способ выпаривания в вакууме

Формула изобретения

Способ выпаривания в вакууме, включающий создание разрежения (10-0,1) Па, нагрев сырья и удаление пара и конденсата, отличающийся тем, что при стабилизации разрежения на недостаточном для выпаривания уровне в испарителе создают импульс дополнительного разрежения, для чего испаритель подключают к резервуару с более высоким разрежением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к технологии и оборудованию как для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания в вакууме, так и для возгонки и ректификации спирта, и может быть применено при переработке сельскохозяйственного сырья.

Известен способ возгонки и ректификации спирта в вакууме, предусматривающий перегонку при разрежении 9,3 кПа [1]. Однако использованная в данном способе степень разрежения не позволяет достигать высокой производительности процесса выпаривания.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, реализуемый установкой для выпаривания в вакууме [2], включающий операции создания разрежения (10-0,1) Па, нагрева сырья и удаления пара и конденсата.

Однако при выпаривании биологического сырья, как при возгонке и ректификации спирта, пары выпариваемой жидкости, попадая в вакуумный насос, снижают эффективность его работы, что может приводить к ухудшению разрежения в системе и задержке процесса выпаривания.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении производительности способа за счет формирования импульса дополнительного разрежения в камере испарителя при недостаточном разрежении в вакуумной системе.

Это достигается тем, что в известном способе выпаривания в вакууме, включающем создание разрежения (10-0,1) Па, нагрев сырья и удаление пара и конденсата, при стабилизации разрежения на недостаточном для выпаривания уровне в испарителе создают импульс дополнительного разрежения, для чего испаритель подключают к резервуару с более высоким разрежением.

Пары выпариваемого сырья, попадая в вакуумный насос, ухудшают условия его работы, снижают производительность. Уменьшение скорости откачки не позволяет достигать рабочего разрежения в системе. Разрежение стабилизируется на недостаточном для выпаривания уровне. Низкое разрежение существенно задерживает начало кипения и последующего удаления конденсата. Операция создания в испарителе импульса дополнительного разрежения путем подключения испарителя к резервуару с более высоким разрежением позволяет перевести выпариваемую жидкость из состояния, близкого к кипению, в состояние объемного кипения и дает начало процессу выпаривания. Бурное кипение и парообразование многократно усиливают конденсацию, создавая дополнительное разрежение в конденсаторе. Разрежение в конденсаторе облегчает условия работы насоса, ускоряя достижение рабочего разрежения.

Способ удаления влаги в вакууме осуществляют следующим образом. В испаритель загружают выпариваемое сырье, создают разрежение и нагревают сырье до температуры, близкой к температуре кипения. В случае стабилизации разрежения на недостаточном для выпаривания уровне в испарителе создают импульс дополнительного разрежения, инициирующий процессы кипения жидкости и конденсации. Для создания импульса разрежения камеру испарителя подключают к резервуару с более высоким разрежением.

Испытания способа проведены с помощью устройства для выпаривания в вакууме [2]. Устройство включает испаритель объемом 40 л, конденсатор, сборник конденсата объемом 10 л и насос. При испытаниях в качестве резервуара с более высоким разрежением использован сборник конденсата, для чего в устройство был введен дополнительный вентиль, установленный между конденсатором и сборником конденсата. Вентиль позволяет, отключив испаритель от насоса, создавать более высокое разрежение в сборнике конденсата, а затем в результате его подключения формировать в испарителе импульс дополнительного разрежения. Испытания проведены на спиртосодержащей жидкости крепостью 18 градусов. В камеру испарителя загружено 20 л жидкости. После включения насоса в системе установилось разрежение ˜12 Па. Временные зависимости температуры в камере испарителя (кривая 7), остаточного давления в системе (кривая 2) и объема дистиллята (кривая 3) приведены на чертеже. Регулированием мощности нагрева температура в камере испарителя была доведена до величины 60°С, близкой к температуре кипения. Однако выдержка в течение 20 мин при данных условиях не привела к кипению. В результате дополнительного кратковременного нагрева температура в испарителе увеличилась до 70°С. Рост температуры снизил разрежение до 13 Па и не инициировал кипение. На 80 мин был перекрыт вентиль, установленный между конденсатором и сборником конденсата. После отсечки испарителя пары выпариваемой жидкости перестали поступать в насос и в течение 10 мин разрежение в сборнике конденсата выросло на 34% до 8,6 Па. Открытие вентиля на 90 мин обеспечило подачу импульса дополнительного разрежения в камеру испарителя. Результатом воздействия импульса разрежения явилось взрывное вскипание жидкости. Одновременно с возникновением объемного кипения конденсат начал поступать в сборник конденсата и стала снижаться температура в испарителе. Включение нагрева в момент начала конденсации позволило обеспечить скорость выпаривания 95%·час^-1. Разрежение в системе увеличилось на 29% до 9,3 Па.

Предложенный способ позволяет повысить производительность известного способа за счет формирования импульса дополнительного разрежения в камере испарителя при недостаточном разрежении в системе.

Источники информации

1. Патент RU №2110316, кл. F26B 5/04, 1998.

2. Патент RU №2276314, кл. F26B 19/00, F26B 5/04, 2005 - прототип.