Rohrbündelwärmetauscher zum Schmelzen und Aufbereiten von Margarine
Hintergrund des Fallbeispiels zum Schmelzen und Wiederaufbereiten von Margarine
Ein weltweit führendes Unternehmen der Chemie- und Lebensmittelindustrie wandte sich an SACOME, um ein Korrosionsproblem an einem seiner Wärmetauscher zu lösen. Dieser Wärmetauscher war für das Schmelzen von Margarine zur weiteren Wiederaufbereitung bestimmt. Bei dieser Anwendung gab es eine Reihe von Schwierigkeiten bei der Neukonstruktion desRohrbündelwärmetauschers. Einerseits musste dasgeeignete Material ausgewählt werden. Andererseits musste der thermische Prozess, dem die Margarine ausgesetzt ist, richtig interpretiert werden, da es sich um ein halbfestes Produkt handelt, das bei der Wiederaufbereitung in einen flüssigen Zustand übergeht.
Für diese Anwendung werden üblicherweise Kratzwärmetauscher verwendet. Die hohen Anschaffungskosten, die hohen Betriebskosten und die üblichen Probleme mit der mechanischen Abdichtung machen jedoch den Rohrwärmetauscher zu einer effizienten Alternative, die in Betracht gezogen werden sollte.
Die Lösung: Wellrohr-Wärmetauscher zum Schmelzen und Aufbereiten von Margarine
Bei SACOME sind wir uns stets bewusst, dass die richtige Materialauswahl mögliche Korrosionsprobleme im Prozesssystem verhindert. Aus diesem Grund und auf der Grundlage der von der UPCT (Polytechnische Universität Cartagena) durchgeführten Materialanalyse schlug unsere technische Abteilung dem Kunden die Verwendung von Duplexstahl vor. Dieses Material war aufgrund des Projekts und der Art der Anwendung ideal geeignet. Ebenso schlugen wir ein thermisch optimiertes Design vor, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Wellrohrwärmetauschers zu gewährleisten.
Dank der mehr als 40 Referenzen mit Margarine, über die wir bei SACOME verfügen, konnten unsere Ingenieure die am besten geeignete technische Konfiguration des Wellrohrwärmetauschers zum Schmelzen und Wiederaufbereiten von Margarine vorschlagen.
Verfahren zur Aufbereitung und Wiederaufbereitung von Margarine
Margarine ist eine Emulsion aus Wasser in Öl, bei der die wässrige Phase in Form von Tröpfchen fein in der kontinuierlichen Phase aus tierischem oder pflanzlichem Fett verteilt ist. Dieses Produkt wird in verschiedenen Schritten hergestellt, darunter die Vorbereitung der wässrigen Phase und der Fettphase, die Herstellung der Emulsion, die Pasteurisierung, die Kühlung und Kristallisation sowie die Verpackung oder Abfüllung.
Falls die tierische oder pflanzliche Margarine nicht die gewünschte Konsistenz und/oder Textur erreicht, muss das Produkt zur weiteren Wiederaufbereitung in einen Puffertank geleitet werden. Damit die Margarine, die eine halbfeste Konsistenz hat, gepumpt und wiederaufbereitet werden kann, muss sie geschmolzen werden, um eine flüssige Phase zu erhalten, die das Pumpen und die Weiterverarbeitung erleichtert.
Materialspezifikationen
Der Wärmetauscher aus austenitischem Edelstahl 316 war Korrosion ausgesetzt. Daher wurde der Kunde um ein Muster gebeten, um dieses zu analysieren und ein geeignetes Material zu empfehlen. In enger Zusammenarbeit mit der UPCT (Polytechnische Universität Cartagena) konnte SACOME Rückschlüsse auf die Ursache dieser Korrosion ziehen, um deren Auftreten bei zukünftigen Konstruktionen zu vermeiden.
Die Experten der UPCT führten verschiedene Analysen an dem korrosionsbefallenen Muster durch: chemische Analyse mittels Spektrographie, makroskopische Analyse und Mikrographie.
Es wurde festgestellt, dass die Probe aufgrund der kombinierten Wirkung eines hohen Chloridgehalts (mit einem Salzanteil von über 1 %) und hoher Prozesstemperaturen lokale Korrosion durch Lochfraß (Pitting) aufwies. Auf diese Weise analysierten die Techniker der UPCT das Verhalten verschiedener Edelstahl (austenitische und ferritisch-austenitische Stähle) nicht nur gegenüber Lochfraßkorrosion, sondern auch gegenüber galvanischer Korrosion, interstitieller Korrosion, Spannungsrisskorrosion und interkristalliner Korrosion.
Darüber hinaus wurden bei der Untersuchung der verschiedenen Materialien der pH-Wert und der Cl-Gehalt des Produkts berücksichtigt. Auf Grundlage dieses Vergleichs und unter Berücksichtigung der in der Industrie verfügbaren handelsüblichen Edelstahl wählten die Ingenieure von SACOME einen Duplexstahl als den für diese Anwendung am besten geeigneten aus.
Die richtige Materialauswahl verhindert Korrosionsprobleme..
Produkt-Spezifikationen
Das Fett in Margarine besteht aus einer Mischung von Ölen, Emulgatoren, Lecithin, Aromastoffen und anderen in der Mischung gelösten Nebenbestandteilen wie Farbstoffen oder Antioxidationsmitteln. Darüber hinaus kann die wässrige Phase einen variablen Salzgehalt aufweisen. Diese komplexe Zusammensetzung sowie der Phasenwechsel, der beim Erhitzen von Margarine auftritt, machen einerheologische Analyse des Produkts erforderlich. Ziel dieser Analyse ist es, eine zuverlässige thermische Auslegung des Rohrwärmeaustauschers zu erreichen. Zu diesem Zweck wurden in den Labors der UPCT anhand einer Produktprobe die thermischen Eigenschaften des Produkts ermittelt.
Die korrekte Modellierung des Schmelz- und Kristallisationsprozesses, der latenten Wärme und der spezifischen Wärme ist für die thermische Auslegung des Wärmetauschers von entscheidender Bedeutung..
Entwurf von Rohrwärmetauschern zum Schmelzen und Aufbereiten von Margarine
Für dieses Projekt haben wir unseren Rohrwärmetauscher S-TFM-I geliefert, dessen Hauptmerkmale wie folgt sind:
Mehrrohr-Geometrie
Die Mehrrohrgeometrie besteht aus einem Rohrbündel, in dem das Rohöl auf der Rohrseite und das raffinierte Öl auf der Gehäuseseite verarbeitet wird.
Rohrplatte mit Flansch
Die Ausführung mit geflanschter Rohrplatte ermöglicht die Demontage der Reduzierungen auf der Margarineseite und somit die Inspektion und Reinigung der Innenrohre.
Sterile Flansche
Es wurde ein spezielles Design für sterile Flansche vorgeschlagen, wobei besonderes Augenmerk auf die Art und die Unterbringung der Dichtungen gelegt wurde.
Lückenloses Design.
Es wurde eine Geometrie ohne tote Zonen entwickelt, die ein vollständig hygienisches Design ermöglicht und das Auftreten von Zwischenraumkorrosion verhindert, was für ein Produkt mit einem hohen Chloridgehalt von entscheidender Bedeutung ist.
Das Projekt in Zahlen
Durchflussmenge (Kg/h)
Anfangstemperatur (°C)
Endtemperatur (°C)
Wärmeleistung (Kcal/h)
Lastverlust (bar)
Platzbedarf (mm)