Способы выпаривания

В пищевых производствах применяют однократное выпарива­ние, которое проводят непрерывным способом или периодически, многократное выпаривание, проводимое непрерывно, и выпарива--ние с использованием теплового насоса.

Однократное выпаривание проводят в установке, показанной на рис. 15.1. Такие установки применяют в малотоннажных производ­ствах. Однократное выпаривание можно проводить непрерывно или периодически. Образующийся при выпаривании вторичный пар в этих установках не используется, а конденсируется в конденсаторе.

Основные аппараты установки — выпарной аппарат, подогрева­тель, барометрический конденсатор и насосы.

Выпарной аппарат состоит из верхней части — сепаратора и нижней — греющей камеры, которая представляет собой кожухо-трубный теплообменник. В трубном пространстве находится кипящий раствор, а в межтрубное подается греющий пар.
В сепараторе с отбойниками капельки отделяются от вторичного пара, которые затем конденсируются. Конденсат вместе с охлаждающей водой уда­ляется через барометрическую трубу в колодец. Концентрирован­ный раствор с заданной концентрацией х_к непрерывно откачивается из нижней части выпарного аппарата в хранилище готового продук­та.

Материальный баланс однократного выпаривания выражается двумя уравнениями:

по всему веществу(15.3)

по растворенному твердому веществу(15.4)

Многократное выпаривание проводят в ряде последовательно установленных выпарных аппаратов. Такие установки называют многокорпусными. С целью экономии греющего пара в выпарных установках многократного выпаривания в качестве греющего пара во всех корпусах, кроме первого, используется пар из предыдущего корпуса.

Удельный расход греющего насыщенного водяного пара состав­ляет: для однокорпусной установки 1,1... 1,2 кг пара на 1 кг выпарен­ной воды; для двухкорпусной установки около 0,55, для трехкорпус-ной — около 0,4, для четырехкорпусной установки около 0,3 кг пара на 1 кг выпаренной воды.

Многократное выпаривание можно осуществить при использова­нии греющего пара высокого давления либо при применении ваку­ума в выпарной установке.

Давление в корпусах установки должно поддерживаться таким образом, чтобы температура поступающего в корпус пара была выше, чем температура кипения раствора в этом корпусе. Опти­мальное давление греющего пара в последнем корпусе определяется технико-экономическим расчетом.

Выпаривание под избыточным давлением связано с повышением температуры кипения раствора. Поэтому требуется греющий пар более высокого давления. Этот способ выпаривания применяют при концентрировании термически стойких растворов.

При выпаривании под избыточным давлением требуется автома­тическое регулирование пара и плотности упаренного раствора, но установка в целом несколько упрощается, так как отпадает необхо­димость в постоянно действующем конденсаторе.

Многокорпусные выпарные установки делятся по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на прямоточные, противоточные и комбинированные.

Выпаривание с применением теплового насоса основано на использовании вторичного пара в качестве греющего в том же выпарном аппарате. Для этого температура вторичного пара должна быть повышена до температуры греющего пара. Повыше­ние температуры вторичного пара достигается сжатием его в ком­прессоре или паровом инжекторе. В качестве компрессора обычно используется турбокомпрессор. Вторичный пар давле­нием р_т и энтальпией i, выходящий из выпарного аппарата, засасы­вается в турбокомпрессор, в котором сжимается до давления p_v Энтальпия при этом возрастает до i_сж. Таким образом, за счет сжа­тия пар приобретает теплоту Δi=i_сж – i. Сжатый пар поступает из турбокомпрессора в греющую камеру выпарного аппарата.