Объяснение п тексте.
Широко используется выпарной аппарат с выносным вертикальным кипятильником, в которых удается осуществлять более интенсивную естественную циркуляцию выпариваемого раствора, чем в аппаратах с центральной циркуляционной трубой (рис. 5.5). Выпаривание жидкости происходит в кожухотрубчатом теплообменнике (1), представляющем собой пучок тонких труб длиной до 7 м. Образующаяся в них парожидкостная эмульсия выбрасывается в сепаратор (2), вторичный пар отделяется от капель жидкости и поступает в конденсатор, а жидкость возвращается по циркуляционной трубе (3) в кипятильник. Аппараты с выносным кипятильником отличаются высокой производительностью, удобны в эксплуатации и ремонте.
Значительно интенсифицировать процесс выпаривания удается в вакуум-выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией упариваемой жидкости, которую подают циркуляционным насосом. Из кипятильных труб упариваемый раствор выбрасывается в сепаратор, отделяет часть вторичного пара, а частично упаренный раствор возвращается по циркуляционной трубе во всасывающую линию циркуляционного насоса и смешивается с новой порцией жидкости для упаривания. Скорость прохождения жидкости в трубах равна 1,5-3,5 м/с, что способствует увеличению коэффициента теплоотдачи в 3-4 раза по сравнению с естественной циркуляцией, однако аппараты более сложны в обслуживании.
Перспективными выпарными аппаратами для концентрирования термолабильных растворов являются пленочные.
Пленочный выпарной аппарат с естественной циркуляцией выпариваемой жидкости отличается более высокими значениями коэффициентов теплоотдачи (рис. 5.6). Греющая камера аппарата состоит из пучка длинных (6-9 м) и тонких кипятильных труб (1), обогреваемых снаружи паром. Выпариваемая жидкость лодается в трубки снизу через штуцер (5) 41 заполняет их на l/s длины. При кипении выпариваемой жидкости все сечение трубки заполняется паром, который движется снизу вверх с большой скоростью. Жидкость у стенки трубки находится в виде тонкой пленки, которая увлекается паром и растягивается вверх. Выпаривание происходит в пленке при однократном прохождении упариваемого раствора по кипятильным трубкам. Смесь вторичного пара и капель сгущенного раствора попадает в сепаратор (2) с отбойниками в виде спиралевидных лопаток (3). Под действием центробежной силы капельки упаренной жидкости отделяются от вторичного пара и собираются в нижней части сепарационной камеры (4). Аппарат целесообразно использовать для упаривания пенящихся вытяжек, богатых сапонинами, и вытяжек, содержащих термолабильные вещества. Однако регулировка процесса выпаривания в пленочных аппаратах затруднительна, зависит от колебаний давления греющего пара и начальной концентрации выпариваемого раствора.
5.3. Центробежные роторно-пленочные выпарные аппараты
В настоящее время все более широко применяются пленочные центробежные (роторные) вакуум-выпарные аппараты непрерывного действия, характеризующиеся высокой интенсивностью теплообмена и быстрым концентрированием упариваемых растворов вплоть до образования сухих продуктов. В аппаратах этого типа концентрируемый раствор находится в зоне нагрева кратковременно (до нескольких секунд) в небольшом количестве и благодаря вакууму упаривание кипящих жидкостей происходит при низкой температуре (35-50°С) без разложения и снижения качества термолабильных веществ. Производительность центробежных роторно-пленочных выпарных аппаратов определяется поверхностью нагрева, скоростью вращения ротора, плотностью орошения поверхности нагрева и физическими свойствами упариваемых растворов (водные, спиртовые и другие органические).
Центробежный роторно-пленочный аппарат «Центритерм» фирмы «Альфа Лаваль» (Швеция) применяется для быстрого, непрерывного и низкотемпературного концентрирования жидкостей, содержащих термолабильные компоненты, при глубоком разрежении. За один проход через зону нагрева, исчисляемый несколькими секундами, можно сконцентрировать растворы витаминов, гормонов, антибиотиков, протеинов, плазму крови, желатин, инсулин и т. д.
Рис. 5.7. Устройство центробежного роторно-пленочного вакуум - выпарного аппарата («Центритерм»).