El problema de la gelificació de la gelatina
Les solucions de gelatina es processen en la producció de càpsules farmacèutiques, rebosteria alimentària i emulsions fotogràfiques. La solució de gelatina s'ha d'escalfar a 50-70 graus per mantenir-la fluida i bombable. A temperatures inferiors als 35 graus aproximadament, la gelatina es gelifica, formant un sòlid ferm i elàstic. La transició és reversible amb l'escalfament, però la gelatina gelificada a la superfície d'un intercanviador de calor causa problemes importants.
Els intercanviadors de calor metàl·lics desenvolupen una capa de gelatina gelificada a la superfície durant les fluctuacions de temperatura. Una breu interrupció del flux, una caiguda de pressió de vapor o una posada en marxa des del fred poden crear un punt fred on la gelatina es geli contra la paret del tub. La capa gelificada aïlla la superfície, redueix la transferència de calor i és difícil d'eliminar-s'ha de fondre augmentant la temperatura, cosa que corre el risc de degradar la gelatina.
Els intercanviadors de calor de PTFE redueixen el problema de gelificació mitjançant un flux de calor més suau. La menor conductivitat tèrmica de la paret del tub modera la temperatura superficial. No hi ha punts calents sobtats que sobreescalfi la gelatina, i el perfil de transferència de calor més suau manté la temperatura del fluid per sobre del punt de gelificació a tot l'intercanviador.
El mecanisme de gelificació tèrmica
Les molècules de gelatina són fragments de col·lagen de triple-hèlix que es gelifiquen quan la temperatura baixa per sota de la temperatura de transició de la-hèlix (aproximadament 35 graus). La gelificació és una reticulació física-les cadenes reformen les seves unions de triple-hèlix. La velocitat de gelificació depèn de la temperatura i de la velocitat de refredament. El refredament ràpid produeix un gel més ferm i elàstic.
A la superfície d'un intercanviador de calor metàl·lic, l'alta conductivitat tèrmica crea un fort gradient de temperatura a la paret. La temperatura de la paret és propera a la temperatura del vapor (120-150 graus), mentre que el fluid a granel és de 55-60 graus. Si el flux disminueix o s'atura, la capa límit es refreda ràpidament. La gelatina de la capa límit es gelifica contra la paret. La capa gelificada redueix la transferència de calor al fluid restant, creant un bucle de retroalimentació de refredament addicional i gelificació addicional.
La menor conductivitat tèrmica del PTFE crea un perfil de temperatura més suau. La temperatura de la paret és de 70-85 graus per a les mateixes condicions de vapor. El flux de calor més suau manté la temperatura de la capa límit per sobre del punt de gelificació fins i tot durant breus fluctuacions de flux. Es redueix el risc de gelificació superficial.
| Paràmetre de processament de gelatina | Acer inoxidable | Titani | PTFE |
|---|---|---|---|
| Temperatura de la paret a 3 barg de vapor (grau) | 120-140 | 120-140 | 70-85 |
| Risc de refredament de la capa límit durant la interrupció del flux | Alt | Alt | Reduït |
| Probabilitat de gelificació superficial | Alt | Alt | Baixa |
| Eliminació de la capa gelificada | Fusió d'aigua calenta (risc de degradació) | Fons d'aigua calenta | N/A (sense formes de gel) |
| Freqüència de neteja | Cada lot | Cada lot | Setmanalment o menys |
La protecció de la qualitat del producte
La gelatina que es gelifica contra una superfície metàl·lica i després es fon pateix una degradació tèrmica. La gelatina degradada ha reduït la força del gel i ha alterat la viscositat. En la producció de càpsules farmacèutiques, la força del gel afecta el gruix de la paret de la càpsula i la velocitat de dissolució. En aplicacions alimentàries, la força del gel afecta la textura del producte.
La prevenció de la gelificació superficial del PTFE elimina aquesta via de degradació. La gelatina s'escalfa uniformement sense formació de gel superficial. La qualitat del producte és constant de lot a lot.
La compatibilitat CIP
Les línies de processament de gelatina es netegen amb aigua calenta, càustic diluït i solucions desinfectants. Els intercanviadors metàl·lics toleren el CIP, però desenvolupen rugositat superficial durant cicles repetits. El PTFE és immune a tots els productes químics CIP. La superfície es manté llisa i no-adherent durant anys de cicles de neteja.
Resum
Els intercanviadors de calor de PTFE eviten la gelificació de la gelatina a les superfícies de l'escalfador mitjançant un flux de calor més suau i temperatures de paret més baixes que mantenen la capa límit per sobre del punt de gelificació. La superfície antiadherent-prevé l'adhesió de qualsevol gel que es formi durant les alteracions del procés. La qualitat del producte està protegida de la degradació tèrmica. La freqüència de neteja baixa de cada lot a setmanal. Per al processament de gelatina, el PTFE proporciona un control de temperatura que els metalls no poden igualar.
El suport d'enginyeria per a l'especificació de l'intercanviador de calor PTFE de gelatina està disponible quan s'envien la concentració de gelatina, la temperatura de processament, les característiques de flux i els problemes de gelificació actuals.
