікатів CIP. Поверхня залишається гладкою та не-липкою протягом багатьох років циклів очищення.
Резюме
Теплообмінники з ПТФЕ запобігають гелеутворенню желатину на поверхнях нагрівачів завдяки більш м’якому тепловому потоку та нижчій температурі стінок, які утримують граничний шар вище точки гелеутворення. Антипригарна поверхня запобігає прилипанню будь-якого гелю, який утворюється під час збоїв у процесі. Якість продукції захищена від термічної деградації. Частота очищення зменшується з кожної партії до щотижня. Для обробки желатину PTFE забезпечує контроль температури, якого не можуть зрівняти метали.
Технічна підтримка для специфікацій желатинового PTFE теплообмінника доступна після надання концентрації желатину, температури обробки, характеристик потоку та поточних проблем гелеутворення.
