BEPÁRLÁS Bepárlás fogalma: Az olyan oldatok esetében amelyekben az oldott anyag gőztenziója gyakorlatilag nulla, az oldatot forrásban tartva, párologtatással az oldószer eltávolítható, az oldat besűríthető. Az élelmiszeriparban leggyakoribb a vizes oldat, amelynél az oldószer a víz. Az alacsonyabb víztartalmú, töményebb oldat előállítása ¾ tartósítás (pl. lekvárok készítésénél), vagy ¾ tárolás, csomagolás, szállítás költségeinek csökkentése céljából történhet. A bepárlás előkészítő művelet is lehet, pl. ¾ porlasztva szárításhoz, ¾ kristályosításhoz.
BEPÁRLÁS Paraméterek változása a bepárlás során: a bepárlásra kerülő anyag a vízhez hasonlóan hígan folyó, a sűrítmény gyakran méz jellegű, esetleg alaktartó lehet A legfontosabb paraméter a koncentráció, amelynek megváltozása eredményezi a többi paraméter változását: ¾ forráspont, ¾ párolgáshő, ¾ viszkozitás, ill. konzisztencia, ¾ folyadékoszlop-nyomás.
1
BEPÁRLÁS Koncentráció viszonyok anyagmérleg:
Gbe = Gki + G pára
komponensmérleg:
Gbe ⋅ cbe Gki ⋅ cki = 100 100 ⎛ c ⎞ G pára = Gbe ⎜⎜1 − be ⎟⎟ ⎝ cki ⎠
BEPÁRLÁS Koncentráció növekszik Æ forráspontváltozás p
víz
oldat
} {
∆t
∆p
tenzió csökkenés
t
forráspont emelkedés
2
BEPÁRLÁS Koncentráció növekszik Æ párolgáshő-változás forráspont, °C 10 30 50 75 100
párolgáshő, kJ/kg 2476 2430 2383 2321 2256
BEPÁRLÁS Koncentráció növekszik Æ viszkozitás-változás folyadékok: hőmérséklet emelkedés Æ viszkozitás csökkenés koncentráció növekedés Æ viszkozitás növekedés Nehezebb buborékképződés, keverőhatás csökkenés, hőátadás és/vagy forrás intenzitás csökkenés. Intenzív keverés! Keverők, ill. visszaáramoltatás alkalmazása.
3
BEPÁRLÁS Koncentráció növekszik Æ foly.oszlop nyomás-változás folyadékok: koncentráció növekedés Æ sűrűség növekedés Æ folyadékoszlop nyomás növekedés Nehezebb buborékképződés, keverőhatás csökkenés, hőátadás és/vagy forrás intenzitás csökkenés. Intenzív keverés! Keverők, ill. visszaáramoltatás alkalmazása.
BEPÁRLÁS Bepárlás energiaszükséglete
Φ = Glé c p (t fp − tlé kezd ) + G pára r + Φ v { 1442443 123 felmelegítés 0 −15%
elpárolgás 70 −80%
hőveszteség 10-15%
Bepárlás hőmérlege
Qbe = Qki + Qv ′′ = mlé hlé′ + mgőz ⋅ hgőz ′ + m pára ⋅ h′pára ′ + mkond . ⋅ hkond ′ . + Qv msűr. ⋅ hsűr.
4
BEPÁRLÁS Bepárlók legfontosabb jellemzői - az átbocsátott hőáram - a sűrítmény tömegárama - az elpárologtatható víz tömegárama - az 1 kg víz elpárologtatásához szükséges fűtőgőz, azaz a gőzszükséglet - a fűtőfelület és a hasznos térfogat aránya - a tartózkodási idő
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - fűtőköpenyes - csöves - lemezes - film - egyéb bepárlók
5
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - fűtőköpenyes bepárlók Az egyik legrégebbi bepárló típus, gyakran végbesűrítőként alkalmazzák. Hasznos tömeg befogadás: 100 - 3000 kg között. Szakaszos berendezés, hosszú tartózkodási idő, kedvezőtlen fűtőfelület és hasznos térfogat arány Æ kis teljesítmény.
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - csöves bepárlók Robert rendszerű bepárló Nagyobb átmérőjű ejtőcső, kisebb átmérőjű fűtőcsövek Æ intenzív (turbulens) szabad konvekció. Teljesítmény növelése: Zsigmond-féle több bekezdésű, változó menetemelkedésű műanyag spirál betétek.
6
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - csöves bepárlók Kestner-típusú bepárló Függőleges csövek hossza 6-7 m. Kúszófilm alakul ki, közel 20 m/s film áramlási sebességgel. Habzó anyagok bepárlására is alkalmas.
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - csöves bepárlók Vogelbusch ferdecsövű bepárló Csőköteg és az ejtőcső elkülönítése.
7
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - Lemezes bepárlók Lemezes hőcserélőből és elpárologtatóból állnak.
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - Filmbepárlók Duplafalú hengerben elhelyezett keverők által a sűrítendő anyagból filmet kialakító készülékek.
8
BEPÁRLÁS Alapvető szerkezeti megoldások - Egyéb bepárlók, pl. Centriterm Centrifugális erőt alkalmazó berendezés. Kettősfalú kúpos felületen a sűrítendő anyagból film alakul ki. A fűtőtéri oldalon a kondenzfilm gyorsan eltávozik.
BEPÁRLÁS Többtestes bepárlók
9
BEPÁRLÁS Egyenáramú többtestes bepárlók
BEPÁRLÁS Ellenáramú többtestes bepárlók
10
