ТЭНы в производстве протеиновых батончиков: нагрев масс кондитерских
В производстве протеиновых батончиков нагрев сиропов, жировых смесей и шоколадных глазурей — критическая операция. Температура варьируется от 40 °C (томление протеиновой пасты) до 140 °C (варка сахарозаменителей). Ошибка в мощности или материале ТЭНа ведёт к пригоранию белка, расслоению эмульсии или простою линии. Рассмотрим, какие электронагреватели применяют в кондитерском цехе и на что обращать внимание при заказе.
Особенности нагрева в кондитерском и протеиновом производстве
Протеиновые батончики — это смесь сухих сывороточных белков, жиров (какао-масло, пальмовое масло), сахарозаменителей (мальтитол, эритрит) и влаги. При нагреве свыше 60 °C сывороточный белок денатурирует и коагулирует, поэтому нагрев в ёмкостях смешивания (блендерах, котлах) должен быть равномерным, без локальных перегревов.
- Температурные режимы: 40–50 °C (смешивание протеина с жиром), 70–85 °C (растворение сахарозаменителей), 110–140 °C (варка карамелизированных сиропов).
- Среда: вязкая, с высоким содержанием сахаров и белков — склонна к пригоранию.
- Оборудование: варочные котлы с рубашкой, ёмкости с мешалкой, пастеризаторы непрерывного действия, туннельные печи для выпечки батончиков (если рецептура включает тесто).
Для каждого типа оборудования нужен свой нагреватель: погружной ТЭН (блок-ТЭН с фланцем) для жидкой фазы, трубчатый нагреватель в масляной рубашке для равномерного прогрева вязких масс, или воздушный ТЭН для сушильных камер.
Какие ТЭНы применяют в кондитерских линиях
Наиболее распространены три типа:
| Тип ТЭНа | Применение | Материал корпуса (ГОСТ-аналог) | Рабочая температура среды |
|---|---|---|---|
| Блок-ТЭН (ТЭНБ) фланцевый | Нагрев сиропов, жиров, шоколада в ёмкостях с мешалкой | AISI 304 (08Х18Н10) — для нейтральных сред до 200 °C; AISI 316 (10Х17Н13М2) — для агрессивных моек CIP | 40–140 °C |
| ТЭН для масляной рубашки (петлевой) | Косвенный нагрев через термальное масло или пар в рубашке котла | AISI 321 (08Х18Н10Т) — для масла; AISI 304 (08Х18Н10) — для воды | 150–250 °C (масло) |
| Воздушный ТЭН с оребрением | Нагрев воздуха в туннельных печах, сушильных камерах (обжарка батончиков, сушка глазури) | AISI 304 (08Х18Н10) + стальная лента | 200–400 °C (воздух) |
Блок-ТЭНы с фланцем G1.5", G2" или M48×2 (крупная фланцевая резьба под ключ-шестигранник) монтируются в днище или боковую стенку котла. Количество петель — от 3 до 12, мощность — от 3 до 30 кВт на один фланец. При заказе указывают длину трубки (обычно 300–1000 мм) и шаг между U-образными петлями, чтобы избежать касания стенок бака.
ТЭНы для масляной рубашки — это одиночные петли с резьбой G3/4" или M22×1.5 (мелкая резьба), которые вворачиваются в корпус рубашки. Мощность одной петли — 1–4 кВт. Для котла объёмом 200–500 л обычно ставят 3–6 таких ТЭНов равномерно по периметру.
Расчёт мощности для нагрева протеиновой массы
Для подбора ТЭНа под конкретную ёмкость используют формулу:
P = (m × C × ΔT) / (t × η)
где:
- m — масса продукта (кг);
- C — удельная теплоёмкость (для сиропа ~3,5 кДж/(кг·°C), для жировой смеси ~2,0 кДж/(кг·°C));
- ΔT — разница начальной и конечной температуры (°C);
- t — время нагрева (сек);
- η — КПД (0,85–0,95 для погружного нагрева).
Пример расчёта: нужно нагреть 300 кг протеиновой пасты с 20 °C до 50 °C за 30 минут (1800 с). C = 3,0 кДж/(кг·°C).
P = (300 × 3000 × 30) / (1800 × 0,9) = 27 000 000 / 1620 ≈ 16 667 Вт ≈ 16,7 кВт
Выбираем блок-ТЭН 18 кВт (с учётом запаса +5/−10% по ГОСТ 13268-88). Для трёхфазной сети 380 В (звезда):
I_линейный = 18 000 / (√3 × 380) ≈ 27,3 А
R на ветвь = 380² / 6000 ≈ 24 Ом (при трёх равных секциях по 6 кВт).
Если мощность завышена — белок пригорит на поверхности ТЭНа. Поэтому для вязких протеиновых смесей рекомендуют поверхностную нагрузку не выше 6–8 Вт/см² (для воды — до 15 Вт/см²). Это значит, что при 18 кВт потребуется площадь трубки не менее 2250 см² (18 000 / 8). Длина и диаметр трубок подбираются под эту плотность.
Материалы корпуса для пищевых сред
В кондитерском производстве ТЭН контактирует с жирами, сахарами, кислотами (лимонная, молочная) и моющими растворами (CIP-мойка щёлочью/кислотой). Выбор стали:
- AISI 304 (08Х18Н10) — для сиропов, шоколада, жиров, воды. Выдерживает кратковременное воздействие слабых кислот (pH 5–6).
- AISI 316 (10Х17Н13М2) — для сред с хлоридами (рассолы, сыворотка) и агрессивной CIP-мойки. Содержит молибден, устойчив к питтингу.
- AISI 321 (08Х18Н10Т) — для высокотемпературного масла в рубашках (до 250 °C), стабилизирован титаном против межкристаллитной коррозии.
Для вязких масс (протеиновая паста, карамель) поверхность ТЭНа может быть отполирована до Ra ≤ 0,8 мкм — это снижает прилипание и упрощает мойку. Фланец — нержавеющая сталь (AISI 304 или AISI 316) с уплотнительным кольцом из фторкаучука (FKM, выдерживает до 200 °C и контакт с жирами).
FAQ по нагреву в производстве протеиновых батончиков
Закажите ТЭН под вашу задачу — с точной мощностью, длиной и материалом корпуса. Производство ТЭН-Миасс (г. Миасс) изготавливает блок-ТЭНы и одиночные нагреватели по вашему чертежу, фото или размерам, партия от 1 шт., срок изготовления — 5–10 дней. Подберём фланец под любой котёл и нагрузку до 30 кВт на один блок.
Нужен ТЭН под вашу задачу?
Опишите параметры — мощность, длину, среду, резьбу. Подберём из стандартного ряда или сделаем под чертёж от 1 штуки.