Jelatin Jelleşme Sorunu
Jelatin çözeltileri farmasötik kapsül üretiminde, gıda şekerlemesinde ve fotoğrafik emülsiyonlarda işlenir. Jelatin çözeltisinin akışkan ve pompalanabilir kalması için 50-70 dereceye ısıtılması gerekir. Yaklaşık 35 derecenin altındaki sıcaklıklarda jelatin jelleşerek sağlam, elastik bir katı oluşturur. Geçiş ısıtmayla tersine çevrilebilir, ancak ısı eşanjörü yüzeyindeki jelleşmiş jelatin önemli sorunlara neden olur.
Metalik ısı eşanjörleri, sıcaklık dalgalanmaları sırasında yüzeyde jelatinimsi bir tabaka oluşturur. Kısa bir akış kesintisi, buhar basıncı düşüşü veya soğuktan çalıştırma, jelatinin tüp duvarına yapıştığı soğuk bir nokta oluşturabilir. Jelleşmiş katman yüzeyi yalıtır, ısı transferini azaltır ve çıkarılması zordur-sıcaklığın yükseltilmesiyle eritilmesi gerekir, bu da jelatinin bozulma riskini taşır.
PTFE ısı eşanjörleri, daha yumuşak ısı akışı sayesinde jelleşme sorununu azaltır. Boru duvarının düşük ısı iletkenliği yüzey sıcaklığını düzenler. Jelatini aşırı ısıtan ani sıcak noktalar yoktur ve daha düzgün ısı transfer profili, eşanjör boyunca sıvı sıcaklığını jelleşme noktasının üzerinde tutar.
Termal Jelleşme Mekanizması
Jelatin molekülleri, sıcaklık sarmal-sarmal geçiş sıcaklığının (yaklaşık 35 derece) altına düştüğünde jelleşen üçlü-sarmal kolajen parçalarıdır. Jelleşme, zincirlerin üçlü-sarmal bağlantılarını yeniden biçimlendirdiği fiziksel bir çapraz bağlantıdır-. Jelleşme hızı sıcaklığa ve soğuma hızına bağlıdır. Hızlı soğutma, daha sıkı, daha elastik bir jel üretir.
Metal ısı eşanjörünün yüzeyindeki yüksek ısı iletkenliği, duvarda keskin bir sıcaklık gradyanı oluşturur. Duvar sıcaklığı buhar sıcaklığına (120-150 derece) yakın olup, yığın akışkan ise 55-60 derecedir. Akış yavaşlarsa veya durursa sınır tabakası hızla soğur. Sınır tabakasındaki jelatin duvara karşı jelleşir. Jelleşmiş katman, kalan sıvıya ısı transferini azaltarak daha fazla soğutma ve daha fazla jelleşme için bir geri besleme döngüsü yaratır.
PTFE'nin düşük ısı iletkenliği daha yumuşak bir sıcaklık profili oluşturur. Aynı buhar koşulları için duvar sıcaklığı 70-85 derecedir. Daha yumuşak ısı akışı, kısa akış dalgalanmaları sırasında bile sınır tabakası sıcaklığını jelleşme noktasının üzerinde tutar. Yüzeyde jelleşme riski azalır.
| Jelatin İşleme Parametresi | Paslanmaz çelik | Titanyum | PTFE |
|---|---|---|---|
| 3 barg buharda duvar sıcaklığı (derece) | 120-140 | 120-140 | 70-85 |
| Akış kesintisi sırasında sınır tabakası soğuma riski | Yüksek | Yüksek | Azaltılmış |
| Yüzey jelleşme olasılığı | Yüksek | Yüksek | Düşük |
| Jelleşmiş tabakanın çıkarılması | Sıcak su erir (bozulma riski vardır) | Sıcak su erir | Yok (jel formu yok) |
| Temizleme sıklığı | Her parti | Her parti | Haftalık veya daha az |
Ürün Kalitesinin Korunması
Metal bir yüzeye jelleşen ve daha sonra eritilen jelatin, termal bozunmaya uğrar. Bozulmuş jelatin, jel gücünü azaltmış ve viskoziteyi değiştirmiştir. Farmasötik kapsül üretiminde jel kuvveti, kapsül duvar kalınlığını ve çözünme hızını etkiler. Gıda uygulamalarında jel kuvveti ürün dokusunu etkiler.
PTFE'nin yüzey jelleşmesini önlemesi bu bozunma yolunu ortadan kaldırır. Jelatin, yüzeyde jel oluşumu olmadan eşit şekilde ısıtılır. Ürün kalitesi partiden partiye tutarlıdır.
CIP Uyumluluğu
Jelatin işleme hatları sıcak su, seyreltik kostik ve sanitasyon solüsyonlarıyla temizlenir. Metalik değiştiriciler CIP'yi tolere eder ancak tekrarlanan döngülerde yüzey pürüzlülüğü geliştirir. PTFE tüm CIP kimyasallarına karşı dayanıklıdır. Yıllar süren temizleme döngülerine rağmen yüzey pürüzsüz kalır ve-yapışmaz.
Özet
PTFE ısı eşanjörleri, daha yumuşak ısı akışı ve sınır katmanını jelleşme noktasının üzerinde tutan daha düşük duvar sıcaklıkları sayesinde ısıtıcı yüzeylerinde jelatinin jelleşmesini önler. Yapışmaz-yüzey, işlem aksaklıkları sırasında oluşabilecek jelin yapışmasını önler. Ürün kalitesi termal bozulmadan korunur. Temizleme sıklığı her partiden haftaya düşer. Jelatin işleme için PTFE, metallerin eşleşemeyeceği sıcaklık kontrolü sağlar.
Jelatin PTFE ısı eşanjörü spesifikasyonu için mühendislik desteği, jelatin konsantrasyonu, işleme sıcaklığı, akış özellikleri ve mevcut jelleşme sorunlarının sunulması üzerine sağlanır.
