Назначение процесса выпаривания, классификация технологического оборудования

Тема: «Оборудование для выпаривания»

 

Вопросы:

1. Назначение процесса выпаривания, классификация технологического оборудования.

2. Устройство и принцип работы вакуум-выпарных аппаратов.

3. Тепловые насосы.

4. Конденсационные установки.

 

Назначение процесса выпаривания, классификация технологического оборудования.

 

 

Выпаривание – это удаления влаги из продукта в процессе его кипения. Выпаривание применяют при производстве томатной пасты, сгущенных фруктов и ягодных соков, повидла и джемов. В процессе выпаривания происходит повышение концентрации сухих веществ и повышается пищевая ценность, а за счет снижения влажности обеспечивается более длительное хранение.

Продукты, подвергающиеся выпариванию, состоят на 75-96% из воды, остальная часть сахар, органические кислоты, белки, витамины, клетчатка и другие вещества. При выпаривании продукт подвергается тепловой обработке, в результате которой происходит изменение физико-химических свойств, таких как увеличение удельного веса и вязкости, повышение температуры кипения, коагуляция белка, карамелизация сахаров. Для сохранения ценных качеств продукта необходимо чтобы время и температура тепловой обработки были минимальными.

Температура кипения зависит от физических свойств продукта и величины давления над ним. Чем выше давление, тем выше температура кипения продукта. Для снижения температуры кипения, процесс выпаривания производят при пониженных давлениях. Это позволяет использовать теплоноситель с низким температурным потенциалом, что приводит к снижению тепловых затрат. Однако снижение температуры теплоагента приводит к снижению интенсивности теплообмена и соответственно требуется больше времени на нагрев продукта до температуры кипения.

Время выпаривания зависит от интенсивности испарения влаги из продукта и характеризуется коэффициентом теплопередачи. Чем выше коэффициент теплопередачи, тем меньше времени требуется на концентрацию продукта. Увеличение коэффициента теплопередачи возможно осуществить, как уже говорилось выше, за счет более высокой температуры кипения, а так же за счет циркуляции продукта в процессе выпаривания.

На режимы выпарного процесса влияют и ряд других факторов конструкция и материал выпарных аппаратов, степень предварительного измельчения сырья и так далее.

По принципу работы, в зависимости от давления на продуктом, выпарные аппараты разделяются на две группы.

1. Открытые выпарные аппараты. Работают при атмосферном давлении и температуре кипения продукта около 100⁰С. К данным аппаратам относятся выпарные чаны с трубчатыми нагревательными элементами и двухтельные котлы.

 

 

Рисунок 1 – Открытые выпарные аппараты: а – выпарной чан; б - двухтельный котел.

 

Недостатки – высокая температура кипения и соответственно потеря питательных веществ.

Достоинства: простота устройства и эксплуатации, высокие теплотехнические качества.

2. Закрытые выпарные аппараты. Работают под вакуумом при температуре кипения продукта ниже 100⁰С. Данную группу чаще называют вакуум-выпарные аппараты.

Недостатки: имеют более сложную конструкцию и в процессе работы необходимы дополнительные затраты электроэнергии на создание вакуума и расхода воды на охлаждение вторичных паров.

В свою очередь вакуум-выпарные аппараты по конструкции подразделяются на однокорпусные и многокорпусные, с тепловыми насосами и без тепловых насосов.

Многокорпусные установки образованы из отдельных однокорпусных вакуум-выпарных аппаратов и обеспечивают возможность непрерывного процесса выпаривания.

В качестве тепловых насосов применяют пароструйный инжектор, турбокомпрессор и холодильный компрессор с помощью которых возможно использование низкотемпературных теплоносителей.