合理的压力分布通过确保热交换器的巴氏杀菌侧压力高于原料侧，从而防止交叉污染。 如果内壁发生泄漏，液体会从清洁流向脏污流移动，而不是让原料进入巴氏杀菌产品中。增压泵通常安装在再生段之后、最终加热器和保温管之前的产品管线上，并使用压力控制器在整个相关的热交换器部分保持所需的压差。
基本原则是在每个潜在泄漏点实现定向流动：保持清洁的处理流压力高于原料流。尽可能将增压泵放置在再生段下游和最终加热段上游，然后在实际运行条件下验证压力分布。
为什么压力分布很重要
内部泄漏是卫生隐患
热交换器通过薄内壁将原料和处理后的产品分开。损坏、腐蚀、垫圈失效或制造缺陷都可能在两股流体之间形成通道。
如果没有压力差，泄漏方向可能会随着泵的循环、阀门的调节或流动阻力的变化而改变。这使得污染控制依赖于难以预测的条件。
压力决定泄漏方向
流体从高压侧流向低压侧。因此，在两股流体分离的位置，处理后的流体必须保持高于原料进料流的压力。
这种布置意味着如果壁面发生泄漏，处理后的产品会进入原料流中。原料流随后被包含在上游工艺中，而不是混入巴氏杀菌产品中。
必须持续保持压力差
仅凭泵出口处的单一压力读数是不够的。压力降会发生在管道、热交换器通道、阀门、保温管和其他限制部位。
中试装置应证明在启动、正常运行、流量变化和停机期间，清洁侧在相关热交换器部分始终保持高于原料侧的压力。可以使用压力开关、变送器、报警器或联锁装置来检测所需压差的丧失。
增压泵应放置在哪里
首选位置：再生段之后，最终加热段之前
通常的位置是放置在离开热再生段并进入最终加热器的产品流上。该位置可以在产品继续通过最终加热器和保温管时补偿压力损失。
泵在处理后的产品流通过压力分布至关重要的部分之前提高其压力。随后，最终加热器和保温管在清洁产品侧相对于原料侧适当加压的情况下运行。
保温管是压力设计的一部分
保温管为热处理提供了所需的停留时间，但其长度和流动阻力也会影响压力。不能脱离管径、流速、阀门、高度变化和下游限制来独立评估泵的位置。
设计应确认在每个相关的分离点，清洁侧压力始终高于原料侧压力，而不是假设仅靠增压泵就能保证卫生流动。
保温管后的泵需要仔细验证
有些系统将增压泵放置在保温管之后。这可以增加下游产品压力，但不能自动保护上游的热交换器部分。
保温管下游的泵可能会降低其吸入侧的压力。除非经过深思熟虑地设计下游阻力、背压控制和泵的运行条件，否则这种布置可能会在上游产生不安全的压力分布。因此，仅当整个系统经过仪表化和验证后，才应使用此布置。
如何建立正确的压力分布
绘制关键位置的压力图
测量再生热交换器两侧以及清洁流和原料流分离的其他位置的压力。包括产品进出口、增压泵吸入和排出端、最终加热器以及相关的保温管出口。
目标是确定清洁侧的最低压力和原料侧的最高压力，而不仅仅是比较泵的排出读数。
考虑压力损失
压力降随流动阻力的增加而增加。管道长度、狭窄通道、配件、控制阀、热交换器通道、高度和产品粘度都会改变压力分布。
中试规模的设备尤其敏感，因为流速或阀门位置的微小变化都会导致压差的显著变化。因此，应在预期的运行范围内检查设计。
增加保护性控制
实用的中试装置应在清洁侧与原料侧的压差低于验证限值时发出警报或停止产品流动。响应措施可能包括分流产品、停止进料或使系统进入安全停机状态。
压力仪表应放置在能代表实际风险的位置，并进行正确维护和对照已知参考值进行检查。放置位置不当或不准确的变送器可能会造成虚假的安全感。
支持卫生设计的措施
压力控制不能替代卫生结构
压力分布控制的是液体通过内部泄漏点的移动方向。它不能防止来自脏污设备表面、难以触及的接头、排水不良或清洁不充分带来的污染。
中试装置还应使用可清洁的不锈钢管道、可触及的设备间隙、合适的坡度和排水口，以及避免积尘或难以清洁表面的布局。
分离原料和成品环境
房间压力和气流可以减少原料处理区与最终加工或包装区之间的空气传播。设施布局可以使用压力差、气闸、受控排气和足够的换气次数来限制颗粒物的移动。
这些环境控制是对液体侧压力分布的补充。它们解决的是不同的污染途径，不应被视为彼此的替代品。
防止高处碎屑转移
在设备多层布置的情况下，坚固的地板屏障可以防止碎屑落入下层的工艺区。开放式格栅可能会导致污染在楼层间移动，在有暴露产品或清洁设备存在的地方不太适用。
同样的原则也适用于工艺区上方可能积聚灰尘的面板、壁架和其他表面。
理解权衡因素
压力越高并不自动意味着越安全
清洁流的压力必须高于原料流，但过高的压力会给设备、密封件、管道和热交换器板带来压力。如果组件发生故障，它还可能增加泄漏率。
目标应该是设备运行极限内受控且经过验证的压差。
泵的位置影响的不仅仅是污染控制
增压泵会改变流量、压力、停留时间和潜在的产品剪切力。其位置还会影响泵是否获得足够的入口压力，以及是否发生气蚀或闪蒸。
因此，泵的选择和定位应作为完整热处理设计的一部分，而不是仅仅作为压力源添加。
压力梯度在瞬态过程中会发生变化
启动、停机、产品切换、蒸汽变化、阀门移动和公用设施中断可能会暂时逆转或破坏预期的压力关系。这些时期可能比稳态运行更危险。
控制策略应定义在每个瞬态过程中会发生什么，并应在无法保证经过验证的压力条件时分流或丢弃产品。
为您的目标做出正确的选择
正确的布置取决于热交换器的配置，但以下规则为中试装置设计提供了坚实的基础：
- 如果您的首要重点是防止液体交叉污染：在每个共享壁位置保持处理后的产品流压力高于原料流，并使用两侧的仪表验证压差。
- 如果您的首要重点是增压泵的位置：除非经过验证的设计明确要求其他位置，否则请将泵安装在再生段之后、最终加热器和保温管之前。
- 如果您的首要重点是在保温管之后使用泵：将其视为需要背压控制的系统级设计，并证明上游清洁侧压力保持高于原料侧压力。
- 如果您的首要重点是卫生型中试装置运行：将液体压力控制与可清洁设备、有效排水、受控气流以及原料和成品区域的物理隔离相结合。
经过适当验证的压力分布使任何内部泄漏都向更安全的方向流动，将压力控制转变为防止交叉污染的基本屏障。
总结表：
| 关键设计因素 | 推荐做法 | 目的 |
|---|---|---|
| 压力关系 | 保持处理侧压力高于原料侧 | 将泄漏导向原料流 |
| 增压泵位置 | 安装在再生段之后、最终加热器和保温管之前 | 在关键部分保持清洁侧压力 |
| 压力监测 | 在关键点测量清洁侧和原料侧压力 | 确认实际压差 |
| 控制响应 | 当压力低于验证限值时，使用报警、联锁、分流或停机 | 防止不安全产品继续向下游流动 |
| 系统验证 | 评估流速、阀门、管道、热交换器阻力、高度和瞬态过程 | 确保在实际运行中压力分布保持安全 |
| 卫生设计 | 将压力控制与卫生结构、排水、气流控制和区域隔离相结合 | 解决液体、表面和空气传播的污染风险 |
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