COLUMN  
Maintenance Magazine 141 – september 2018

Verdampers in de voedingsindustrie – deel 4

Maatregelen om microbiologische contaminatie te reduceren (vervolg)

In het vorige deel belichtten we microbiologische contaminatie met antimicrobiële materialen en coatings en gingen we in op het hygiënisch ontwerp van een verdamper. Hier gaan we dieper in op enkele aspecten van zo’n ontwerp: de connectie van koelvinnen aan de koelmiddelpijpen en het reinigen.

In standaardverdampers worden vinkragen gebruikt om de koelvinnen aan de koelmiddelpijpen te bevestigen. Door deze pijpen in de vinkragen te laten expanderen wordt een goed thermisch contact tussen de leidingen met koelmiddel en de koelvinnen bekomen. Door vinkragen te gebruiken wordt ook voorkomen dat de koelleidingen tegen de dunne vinplaten in metaal (vaak aluminium) schuren. Op die manier wordt op deze plaatsen ook de kans op lekken geëlimineerd. Het nadeel van vinkragen is dat een grote nauwe spleet ontstaat tussen de vinkragen en het oppervlak van de koelmiddelleidingen die ze omspannen (Fig. 1a & c). Lucht, vuil, corrosieresten en vocht geraken gaandeweg in die spleten ingesloten, waardoor het thermisch contact tussen de koelmiddelleidingen en de koelvinnen verbroken wordt. Deze thermische weerstand op plaatsen waar de vinnen aan de koelvloeistofleiding zijn vastgemaakt belemmert de warmte-uitwisseling tussen het koelmiddel in de leidingen en de lucht die door de verdamper stroomt. Het ingesloten vocht en vuil brengt uiteraard ook een hygiëne-/voedselveiligheidsrisico met zich mee, en er ontstaat ook een grote metaal-op-metaal contactzone waar galvanische corrosie kan plaatsvinden.

Door galvanisatie van stalen verdampers kunnen de spleten tussen de koelvinnen en koelmiddelpijpen over het algemeen goed opgevuld worden en tezelfdertijd beschermt de galvanische laag de verdamper tegen corrosie. Een probleem inherent aan gegalvaniseerde stalen verdampers is de aanwezigheid van ruwe, poreuze oppervlakken, wat vaak resulteert in complexe reinigings- en hygiëneproblemen. Een beter alternatief voor galvanisatie is het gebruik van een coating die een goed contact tussen koelvinnen en leidingen verzekert, de warmteoverdracht niet negatief beïnvloedt, en kan uitzetten en krimpen zonder ‘cracking’. Een coating (Fig. 1 b & d) kan ook alle scherpe hoeken en randen afronden.

Het beste alternatief voor de ‘buis-expansie’ techniek is een volledig gelaste verdamper. Voorwaarde is dat de koelvinnen continu en volledig aan de pijpen worden gelast, zonder onderbrekingen of spleten tussen deze pijpen en de koelvinnen. Vandaag bestaan er hygiënische, geëxtrudeerde verdamperontwerpen uit één stuk, zonder overlappende oppervlakken en spleten.

Om biofouling op verdampers te voorkomen en te beheersen, is het nodig de verdamper regelmatig te reinigen. Het is belangrijk dat het binnenste (de kern) van de verdamper zowel langs de lucht-in, als de lucht-uit zijde door reinigings- en desinfectievloeistoffen kan bereikt worden. Het is duidelijk dat koelvinnen het behalen van die doelstelling bemoeilijken. Aangezien het vuil moeilijk manueel te verwijderen valt, is de oppervlakken schoonspuiten en tezelfdertijd het vuil wegspoelen de enige oplossing. De reinigbaarheid wordt hoofdzakelijk bepaald door het gebruikte type koelvinnen en de afstand tussen die vinnen. Hoewel koelvinnen met een golfstructuur een betere warmte-uitwisseling toelaten, moet (voor een betere reinigbaarheid) de voorkeur gegeven worden aan koelvinnen met een volledig effen plat oppervlak. Platte ronde koelvinnen zijn dan weer beter dan doorlopende rechthoekige koelvinnen (Fig. 2b). Niet alleen zorgen ronde koelvinnen er voor dat de reinigingsvloeistof tot in de kern van de verdamper kan dringen, ze vergemakkelijken ook inspectie van die binnenkant van de verdamper. Proefmatig heeft men ook aangetoond dat er meer vuil blijft hangen aan de onderkant van rechthoekige koelvinnen dan aan de onderkant van ronde koelvinnen.

Een ander belangrijk punt is de afstand tussen de koelvinnen (ook uitgedrukt als koelvindensiteit). Doorgaans is de afstand tussen de koelvinnen groter aan de lucht-in zijde dan aan de lucht-uit zijde (Fig. 3). Aan de lucht-in zijde komt vochtige lucht de verdamper binnen, waardoor de meeste ijsafzetting op de koelvinnen aan die zijde plaatsgrijpt. Omdat die ijsafzetting de ruimte tussen de koelvinnen verkleint, is het noodzakelijk de koelvinnen iets verder uit elkaar te plaatsen om vroegtijdige blokkage van de verdamper te voorkomen. Door de grotere afstand tussen de koelvinnen (d.w.z. lage koelvindensiteit) kan de reinigingsoplossing gemakkelijker tot in de kern van de verdamper doordringen. Verdampers hebben meestal een variabele koelvindensiteit. In tegenstelling tot de lucht-in zijde is de afstand tussen de koelvinnen kleiner aan de lucht-uit zijde waar droge, ontvochtigde lucht de verdamper verlaat. Om ook een vlotte reiniging via de lucht-uit zijde toe te laten, moet de afstand tussen de koelvinnen aan die zijde minstens 6 mm bedragen (overeenstemmend met 4 koelvinnen per inch – 1 inch = 2.5 cm).

De diepte van de verdamper is een ander punt van aandacht. Het aantal pijpen tussen de lucht-in en lucht-uit zijde is best beperkt tot 20 rijen diep, en een dunne koelmiddelleiding is beter dan een leiding met een grotere diameter. Opdat de reinigingsvloeistof de binnenkant van de verdamper maximaal kan bereiken (zowel parallel als loodrecht op de luchtstroom door de verdamper) en om het inspecteren te vergemakkelijken, kan de voorkeur gegeven worden aan pijpen die in-lijn (Fig. 4a) zijn geplaatst eerder dan aan pijpen die geschrankt (Fig. 4b) zijn geïnstalleerd. <<

Door Frank Moerman, hygiëne expert, KULeuven – EHEDG Belgium

Moerman, F. & Fikiin, K. (2015), ‘Guiding principles for hygienic design of evaporators to mitigate contamination-related risks in air-blast freezing systems’, Ch. 14, in Gaspar, P.D. & da Silva, P.D. (eds.), ‘Handbook of Research on Advances and Applications in Refrigeration Systems and Technologies’, 1st ed., Hershey, Pennsylvania, United States, IGI Global, pp. 490-542.