Quali sono i diversi processi di riscaldamento dei liquidi?

Quando si tratta di riscaldamento rapido di liquidi e prodotti viscosi, ci sono diverse tecnologie disponibili. Scoprite quali sono le più comuni e quali sono le loro caratteristiche.

 

La maggior parte dei processi si basa sul principio dello scambio di calore, che funziona trasferendo l'energia termica da un liquido, solitamente l'acqua, a un altro. La fonte primaria di energia termica deriva prevalentemente dal vapore o dall'acqua calda generati da una caldaia a gas o da un'alimentazione elettrica.

Principio di funzionamento del riscaldamento a liquido

A seconda del prodotto che si desidera riscaldare, per scopi alimentari o industriali, la maggior parte dei liquidi viene riscaldata grazie alla tecnologia di scambio termico. In pratica, l'energia termica viene trasferita da un fluido di trasferimento del calore, solitamente acqua calda o vapore, al prodotto liquido attraverso una superficie di scambio che separa i fluidi ed evita qualsiasi cambiamento nelle loro proprietà fisico-chimiche.

 

Lo scambio di energia termica avviene sempre per convezione: maggiore è la superficie di scambio, più efficiente è lo scambio di calore, ad eccezione del riscaldamento a microonde che riscalda direttamente il prodotto. Scoprite di seguito i metodi di trasferimento del calore più comuni.

Scambiatore a piastre

Uno scambiatore a piastre è costituito da piastre indipendenti in acciaio inossidabile in cui circolano il liquido riscaldato e il fluido di trasferimento del calore, come l'acqua calda. Le piastre sono assemblate e compresse l'una contro l'altra in un supporto chiamato telaio. Si tratta di un'apparecchiatura pratica, in quanto è possibile pulirla facilmente rimuovendo tutte le piastre. L'ingombro è ridotto rispetto al flusso di trattamento.

 

Tuttavia, è un'apparecchiatura che non può trattare liquidi con pezzi. Inoltre, il suo intasamento si sporca molto rapidamente con liquidi troppo viscosi. È quindi particolarmente adatto per liquidi non viscosi e omogenei.

Scambiatore a spirale

Uno scambiatore a spirale è costituito da due canali in acciaio inox avvolti tra loro in cui il liquido riscaldato e il fluido di trasferimento del calore circolano in controcorrente. L'ingombro è generalmente ridotto per questo tipo di apparecchiatura di riscaldamento.

 

Questa apparecchiatura rende possibile il trattamento termico di un liquido leggermente viscoso. Tuttavia, il coefficiente di trasferimento del calore è basso, il che ne limita l'uso per aumenti di temperatura importanti e rapidi.

Scambiatore tubolare

Gli scambiatori tubolari hanno diverse configurazioni operative: a tubi singoli o multipli. Il principio è quello di avere uno o più tubi inseriti in uno più grande in cui circola il fluido di trasferimento del calore. Il trasferimento di calore avviene per conduzione dall'esterno al centro del prodotto. In uno scambiatore anulare, il fluido di trasferimento del calore circola in due tubi, uno centrale e l'altro esterno. Il prodotto liquido viene trasportato tra i due, il che consente di riscaldarlo in modo più efficiente.

 

Questo sistema di riscaldamento dei liquidi presenta alcuni vantaggi, come l'aumento lineare della temperatura e il buon controllo della temperatura. Ma l'ingombro è importante e non è adatto a liquidi molto viscosi.

Scambiatore a superficie raschiata

Uno scambiatore a superficie raschiata è composto da 2 elementi. Sulla parte esterna il fluido termovettore trasmette la sua energia termica al prodotto. All'interno, il tubo in cui passa il prodotto liquido è dotato di lame rotanti che raschiano continuamente la superficie interna di trasferimento. Le lame impediscono al prodotto liquido di depositarsi e bruciare e aumentano la turbolenza per ottimizzare lo scambio di calore.

 

Lo scambiatore a superficie raschiata è uno dei soli sistemi adatti a prodotti viscosi e pastosi. Ma ha un alto costo di investimento e di funzionamento.

Riscaldatore in linea a microonde

A differenza delle soluzioni precedenti, in cui il calore viene trasferito per conduzione dall'esterno al prodotto attraverso la sua superficie, le microonde riscaldano l'intera massa liquida del prodotto in modo diretto e omogeneo, senza l'uso di un fluido di trasferimento del calore. La generazione di calore è quasi istantanea e consente un processo termico perfettamente controllato.

 

Il riscaldamento a microonde in linea è adatto a prodotti liquidi o pastosi, con o senza pezzi (ad esempio, marmellata). Il trasferimento termico diretto dall'energia a microonde al prodotto consente un'eccellente efficienza energetica.

 

In conclusione, esistono diversi processi industriali per il riscaldamento dei liquidi. Tuttavia, non tutti sono equivalenti. Alcuni metodi di riscaldamento presentano vantaggi per determinati tipi di prodotti liquidi, mentre altri consentono di risparmiare spazio o di riscaldare prodotti contenenti pezzi, ad esempio. Il riscaldamento a microonde dei liquidi, invece, si dimostra altamente efficace ed efficiente per tutti i tipi di liquidi, occupando uno spazio limitato.

 

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