液体を加熱するプロセスにはどのようなものがありますか？

液体加熱の主な原理

食品加工や工業用など、加熱したい製品によって異なりますが、ほとんどの液体は熱交換技術によって加熱されます。基本的に、熱エネルギーは、熱交換液（通常は温水または蒸気）から、液体を分離し、その物理化学的特性の変化を回避する交換面を介して、液体製品に伝達されます。

熱エネルギーの交換は常に対流によって行われます。交換面が大きいほど、熱交換の効率は高くなりますが、製品を直接加熱するマイクロ波加熱は例外です。以下に、最も一般的な熱交換の方法をご紹介します。

プレート式交換機

プレート式熱交換器は、独立したステンレス製のプレートで構成され、その中を加熱された液体と温水などの熱伝達流体が循環するようになっています。プレートは、フレームと呼ばれる支持体に組み合わされ、互いに圧縮されています。プレートをすべて取り外せば簡単に掃除ができるため、便利な装置です。処理フローに比べ、設置面積が小さい。

しかし、バラバラの液体を処理することができない装置である。また、粘度の高すぎる液体では、その目詰まりがすぐに汚れてしまいます。そのため、非粘性で均質な液体に特に適しています。

スパイラルエクスチェンジャー

スパイラルエクスチェンジャーは、2本のステンレス製流路を巻いたもので、その中を被加熱液と熱媒体が対向流で循環します。このタイプの加熱装置では、通常、設置面積は小さい。

この装置では、わずかに粘性のある液体の加熱処理が可能です。しかし、熱伝達率が低いため、重要で速い温度上昇には使用が制限されます。

チューブラーエクスチェンジャー

チューブ式熱交換器には、単管式と多管式という異なる運用形態があります。原理は、熱伝達流体が循環する大きな管の中に、1本または複数の管を配置することです。熱伝達は、外側から製品の中心への伝導によって行われます。環状交換機では、熱媒体は2本の管（1本は中央、もう1本は外側）を循環する。液状の製品はこの2本の間に運ばれるため、より効率的に加熱することができます。

この液体加熱システムは、直線的な温度上昇や良好な温度制御など、いくつかの利点を備えています。しかし、設置面積が重要で、非常に粘度の高い液体には適応しません。

スクラップドサーフェスエクスチェンジャー

掻き取り式表面交換器は、2つの要素で構成されています。外側では、熱媒体がその熱エネルギーを製品に伝達します。内部では、液体製品が通過するチューブに回転するブレードが装備され、内部の伝熱面を連続的に擦る。ブレードは、液体製品の沈殿や燃焼を防ぎ、乱流を増加させて熱交換を最適化します。

掻き取り式の表面交換機は、粘性やペースト状の製品に適応する唯一のシステムの一つです。しかし、投資や運用のコストが高いのが難点です。

電子レンジによるインラインヒーター

熱を外部から製品の表面を通して伝導させる従来のソリューションとは異なり、マイクロ波は、熱媒体を使用せずに、液体製品の質量全体を直接かつ均質に加熱します。発熱はほぼ瞬間的で、完全に制御された熱処理を可能にします。

インラインマイクロ波加熱は、液体やペースト状の製品、ジャムのような断片のあるなしにかかわらず、適応します。マイクロ波エネルギーが製品に直接熱伝達されるため、優れたエネルギー効率を実現します。

結論から言うと、液体を加熱する工業的なプロセスはいろいろある。しかし、すべてが同等というわけではありません。ある種の液体製品に有利な加熱方式もあれば、省スペースや破片を含む製品の加熱に有利な加熱方式もある。一方、マイクロ波による液体加熱は、あらゆる種類の液体に対して高い効率と効果を発揮し、限られたスペースで加熱することができます。

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