Kazıyıcı Yüzeyli Isı Eşanjörlerinin Kökeni

Kazıyıcı Yüzeyli Isı Eşanjörlerinin Kökeni

Kazıyıcı yüzeyli ısı değiştiricilerin kökeni ve gelişimi 20. yüzyılın başlarına kadar uzanmaktadır. Bu değiştiricilerin ortaya çıkışı bir gecede gerçekleşen bir başarı değil, daha ziyade belirli malzemelerle çalışırken geleneksel ısı değiştiricilerin doğasında var olan sınırlamalara bir yanıt niteliğindedir.

Kökeni: 1920'ler - 1930'lar

Kazıyıcı yüzeyli ısı değiştiricilerin konsepti ve ilk tasarımı, özellikle margarin ve dondurma üretiminde olmak üzere gıda endüstrisinin etkisiyle, bu dönemde şekillenmiştir.

1. Çözülmesi Gereken Sorunlar:

o Yüksek Viskoziteli Malzemeler: Tereyağı, dondurma karışımı ve reçel gibi malzemeler son derece viskozdur ve geleneksel borulu veya plakalı ısı değiştiricilerde akışkanlıkları zayıftır, kolayca tıkanır ve çok düşük ısı transfer verimliliğine neden olur.

o Kesme Hassasiyeti: Bu malzemelerde yağ kristalleri veya buz kristallerinin oluşumu hassas kontrol gerektirir. Yoğun veya düzensiz soğutma, kaba bir dokuya ve kötü bir tada yol açabilir.

o Kirlenme ve Kömürleşme: Şeker veya protein içeren malzemeler, ısıtma yüzeylerinde katılaşma ve karamelize olma eğilimindedir; bu durum sadece ısı transferini etklemekle kalmaz, aynı zamanda ürünün bozulmasına ve ekipman temizliğinin zorlaşmasına da neden olur.

2. Teknoloji Öncüleri:

Kazıyıcı yüzeyli ısı eşanjörleri için en eski patentlerden biri 1920'lerin sonlarından 1930'ların başlarına kadar uzanmaktadır. Örneğin, 1928 civarında, Almanya'daki Gerhard Şirketi'nde (daha sonra APV Grubu'nun bir parçası oldu) çalışan mühendisler bu alanda öncü çalışmalar yapmışlardır.

Bir diğer önemli isim ise, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Girdler Corporation'ın Votator bölümü için ilk ticari olarak başarılı kazıyıcı yüzeyli ısı eşanjörünü tasarlayan CO (Charlie) Linn'di (yaklaşık 1933-1935). Bu cihaz başlangıçta margarinin sürekli üretimi için icat edilmişti. "Votator" adı uzun süre kazıyıcı yüzeyli ısı eşanjörleriyle eş anlamlı hale geldi.

Yenilikçi Çalışma Prensibi Noktaları

Kazıyıcı yüzeyli ısı değiştiricilerin temel tasarımı, yukarıda belirtilen sorunları ustaca ele almaktadır:

• Kazıma İşlemi: Isı eşanjör silindirinin içinde, kazıyıcılarla donatılmış bir rotor yüksek hızda döner. Kazıyıcılar, merkezkaç kuvveti veya yayların etkisiyle silindir duvarına sıkıca yapışarak iç duvardaki malzeme filmini sürekli olarak kazır.

• Dört Önemli Avantaj:

1. Isı Transfer Yüzeyinin Sürekli Yenilenmesi: Malzeme yapışmasını ve kirlenmeyi önleyerek son derece yüksek ısı transfer verimliliğini korur.

2. Homojen Karıştırma ve Kesme: Malzemenin tamamının homojen şekilde ısıtılıp soğutulmasını sağlar ve kristalleşme süreci (örneğin yağ kristalleşmesi ve buz kristali oluşumu) için çok önemli olan kontrol edilebilir kesme kuvveti sağlar.

3. Son Derece Yüksek Viskoziteli Sıvıların İşlenmesi: Mekanik kazıma ve itme hareketi, geleneksel ısı eşanjörlerinin işleyemediği macun kıvamında, kremsi ve hatta granül halindeki sıvıları işleyebilmesini sağlar.

4. Son Derece Kısa Kalma Süresi: Malzeme ısı eşanjöründen ince bir film halinde geçer, bu da onu ısıya duyarlı malzemeler için son derece uygun hale getirir ve ürünün lezzetinin, renginin ve besin değerinin korunmasını en üst düzeye çıkarır.

Geliştirme ve Yaygınlaştırma

• 1940'lar - 1950'ler: İkinci Dünya Savaşı öncesi ve sonrasında gıda sanayileşmesinin hızlanmasıyla birlikte, kazıyıcı yüzeyli ısı eşanjörleri süt ürünleri, reçel ve sos endüstrilerinde hızla uygulanmaya başlandı. Dondurmanın sürekli dondurulması da bir diğer önemli uygulama alanı oldu.

• 1960'lardan Günümüze: Uygulama alanları gıda endüstrisinden kimya, ilaç, petrokimya ve plastik polimer endüstrilerine kadar genişlemiştir. Polimer eriyikleri, parafin, asfalt, kozmetik ve ilaçlar gibi zorlu sıvıların işlenmesinde kullanılırlar.

• Teknolojik Gelişmeler: Modern kazıyıcı yüzeyli ısı eşanjörleri, malzeme (aşınmaya ve korozyona dayanıklı sert kaplamaların kullanımı gibi), sızdırmazlık teknolojisi, otomasyon kontrolü (sıcaklık, basınç ve hızın hassas kontrolü) ve modüler tasarım alanlarında önemli ilerlemeler kaydetmiştir.

Özet

Kazıyıcı ısı eşanjörünün kökeni tam olarak 1920'ler ve 1930'lara dayanmaktadır. Gıda endüstrisinde yüksek viskoziteli ve ısıya duyarlı malzemelerin sürekli ısıtılması, soğutulması, kristalleştirilmesi ve sterilizasyonu gibi proses gereksinimlerini karşılamak için icat edilmiştir. İcadı, proses endüstrisi ekipmanları tarihinde önemli bir dönüm noktası olmuş ve basit "ısı değişimi" fonksiyonunu "ısı değişimi ve mekanik işleme"nin birleşik bir işlemine genişletmiştir. Günümüzde bile birçok endüstriyel alanda yeri doldurulamaz bir rol oynamaktadır.