? تبخیر کننده ها - PETROLMAN
X
تبلیغات
رایتل

PETROLMAN

تبخیر کننده ها

1 مقدمه:

تبخیرسطحی عملیات یک واحدی است که از حذف آب یک سیال ماده غذایی بوسیله تبخیر یا جوشاندن تشکیل می یابد. چند ماده غذایی به عنوان محلولهای مایع بدست می آیند و برای تسریع نگهداری و انتقال آنها ، طی یک مرحله حذف آب کنسانتره می شوند . این حذف به شیوه های مختلفی می تواند انجام گیرد گرچه تبخیر یکی از پراستفاده ترین روشها می باشد . تجهیزات مورد استفاده برای حذف این آب از محصول غذایی بنام تبخیرکننده شناخته می شود . یک دستگاه تبخیرکننده عمدتا از دو محفظه تشکیل می یابد یکی برای میعان و دیگری برای تبخیر. بخار در محفظه میعان ، تبدیل به مایع می شود و گرمای نهان میعان را آزاد می کند که در محفظه تبخیر شامل می گردد . آب تبخیر شده محفظه تبخیر را در دمای جوش ترک کرده و در همان زمان یک جریان محلول غلیظ شده را بدست می دهد. شکل 1 یک طرح تبخیرکننده را نشان می دهد . جریان جرمی بخار wVr می باشد در حالی که جریان جرمی ماده غذایی wA است که یک جریان بخار V و جریان دیگر محلول غلیظ شده (یا مایع)wc را بدست می دهد. بخار حذف شده V به کندانسور رانده می شود که در آن میعان می گردد . ذکر این موضوع مهم است که برخی محلولهای غذایی نسبت به حرارت حساس هستند و درصورتی که در معرض دماهای بالا باشند ، بطورمعکوس تحت تاثیر می توانند قرار گیرند. به این دلیل ، کارکردن تحت شرایط خلاء در محفظه تبخیر راحت و ساده است که باعث می گردد دمای جوش محلول مایع کاهش یافته و سیال تا درجه کمتری تحت تاثیر قرار گیرد. اگر کاکردن تحت شرایط خلاء مطلوب باشد ، یک پمپ خلاء مورد نیاز است . همچنین یک برج فشارسنج برای جبران اختلاف فشار با بیرون در کندانسور جهت میعان کردن بخار آزادشده در محفظه تبخیر لازم می باشد . ظرفیت تبخیر کننده به صورت مقدار آب بخار شده از ماده غذایی درهر واحد زمانی تعریف می شود . مصرف (wv) مقدار گرمایشی است که بخار در هر واحد زمانی مصرف کرده است . صرفه اقتصادی (E) مقدار حلال تبخیر شده در هر واحد گرمایش بخار می باشد:

شکل۱:طرح نصب یک دستگاه تبخیر :


 

 

 

 

          تجهیزات تبخیرکننده ها:

انواع مختلفی از تجهیزات برای فرایندهای تبخیری مورد استفاده قرار می گیرند.در بعضی از آنها مایع دوران پیدا می کند بوسیله پمپ و در بعضی از آنها به پمپ نیازی نیست. قبلا به این نوع دستگاهها تبخیر کننده های دورانی اجباری می گفتند و بعد از آن تبخیر کننده های دورانی طبیعی نامگذاری شدند. همچنین در تبخیر کننده یک لوله طولانی است که فیلم در آن صعودی و نزولی می شود و همچنین یک بشقابی وجود دارد که جریان تبخیرکننده در آن گسترش یافته است.شرح مختصری از هر نوع تبخیرکننده در زیر داده شده است.

 

تبخیرکننده های چرخشی طبیعی:

انواع مختلفی از تبخیرکننده ها وجود دارند که اساس آنها چرخش طبیعی بوسیله سیالات  است که با ساده ترین حالت ممکن تبخیرکننده باز می شود.همچنین در این تبخیرکننده یک لوله وجود دارد که معمولا کوتاه است که بر این اساس این اصل طراحی شده است.

 

 

 

تبخیرکننده های بازشونده:

این تبخیرکننده ها ساده هستند ، معمولا این تبخیرکننده ها تشکیل شده اند از یک دریچه بازشونده به اتمسفر که جریان گرم به طور مستقیم یا بوسیله یک سیم پیچ حرارتی یا یک پوشش خارجی هدایت می شود.

اغلب تبخیرکننده ها سرعت تبخیر پایینی دارند از این رو اقتصاد حرارتی ضعیفی از خود نشان می دهند.گاهی اوقات اجازه می دهند که این عملیات تحت خلا انجام شود که ممکن است درزگیری خیلی خوبی داشته باشند.مزیت اصلی این نوع تبخیرکننده ها این است که آنها زمانی مفید هستند که واحدهای ظرفیتی کمی مورد نیاز باشد.با این حال حرارت دادن موثر نیست در واحدهای ظرفیتی بالا زمانی که نسبت سطح انتقال حرارت به حجم مایع کم باشد.همچنین انتقال حرارت در واحدهایی است که در آنها حلقه های داخلی کاهش یافته است از آنجایی که آنها ممکن است بوسیله مایعات مختلف چرخش پیدا کنند.

این تبخیرکننده ها در صنعت غذایی گوجه فرنگی ، مغزنیشکر ،تهیه سوپ، سس ها،جوش شیرین و محصولات شیرینی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 

 

 

تبخیرکننده های لوله کوتاه افقی :

این تبخیرکننده ها بوسیله یک محفظه عبور که در زیر آن قرار دارد تشکیل شده اند بوسیله لوله های بسته داخلی افقی همان طور که در شکل ۲ مشاهده می کنید که در آن جریان گردشی از مایعات گرم فعال است.در بالای لوله یک فضایی وجود دارد که اجازه می دهد بوسیله نیروی جاذبه قطرات آورده شوند بوسیله بخار بوجود آمده در آن محدوده.

در حقیقت کمک کردن به منظور مرتب نمودن عملیات جداسازی و آورده شدن قطرات از دور که لوله بسته ممکن است گردش بوسیله مایعات دشوار شود. حضور تبخیرکننده های جهانی برای ضریب انتقال حرارت پیشنهاد می شود.آنها معمولا برای غلظت هایی از ویسکوزیته های پایین مایعات مورد استفاده قرار می گیرند.

 

تبخیرکننده های لوله کوتاه عمودی:

شکل۳ یک نوع از این تبخیرکننده ها را نشان می دهد که جریان گرم از لوله عمودی خارج می شود و وارد محفظه تبخیرکننده می شود.لوله ورقه شده کالندریا نامیده می شود که یک لوله بزرگ برگشتی در آن وجود دارد که مایع سردتر از طریق آن وارد می شود وسپس مایع دوران پیدا می کند در لوله های گرم.درنتیجه یک جریان چرخشی طبیعی بوجود می آید.

طول این لوله ها معمولا در حدود بین  5/0 تا 2 متر می باشد با قطری در حدود 5/2 تا 5/7 سانتی متر در حالی که لوله مرکزی عرضی بین 25 تا 40 درصد از کل بخش اشغال شده توسط لوله ها می باشد .

این تبخیرکننده ها نشان می دهد سرعت کافی تبخیر کردن برای مایع با ویسکوزیته متوسط موجب زنگ نزدن آن می شود.این واحدها می توانند مجهز شوند بوسیله کالندریا که تمیز کردن آن را آسان می کند.در حالی که آنها می توانند به راحتی عملی شوند.

 

تبخیر کننده های عمودی لوله کوتاه معمولا برای غلظت هایی از آب نیشکر و چغندرقند و همچنین آب میوه، عصاره مالت ، قند و نمک مورد استفاده قرار می گیرند.

 

تبخیرکننده های پوشش خارجی:

این نوع تبخیرکننده ها همان طور که در شکل 16-18 ملاحظه می کنید از یک لوله بشته تشکیل شده است که توسط آن بخار جدا می شود و به بیرون رانده می شود بخار معمولا در فشارهای پایین جدا می شود براحتی در دسترس لوله بسته قرار می گیرد.همچنین مبدل های حرارتی صفحه ای می توانند جایگذینی برای کالندریا باشند که خیلی مفید است برای شکل پوسته سخت که صفحات خیلی راحت عملی و تمیزمی شوند.

از آنجایی که این تبخیرکننده ها می توانند تحت خلا عمل کنند آنها مورد استفاده قرار می گیرند برای غلظت های گرم حساس غذاهایی مانند شیر ، عصاره گوشت ، و آب میوه


تبخیرکننده های چرخشی اجباری:

در این نوع تبخیرکننده ها چرخش بوسیله یک پمپ فعال می شود از طریق کالندریا به محفظه جداسازی که بخار و غلظت در آن جدا می شود همان طور که در شکل 17-18 مشاهده می کنید.پمپ باعث می شود مایع با سرعت 2 تا 6 متر بر ثانیه دوران کند.هنگامی که آن از طریق لوله بسته عبور می کند.افزایش کافی حرارت مایع به آن گرمایی دوباره می دهد ،اما مایع در معرض یک وزن بی حرکت که مانع از جوشش در داخل لوله می شود. با این حال ، هنگامی که مایع به محفظه اتاق می رسد یک تبخیر ناگهانی بوجود می آید و در حقیقیت ضربه های صفحه فاز مایع را از فاز بخار جدا می کند.

این تبخیرکننده ها قادرند غلظت های مایعات چسبناک را موقعی که پمپ مایعات را مجبور به پمپ شدن می کند در یک سرعت مناسب به همین دلیل پمپ های سانتریفوژ استفاده می شوند در صورتی که درصد مایع ویسکوزیته کم است.اگر مایعات ویسکوزیته بالایی داشته باشند باید از پمپ های جابجایی مثبت استفاده شود.

 

 

تبخیرکننده های لوله بلند:

بعضی از تبخیرکننده ها از یک محفظه عمودی ساخته شده اند بوسیله یک مبدل لوله ای و یک محفظه جداکننده ، مایعات رقیق که قبلا حرارت داده شده اند و تقریبا به درجه حرارت جوش رسیده اند قبل از اینکه به لوله ها وارد شوند ، هنگامی که در داخل لوله ها مایع شروع به جوشیدن کند انبساط ناشی از تبخیر حاصل می شود از حباب های بخار که در سرعت بالا دوران می کنند و با خود مایع را جابجا می کنند و این غلظت ادامه پیدا می کند و آن را به سمت جلو هدایت می کند.

سپس مخلوط بخار مایع وارد محفظه جداسازی می شوند که مغشوش شدن صفحات باعث می شوند بخار راحت تر جداسازی شود.

مایع غلیظ بدست آمده را می توان به طور مستقیم استخراج کردیا با مایعی که غلیظ نیست مخلوط کرد و دوباره وارد گردش کرد یا آن را می توان هدایت کرد به تبخیر کننده دیگری که بتواند غلظت را افزایش دهد. تبخیرکننده های لوله بلند می توانند از فیلم صعودی ، فیلم نزولی ، یا فیلم صعودی-نزولی باشند.در تبخیرکننده های فیلم صعودی مایع وارد ته لوله ها می شود.آن حباب های بخار که صعود پیدا می کنند به مرکز لوله از آنجا شروع به شکل گیری یک فیلم نازک روی دیواره لوله که سرعت صعودی آن زیاد است.

در تبخیرکننده های فیلم نزولی خوراک در لوله های بالایی وارد می شود بنابراین نازل بخار تشکیل شده از طریق مرکز لوله با سرعت زیادی فوران می کند هنگامی که سرعت بالای تبخیرکننده مورد نظر باشد فیلم صعودی-نزولی مورد استفاده قرار می گیردکه در آن تبخیر فیلم صعودی است که استفاده می شود برای بدست آوردن غلظت هایی از مایع با ویسکوزیته های بالا.

این مایع کمک می کند به بخار که به لوله وارد شود در جایی که فیلم نزولی دوران می کند.

به طور کلی ، ضریب انتقال حرارت در سرتاسر این پدیده بالا است در فیلم تبخیرکننده ها زمان اقامت از رفتار مایع در منطقه گرم کردن کوتاه است به دلیل اینکه سرعت گردش زیاد است. این محصول بوسیله حرارت تحت تاثیر زیادی قرار نمی گیرد بنابراین این نوع تبخیرکننده ها مفید هستند برای تبخیر مایعات حساس به حرارت . تبخیرکننده های فیلم نزولی برای کنستانتره محصولات لبنی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

تبخیرکننده های صفحه ای :

تبخیرکننده های صفحه ای از مجموعه ای از صفحات توزیع شده در واحدهایی که بخار در آن متراکم می شود در کانالهایی بین صفحات تشکیل شده اند. مایعات گرم در حال جوش بر روی این صفحات به عنوان یک فیلم صعودی و نزولی قرار می گیرند مایع و بخار مخلوط شکل گرفته وارد سانتریفوژ بخار می گردد. این تبخیرکننده ها  مفید هستند برای محصولات مشخص گرمایی حساس که در سرعت های بالا اجازه می دهد انتقال حرارت خوب و زمان اقامت کوتاه برای تولید بخار باشد.

همچنین تبخیرکننده های صفحه ای فضای کمی بر روی زمین اشغال می کنند و می توان آنها را به راحتی تمیز نمود . چون که راه اندازی و پیاده کردن آن بسیار سریع و آسان است تبخیرکننده های صفحه ای معمولا در مورد قهوه های غلیظ ، پختن سوپ ، انواع مرباهای سبک ، شربت سیتریک به کار گرفته می شوند.

علاوه بر تبخیرکننده هایی که در اینجا شرح داده شد ، انواع دیگری نیز وجود دارد ف مانند جریان منبسطی ، خرشیدگی سطوح ، که اینها براساس عملکرد پمپ حرارتی برای تبخیرکردن بسیاری از محصولات حساس به گرما استفاده می شوند.