Вакуум-выпарная установка. Вакуум-выпарные установки

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях. 

Выпаривание под вакуумом имеет определённые преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, что теплота испарения раствора несколько возрастает с понижением: давления и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды).

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях) 

Вакуум-выпарная установка предназначена для варки или выпаривания масс при давлении ниже атмосферного. Выпаривание - концентрирование растворов при кипении за счет превращения в пар части растворителя. Образующийся при этом вторичный пар может быть использован как горячий теплоноситель в других установках. Вакуум-выпарные установки предназначены для повышения концентрации вещества, находящегося в растворе, или частичного выделения его в твердом виде из пересыщенного раствора выпариванием растворителя 

Вакуум-выпарная установка в пищевой промышленности используется для производства джемов, конфитюров, варенья, детского питания, пюре фруктовых и овощных, а также для уваривания масс в различных отраслях промышленности.  

Вакуум-выпарная установка представляет собой герметичную цилиндрическую емкость из нержавеющей пищевой стали, оснащенную перемешивающим устройством с приводом, тепловой рубашкой с теплоносителем. Разряжение в установке создается при помощи вакуум-насоса.  

На пульте управления вакуум-выпарной установки находятся пускатели перемешивающего устройства, вакуум-насоса, терморегулятор с индикацией значения температуры продукта, пускатели ТЭНов (при электроподогреве). Разряжение в вакуум - выпарной установке контролируется при помощи вакуометра. Предусмотрена возможность регулирования давления в аппарате.

Вакуум-выпарная установка по желанию заказчика может быть изготовлен с конической, сферической или плоской верхней частью (крышкой), крепящейся на барашках. Возможно изготовление аппарата со сварной верхней крышкой, т. е. рабочая емкость аппарата представляет собой цельный цилиндрический сосуд, заключенный в тепловую рубашку.

Тепловая рубашка вакуум-выпарной установки может быть выполнена как с электроподогревом теплоносителя (вода, глицерин), так и для обогрева паром. Для удобства контроля за процессом вакуум-выпарная установка может быть укомплектована смотровым люком в цилиндрическом корпусе выше тепловой рубашки. Для загрузки сырья и для удобства обслуживания возможно вмонтирование герметичного люка, либо на боковой поверхности выше тепловой рубашки, либо на крышке, крепящейся на барашках. 

Вакуум-выпарные установки можно классифицировать по ряду признаков:

по расположению поверхности нагрева - на горизонтальные, вертикальные и реже наклонные;
по роду теплоносителя — с паровым обогревом, газовым обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями (масло, даутерм, вода под высоким давлением), с электрообогревом (чаще всего применяют паровой обогрев, поэтому в дальнейшем внимание будет уделено аппаратам с паровым обогревом);
по способу подвода теплоносителя - с подачей теплоносителя внутрь трубок (кипение в большом объеме) или в межтрубное пространство (кипение внутри кипятильных труб);
по режиму циркуляции - с естественной и искусственной (принудительной) циркуляцией;
по кратности циркуляции - с однократной и многократной циркуляцией;
по типу поверхности нагрева - с паровой рубашкой, змеевиковые и, наиболее распространенные, с трубчатой поверхностью различной конфигурации.

Вариант схемы устройства вакуумной выпарной установки

Однокорпусная выпарная установка

Аппарат состоит из теплообменного устройства — нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами. Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры.

Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.

Многокорпусные выпарные установки

Принцип действия ее сводится к многократному использованию тепла греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.