熱交換器是食品工業中許多製程的關鍵組件，從加熱與冷卻到巴氏殺菌、滅菌與蒸發皆是如此。它們的形式多樣，從最簡單的板式熱交換器到波紋套管式與刮壁式設計。由於全球生產的食品與飲料種類繁多，為特定產品與特定製程選擇合適的熱交換器至關重要，這不僅確保有效的加工與最佳的產品品質，亦可最大化操作與能源效率。

這在處理高黏度食品時尤其如此（例如蜂蜜、美乃滋、糖漿、果泥與堅果醬）。這些產品在泵送與移動時需要更多能量，並且更容易使管線與熱交換器結垢，從而降低熱傳與操作效率。然而，由於其質地與黏度同樣是關鍵品質特性，因此必須確保包括熱交換器在內的加工設備，在生產過程中不會改變或破壞這些特性。

 

什麼是黏度？

在考慮不同種類的高黏度食品與飲料物質時，澄清「黏度」的意義是有幫助的。它通常被定義為物質在施加外力下對運動的阻力，其依據是移除一層與另一層之間所需的力（剪切應力）以及各層之間速度的變化（剪切速率）。黏度的單位為厘泊（centipoise, cP），1 cP 等於 1 毫帕·秒⁻¹（millipascal per second）。
例如，依據溫度不同，牛奶的典型黏度約為 1–20 cP；糖蜜為 5,000–10,000；番茄醬（受剪切時會變稀）為 10,000–18,000 cP；花生醬可達 250,000 cP。

然而，隨著流體受到不同剪切應力與溫度影響，其黏度會發生變化。基於此，大多數流體被歸類為牛頓流體或非牛頓流體。牛頓流體的黏度不受溫度或剪切應力變化影響——最常見的例子是水。非牛頓流體（可再細分為五種類別）則會隨剪切速率的不同而改變黏度。

在實際應用中，這意味著當處理非牛頓型產品（如起司、奶油、麵糊或蛋奶凍，以及某些無脂產品）時，加工過程中的各個步驟——包括泵送、加熱、冷卻與通過管線——若處理不當，都可能影響產品的黏度與最終品質。

 

波紋管式熱交換器：設計與選擇

選擇正確的熱交換器類型並進行細緻的系統設計，有助於避免此類問題。波紋管式熱交換器（例如 HRS 所設計與生產者）可確保如奶油等精緻產品在加工時不受損傷。這是因為波紋管設計能夠減少結垢，提升運轉期間的熱效率，並延長清洗間隔時間。此外，與光滑管式熱交換器相比，波紋管式熱交換器因其緊湊結構，所需泵送壓力較低，從而降低壓降。這不僅有助於延長設備壽命，也能減少維護成本。

黏度低至中等的產品，如牛奶、稀醬、湯與奶油、果汁與蔬菜泥，通常可使用多管波紋式熱交換器（例如 HRS MI 系列）進行高效加工。該設計採用多條輸送產品的管道，外層容器中則通過服務流體。若產品含有顆粒或固體（例如水果與蔬菜丁），則建議採用雙管式熱交換器，如 HRS DTA 系列。此類熱交換器以單一大管輸送產品，減少顆粒堵塞與結垢的風險。

對於濃稠醬料、蜂蜜與糖漿等產品，則較適合使用環狀空間式熱交換器，如 HRS AS 系列。此類設計由三或四層同心管組成，產品流經中間環狀空間，而服務流體則流經內外管，以確保加熱與冷卻均勻。此結構能同時提升熱傳與能源效率，並減少結垢的可能性。

刮壁式熱交換器：應對最嚴苛的挑戰

對於黏度極高的產品，僅使用波紋管仍不足以防止結垢或維持流動性。在此情況下，刮壁式熱交換器（Scraped Surface Heat Exchangers, SSHEs）是理想選擇，特別是在蒸發製程中。HRS 生產兩種刮壁式熱交換器：旋轉式 HRS R 系列（具獨特螺旋刮桿系統與擋板配置）以及往復式 HRS Unicus 系列，後者透過活塞往復運動來攪拌流體並清潔熱傳表面。

針對極高黏度產品與高要求應用（例如堅果醬），HRS 開發了強化版的 R 系列——HRS RHD 系列。此版本具備標準 R 系列的所有特點與優勢，並加大馬達功率與刮桿尺寸，同時增加刮桿與馬達的支撐結構。

Unicus 系列的獨立液壓驅動使刮桿速度可精準控制，並可依產品特性進行最佳化。對於易受剪切應力或壓力損傷的物料，可在確保高效熱傳的同時，進行溫和處理以避免損壞。

 

全面應用解決方案

憑藉我們的波紋管式熱交換器系列與三款刮壁式型號，HRS 可為任何高黏度食品提供熱傳解決方案，包括煉乳、番茄醬、果泥、濃縮果汁、蜂蜜、奶油、人造奶油、堅果醬、巧克力、醬汁、絞肉等多種產品。

如需更多資訊，請聯繫您當地的代表或我們的食品系統專家。

 

  • 高黏度食品在泵送與移動時需要更多能量，且具有更高結垢潛勢。

  • HRS Unicus 系列的刮桿速度可依被處理產品進行最佳化。

關於 HRS Heat Exchangers

HRS Heat Exchangers 位於馬來西亞，隸屬於 EIL 集團（Exchanger Industries Limited），該集團位於熱能技術的前沿。HRS 為全球各產業提供創新熱交換解決方案，擁有超過 40 年食品與飲料行業經驗，專注於設計與製造各類交鑰系統與元件，採用我們的波紋管與刮壁式熱交換技術。HRS 的產品均符合全球設計與產業標準。

HRS 在全球設有分公司，包括澳洲、加拿大、紐西蘭、英國、西班牙、美國、馬來西亞與印度，並於印度、西班牙與加拿大設有製造工廠。

銷售洽詢：[email protected]
電話：+603 8081 1898
網站：www.hrs-heatexchangers.com