Многокорпусные выпарные установки

С целью уменьшения расхода пара на выпаривание воды из продукта вторичные пары, полученные в выпарном аппарате, используют в нагревательной камере другого выпарного аппарата.

Такие установки называют многокорпусными.

Получили распространение двухкорпусные и трехкорпусные установки.

Принципиальная схема трехкорпусной установки приведена на рис. 7.59.

Рис.7.59 Схема трехкорпусной выпарной установки. 1 – конденсатор; 2 – ловушка; 3 – воздушно-сухой вакуум насос.

Первый корпус обогревается паром, поступающим извне. Вторичные пары переходят из одного корпуса в нагревательную камеру последующего корпуса и там конденсируются. Вторичные пары последнего корпуса поступают в конденсатор.

В каждом последующем корпусе давление вторичных паров меньше, чем в предыдущем. Это приводит к тому, что температура кипения массы понижается по корпусам и бывает самой высокой в первой корпусе и самой низкой в последнем корпусе.

При работе установки поддерживается постоянный уровень массы и постоянное для каждого корпуса процентное содержание сухих веществ, увеличивающееся от первого корпуса к последнему.

Производительность многокорпусной выпарной установки зависит от числа корпусов и от суммы перепадов температур по всем корпусами и поверхности нагрева. Увеличение числа корпусов уменьшает расход пара, однако, экономия постепенно убывает, и при некотором числе корпусов она становиться настолько мала, что не оправдывает расходов на установку корпуса.

Процессы кристаллизации нашли широкое применение в пищевой промышленности при производстве сахара, соли, сгущенного молока, молочного сахара и многих других продуктов.

Кристаллизацией называют процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов.

Процесс кристаллизации проводят путем снижения температуры раствора или удаления из него растворителя. При этом раствор переходит из состояния насыщенного в пересыщенный. Пересыщенные растворы неустойчивы и легко переходят в насыщенные. Часть твердого вещества выделяется в виде кристаллов.

Процесс кристаллизации состоит из двух стадий. На первой стадии образуются зародыши центров кристаллизации, на второй - происходит рост кристаллов. Кристаллы могут иметь разные размеры от 0,0001г до 1.5 кг.

При производстве сгущенного молока с сахаром, помадки необходимо обеспечить кристаллы не более 10 мкм.

Получение пересыщенного раствора при осуществлении процесса кристаллизации может быть осуществлено четырьмя способами:

- охлаждением раствора;

- выпариванием растворителя;

- одновременным охлаждением раствора и выпариванием растворителя;

- высаливанием.

Так при добавлении МgCl₂ в раствор поваренной соли понижается растворимость NaCl, что приводит к образованию пересыщенного раствора.

Простейшие кристаллизаторы, работающие по первому способу, представляют собой сосуды с рубашкой и мешалкой. Мешалка позволяет ускорить охлаждение и предотвращает осаждение кристаллов на дно аппарата.

В сахарной промышленности используют вакуум-аппараты периодического действия, в которых процесс выпаривания сопровождается кристаллизацией сахара.

Вакуум- аппарат с механическим циркулятором А2-ПВР представляет собой аппарат периодического действия с усиленной циркуляцией утфеля при помощи механического циркулятора (рис. 7.60).

Он состоит из корпуса 5 с верхним и нижним коническим днищем и крышкой. В верхней части размещен сепаратор 7, паровая камера 3 находится в нижней части корпуса. Ко дну аппарата прикреплен кольцевой конденсатор 17 с трубками для равномерной подачи продукта в аппарат.

Рис.7.60. Вакуум- аппарат с механическим циркулятором: 1 – устройство для выгрузки утфеля; 2 – мешалка; 3 – паровая камера; 4 – вал; 5 – корпус; 6 – муфта; 7 – сепаратор; 8 – электродвигатель; 9 – клиноременная передача; 10 – редуктор; 11 – привод; 12 – ограждение; 13 – площадка; 14 – затвор; 15 – лестница; 16 – патрубок подачи продукта; 17 – кольцевой коллектор для подвода пара в нагревательную систему; патрубок для отвода конденсата; 19 – патрубок для отвода конденсата.

Для удаления вторичного пара в верхней части аппарата находится затвор 14, приводимый в движение пневмоцилиндром. Внутри аппарата находится циркулятор в виде лопастного перемешивающего устройства. Он состоит из мешалки 2 на валу привода 11. Мешалка имеет съемные лопатки. Вал приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу и цилиндрический двухступенчатый редуктор.

Аппарат имеет патрубки 16,17,18,19 соответственно для подачи продукта, для подвода пара в камеру нагрева, для отвода конденсата и для отвода несконденсированных газов.

Для охлаждения утфелей в сахарном производстве применяют, как горизонтальные так и вертикальные кристаллизаторы, имеющие различные конструкции поверхностей теплообмена.

Горизонтальный кристаллизатор ПМК-45 состоит из горизонтального корытообразного корпуса 14 (рис.7.61), в котором вращается пустотелый вал 16. На валу закреплены перемешивающие лопасти 17 и 6 и двадцать дисковых элементов теплообмена15. На дисках закреплены перемешивающие лопатки 13. Диски имеют секторные вырезы, каждый из них повернут на 180ºС по отношению к предыдущему, что обеспечивает протекание утфеля вдоль кристаллизатора.

Для полного опорожнения емкости от утфеля в нижней части торцевой стенки установлено шиберное разгрузочное устройство 10 с ручным реечным механизмом 9. Охлаждающая вода по патрубку 7 поступает в торец пустотелого вала и движется в направлении противоположном движению утфеля.

Рис. 7.6. Горизонтальный кристаллизатор ПМК-45: 1 – патрубок выхода воды; 2, 8 - подшипники; 3 – двигатель; 4 – заглушка; 5 – перегородка; 6, 13 - перемешивающая лопасть; 7 – патрубок для подачи охлаждающей воды; 9 – ручной реечный механизм; 10 - шиберное разгрузочное устройство; 12 – переходной патрубок;15 – дисковые элементы; 14 - корытообразный корпус; 16 - пустотелый вал.

Вода, перетекая из диска в диск через отверстия перед заглушкой 4, поступает в противоположный конец вала и через патрубок 1 выходит из кристаллизатора.