Echangeurs de chaleur à faisceau tubulaire pour la fonte et le retraitement de la margarine
Etude de cas sur la fusion et le retraitement de la margarine
Un leader mondial de l’industrie chimique et alimentaire a contacté SACOME pour résoudre un problème de corrosion sur l’un de ses échangeurs de chaleur. Cet échangeur de chaleur était destiné à la fusion de margarine en vue de son retraitement ultérieur. Dans cette application, plusieurs difficultés sont apparues lors de la reconception de l’échangeur de chaleur à calandre. D’une part, le choix du matériau le plus approprié. D’autre part, une interprétation appropriée du processus thermique que subit la margarine, car il s’agit d’un produit semi-solide qui passe à l’état liquide lorsqu’il est retraité.
Il est courant d’utiliser des échangeurs de chaleur à surface raclée pour cette application. Toutefois, le coût initial élevé de l’installation, ainsi que les coûts d’exploitation élevés et les problèmes habituels d’étanchéité mécanique, font de l’échangeur de chaleur tubulaire une alternative efficace à prendre en considération.
La solution : des échangeurs de chaleur à tubes corrugués pour la fusion et le retraitement de la margarine.
Chez SACOME, nous gardons toujours à l’esprit qu’un choix correct des matériaux permet d’éviter d’éventuels problèmes de corrosion dans le système de processus. Pour cette raison, et sur la base de l’analyse des matériaux réalisée par l’UPCT (Université Polytechnique de Carthagène), notre Département Technique a proposé au client l’utilisation de l’acier Duplex. Ce matériau était idéal pour le projet et le type d’application. De même, nous avons proposé une conception thermique optimisée pour garantir le bon fonctionnement de l’échangeur de chaleur tubulaire.
Grâce aux plus de 40 références de margarine dont nous disposons chez SACOME, nos ingénieurs ont pu proposer la configuration technique la plus adaptée d’échangeur de chaleur à tubes corrugués pour la fonte et le retraitement de la margarine.
Procédé de traitement de la margarine fondue et retraitée
La margarine est une émulsion eau dans l’huile dans laquelle la phase aqueuse est finement diffusée sous forme de gouttelettes dans la phase continue de graisse animale ou végétale. Ce produit est fabriqué après différentes étapes, telles que la préparation de la phase aqueuse et de la phase grasse, la préparation de l’émulsion, la pasteurisation, le refroidissement et la cristallisation, ainsi que l’emballage ou le remplissage.
Si la margarine animale ou végétale n’atteint pas la consistance et/ou la texture souhaitée, le produit doit être dirigé vers un réservoir tampon pour être retraité. Pour permettre le pompage et le retraitement, la margarine, qui a une consistance semi-solide, doit être fondue afin d’obtenir une phase liquide facilitant le pompage et le traitement.
Spécifications des matériaux
L’échangeur de chaleur, fabriqué en acier inoxydable austénitique 316, souffrait de corrosion. Pour cela, un échantillon a été demandé au client afin d’analyser et de préconiser un matériau adapté. En étroite collaboration avec l’UPCT (Université Polytechnique de Carthagène), SACOME a pu tirer des conclusions sur l’origine de cette corrosion afin d’éviter son apparition dans les conceptions futures.
Les experts de l’UPCT ont réalisé différentes analyses sur l’échantillon présentant des signes de corrosion : analyse chimique par spectrographie, analyse macrographique et micrographie.
Il a été conclu que l’échantillon présentait une corrosion par piqûres localisée due à l’effet combiné d’une teneur élevée en chlorure (avec un pourcentage de sels supérieur à 1 %) et de températures de traitement élevées. Les techniciens de l’UPCT ont ainsi analysé la réponse de différents aciers inoxydables (austénitiques et ferritiques austénitiques), non seulement à la corrosion par piqûres, mais aussi à la corrosion galvanique, interstitielle, à la fissuration sous contrainte et à la corrosion intergranulaire.
De plus, l’étude des différents matériaux a pris en compte le pH et la teneur en Cl- du produit. Sur la base de cette comparaison, et compte tenu des aciers inoxydables commerciaux disponibles dans l’industrie, les ingénieurs de SACOME ont sélectionné un acier Duplex comme étant le plus adapté à cette application.
Un choix correct du matériau permet d’éviter les problèmes de corrosion.
Spécifications du produit
La matière grasse de la margarine consiste en un mélange d’huiles, d’émulsifiants, de lécithine, d’arômes et d’autres ingrédients mineurs dissous dans le mélange, tels que des colorants ou des antioxydants. En outre, la phase aqueuse peut avoir une teneur variable en sel. Cette composition complexe, ainsi que le changement de phase qui se produit lors du chauffage de la margarine, rendent nécessaire une analyse rhéologique du produit. L’objectif de cette analyse est de parvenir à une conception thermique fiable de l’échangeur de chaleur tubulaire. C’est pourquoi les propriétés thermiques du produit ont été obtenues dans les laboratoires de l’UPCT à partir d’un échantillon du produit.
La modélisation correcte du processus de fusion et de cristallisation, de la chaleur latente et de la chaleur spécifique est essentielle pour la conception thermique de l’échangeur de chaleur.
Conception d’échangeurs de chaleur tubulaires pour la fonte et le retraitement de la margarine
Pour ce projet, nous avons fourni notre échangeur de chaleur tubulaire S-TFM-I, dont les principales caractéristiques sont les suivantes :
Géométrie multitubulaire
La géométrie multitubulaire consiste en un faisceau de tubes où le pétrole brut est traité du côté du tube et le pétrole raffiné du côté de l’enveloppe.
Plaque tubulaire à bride
La conception de la plaque tubulaire à brides permet d’enlever les réductions du côté margarine, ce qui permet d’inspecter et de nettoyer l’intérieur des tubes intérieurs.
Brides stériles
Une conception spécifique des brides stériles a été proposée, avec une attention particulière au type et au logement des joints.
Conception sans interstice.
Une géométrie a été développée avec une absence totale de zones mortes, permettant une conception totalement hygiénique, ainsi que la prévention de l’apparition de la corrosion interstitielle, un point clé pour un produit à haute teneur en chlorure.
Le projet en chiffres
Débit du procédé (Kg/h)
Température initiale (°C)
Température finale (°C)
Puissance calorifique (Kcal/h)
Perte de charge (bar)
Surface occupée (mm)