Линия горячего розлива — это участок, где температура жидкости (сок, нектар, питьевая вода, газировка) поддерживается на уровне 85–95 °C перед фасовкой в ПЭТ или стекло. Любое отклонение от заданного режима — риск брака, микробиологического заражения линии или термоудара тары. Для нагрева напитков в проточном или ёмкостном контуре применяют блок-ТЭНы (ТЭНБ) или одиночные погружные ТЭНы, работающие непосредственно в продукте или в рубашке теплоносителя. Рассмотрим параметры, материалы и типовые ошибки при заказе.
Конструктивные особенности ТЭНа для линии розлива
Нагревательный элемент в линии горячего розлива контактирует с жидкостью, поэтому корпус ТЭНа должен быть химически стойким к продукту. Стандартное решение — тубулярный корпус из AISI 304 (08Х18Н10) для воды и слабокислых сред (pH 5–7). Для соков с лимонной кислотой (pH 3–4) или солевых рассолов (pH 2,5–3) применяют AISI 316 (10Х17Н13М2). В парогенераторах для стерилизации линии — AISI 321 (08Х18Н10Т) для устойчивости к межкристаллитной коррозии при циклических термоударах. Если среда агрессивна (щелочная мойка СИП), корпус выполняют из Inconel 600 (ХН78Т).
Фланец блок-ТЭНа — латунный или стальной. Для пищевых сред латунь не всегда допустима (медь может катализировать окисление), поэтому чаще заказывают стальной фланец из AISI 304 (08Х18Н10) с резьбой G2", G3" или M64×3 под ключ-шестигранник. При рабочем давлении до 10 бар и температуре до 120 °C используют прокладку из паронита или силикона.
Напряжение питания — 380 В трёхфазное (звезда). Мощность ТЭНа для линии горячего розлива рассчитывают под расход продукта и заданный нагрев.
Расчёт мощности: формула и пример
Расчёт ведут по теплоёмкости продукта, разности температур и расходу. Для воды и водных растворов (сок, нектар) теплоёмкость близка к 4,2 кДж/(кг·°C). Формула:
P = Q × ρ × Cp × ΔT / η
где:
P — мощность ТЭНа, кВт;
Q — расход продукта, м³/ч;
ρ — плотность, кг/м³ (для воды ≈ 1000);
Cp — удельная теплоёмкость, кДж/(кг·°C);
ΔT — нагрев, °C (разница температуры на входе и выходе);
η — КПД (для погружных ТЭНов 0,95–0,98).
Пример: линия розлива воды расходом 2 м³/ч, нагрев с 20 °C до 90 °C (ΔT = 70 °C), КПД = 0,96. P = (2 × 1000 × 4,2 × 70) / (3600 × 0,96) ≈ 170 кВт. Для трёхфазной сети 380 В это 3 параллельных блока по 56 кВт каждый (или 6 блоков по 28 кВт).
Серийный ТЭН на 6 кВт из магазина не даст нужного расхода — линия просто не выйдет на режим. Под задачу изготавливают нестандартный блок с мощностью ровно под объём бака или проток.
Таблица: материалы корпуса ТЭНа для разных сред
Среда
pH
Макс. температура, °C
Материал корпуса (марка AISI)
Российский аналог ГОСТ
Питьевая вода
6–8
100
AISI 304
08Х18Н10
Сок яблочный (лимонная кислота)
3–4
95
AISI 316
10Х17Н13М2
Молоко/сливки
6,5–6,8
85
AISI 304
08Х18Н10
Щелочной раствор СИП (NaOH 2%)
12–13
80
Inconel 600
ХН78Т
Пар для стерилизации
нейтр.
150
AISI 321
08Х18Н10Т
Типовые ошибки при заказе ТЭНа для линии розлива
Некорректная мощность. Заказывают «на глаз» — 30 кВт вместо 50 кВт. Линия не выходит на температуру, продукт недогрет, брак. Расчёт по формуле обязателен.
Игнорирование среды. AISI 304 (08Х18Н10) быстро корродирует в кислом соке — через 2–3 месяца появляются свищи. Для pH < 5 нужна AISI 316 (10Х17Н13М2) или Inconel 600 (ХН78Т).
Неправильная резьба фланца. Для блок-ТЭНа на 3 петли и более используют крупную резьбу G2", G3" или M64×3. Попытка вписать блок в штуцер G1/2" физически невозможна — петли не пролезут.
Отсутствие термопары. Для автоматизации линии розлива в ТЭН встраивают термопару типа K (хромель-алюмель) или J (железо-константан). Без неё ПИД-регулятор не может точно поддерживать 85 °C.
Ошибка в схеме соединения. Три фазы 380 В — звезда. Если перепутать и подключить треугольником, ток возрастёт в 1,73 раза, ТЭН перегреется и выйдет из строя за минуты.
Пример расчёта сопротивления для блок-ТЭНа 30 кВт
Блок-ТЭН на 30 кВт, 380 В, звезда. Мощность на одну ветвь: 30 / 3 = 10 кВт. Линейное напряжение 380 В, фазное — 220 В. Сопротивление одной ветви:
R = U_фаз² / P_ветви = 220² / 10000 = 4,84 Ом
Измеренное сопротивление каждой петли на холодной должно быть 4,84 Ом ±10% (допуск по ГОСТ 13268-88: +5/−10% по мощности, что даёт разброс сопротивления −4/+11%). Если одно сопротивление выбивается (например, 3,5 Ом), элемент перегружен по току — нужна замена.
FAQ по ТЭНам для горячего розлива
При подборе ТЭНа для линии горячего розлива важны точный расчёт мощности, выбор материала корпуса под среду и правильная резьба фланца. Серийные элементы редко подходят под конкретный расход и габариты бака — проще заказать изготовление по чертежу или по фото старого ТЭНа. В ТЭН-Миасс (г. Миасс) изготавливают блок-ТЭНы любой конфигурации под трёхфазное 380 В, партией от 1 штуки, с термопарой и фланцем под ваш узел.
Нужен ТЭН под вашу задачу?
Опишите параметры — мощность, длину, среду, резьбу. Подберём из стандартного ряда или сделаем под чертёж от 1 штуки.
Какую мощность ТЭНа ставить на линию розлива сока 1 м³/ч?
Расчёт: ΔT = 70 °C (с 20 до 90 °C), теплоёмкость 4,2 кДж/(кг·°C), КПД 0,96. P = (1 × 1000 × 4,2 × 70) / (3600 × 0,96) ≈ 85 кВт. Рекомендуется блок-ТЭН на 85–90 кВт с 3–4 секциями для ступенчатого регулирования.
Можно ли использовать обычный водяной ТЭН из AISI 304 для кислого сока?
Нет. В среде с pH < 5 AISI 304 (08Х18Н10) корродирует. Нужен AISI 316 (10Х17Н13М2) или Inconel 600 (ХН78Т) для стойкости к кислотам.
Какой фланец выбрать для блок-ТЭНа на 50 кВт?
Для 50 кВт (3–6 петель) — резьба G3" или M64×3 под ключ-шестигранник. Материал фланца — сталь AISI 304 (08Х18Н10) для пищевых сред.
Нужна ли взрывозащита Ex-d на линии розлива?
Если в продукте есть спирт или летучие углеводороды (например, ликёро-водочное производство) — да, требуется взрывозащищённый ТЭН в кожухе Ex-d. Для воды и соков без спирта — достаточно IP65.
Как проверить ТЭН на линии после мойки СИП?
Обесточить, слить продукт, снять перемычки. Замерить сопротивление мегаомметром: изоляция между корпусом и спиралью должна быть >20 МОм. Если меньше — влага попала в засыпку (периклаз), нужна сушка или замена.
Перезвоним или напишем в WhatsApp в течение 15 минут. Изготовим ТЭН по чертежу, фото маркировки или образцу от 1 штуки. Отгрузка по всей России и в Казахстан.