Tìm Hiểu Công Nghệ Và Thiết Bị Cô Đặc Chân Không

Cô đặc chân không (hay vacuum concentration) là công nghệ sử dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất để tăng nồng độ dung dịch. Cùng HCTECH tìm hiểu chi tiết hơn về phương pháp cô đặc, đặc điểm về thiết bị cô đặc chân không qua bài viết sau.

Cô đặc chân không là gì?

Cô đặc chân không (Vacuum concentration) là quy trình cô đặc, làm bay hơi nước bằng cách sử dụng áp suất chân không. Thiết bị cô đặc hoạt động ở áp suất chân không (áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển) với mục đích làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc.

Xét về cô đặc nói chung, cô đặc là phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Tùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó) ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh.

Công nghệ cô đặc với chân không ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn nhằm đem lại những ưu điểm nổi trội hơn. Cô đặc chân không giúp dung dịch giữ được chất lượng và tính chất, không bị biến chất do nhiệt độ cao.

Cô đặc chân không là phương pháp cô đặc với áp suất chân không

Cấu tạo thiết bị cô đặc chân không

Cấu tạo chung của một hệ thống cô đặc chân không bao gồm:

• • Khoang đun nóng nguyên liệu

  • Khoang chứa hơi

  • Khoang nước ngưng.

Theo cấu tạo, hệ thống cô đặc chân không được chia thành hai loại: hệ thống cô đặc 1 nồi và hệ thống cô đặc nhiều nồi.

Hệ thống cô đặc 1 nồi

Hệ thống này chỉ sử dụng 1 nồi cô đặc chân không, có thể hoạt động theo phương pháp liên tục hay gián đoạn. Hệ thống thiết bị cô đặc 1 nồi liên tục được sử dụng cho dung dịch có độ nhớt thấp hay tương đối thấp. Còn hệ một nồi gián đoạn dùng khi cần nâng cao nồng độ sản phẩm (như các sản phẩm keo, sệt, paste).

Cấu tạo của thiết bị cô đặc chân không gián đoạn 1 nồi:

• • Nồi cô đặc chân không

  • Thiết bị ngưng tụ

  • Bình chứa nước ngưng tụ

  • Bình chứa nước bơm chân không

  • Máy bơm hút chân không

  • Motor trộn

  • Thiết bị đo áp suất chân không

  • Hệ thống bảng điện kiểm soát

  • Bộ phận nhiệt.

Tùy thuộc vào từng ứng dụng và nhu cầu sử dụng mà cấu tạo của thiết bị cô đặc có một số điểm điều chỉnh.

Cấu tạo của một thiết bị cô đặc chân không 1 nồi

(1- Nồi cô; 2- Moto khuấy; 3- Bộ giải nhiệt ngưng tụ; 4- Bình chân không; 5- Bình chứa nước ngưng; 6- Bơm chân không; 7- Tháp nguội nước; 8- Bể nguyên liệu; 9- Bơm ly tâm

Hệ thống cô đặc chân không nhiều nồi

Điểm khác biệt của loại này là thiết bị cô đặc chân không sử dụng 2 hay nhiều nồi cô đặc. Phương pháp này có thể tận dụng hơi thứ để tạo nhiệt đốt cho nồi tiếp theo, giúp tiết kiệm hơi đốt và tăng hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, số lượng nồi của hệ thống không nên quá lớn vì sẽ làm giảm hiệu quả. Thiết bị cô đặc chân không 3 nồi là loại sử dụng phổ biến hiện này.

Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo hệ thống cô đặc chân không nhiều nồi (4 nồi)

Thuyết minh quy trình công nghệ

– Khởi động bơm hút chân không đến áp suất Pck = 0,7 at.

– Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ C1 % từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm.

– Khi đã nhập liệu đủ nguyên liệu thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn. Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống.

Hệ thống cô đặc dung dịch sử dụng bơm hút chân không vòng nước

Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần huần sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hoàn sang các ống truyền nhiệt).

Dung môi là nước bốc hơi và thốt ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi được dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa. Phần không ngưng sẽ được dẫn qua thiết bị tách giọt để chỉ còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra ngoài. Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả ra ngoài. – Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ C2 % (sau thời gian cô đặc t phút) thì ngưng cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu.

Nguyên lý máy cô đặc chân không trên được áp dụng cho cả hệ thống 1 nồi và nhiều nồi. Điểm khác biệt ở hệ thống cô đặc nhiều nồi là hơi ở nồi trước sẽ được dùng để tạo nhiệt đốt cho nồi tiếp theo.

Hệ thống cô đặc dung dịch sử dụng bơm hút chân không vòng nước

Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng. Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt. Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi.

Yêu cầu chất lượng sản phẩm: Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu; thành phần hoá học chủ yếu không thay đổi.

Các phương pháp cô đặc: Phương pháp nhiệt (đun nóng) và Phương pháp lạnh. Cả hai phương pháp trên đều cần phải có áp suất (chân không) tác dụng lên mặt thống chất lỏng.

Phương pháp thực hiện: cô đặc áp suất chân không. Dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100oC, áp suất chân không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục.

Hệ thống cô đặc bằng chân không là môi trường có chứa hơi nước. Bơm hút chân không vòng nước là loại bơm chuyên dụng cho các hệ thống cô đặc chân không. Tùy thuộc vào quy mô của hệ thống để lựa chọn công suất bơm thích hợp.

Một số dòng sản phẩm ưa chuộng thường được lựa chọn cho các hệ thống cô đặc như: bơm chân không vòng nước Busch, bơm vòng nước Shinko Seiki, bơm chân không EVP.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ cô đặc chân không

Những ưu điểm

Sơ đồ cấu tạo của một hệ thống thiết bị cô đặc chân không

Dù bạn sử dụng thiết bị cô đặc chân không 1 nồi hay nhiều nồi; chúng vẫn đem đến những ưu thế riêng cho việc sản xuất:

– Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi.

– Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng.

– Thao tác dễ dàng với thiết bị, máy cô đặc chân không

– Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.

– Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.

– Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.

Nhược điểm

– Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian.

– Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.

– Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.

Qua đánh giá ưu nhược điểm của cô đặc chân không, ngày càng có nhiều cải tiến để giúp thiết bị có tính ứng dụng tốt và đạt hiệu quả cao.

Ứng dụng của công nghệ cô đặc chân không

Phương pháp cô đặc sử dụng cho chiết xuất tinh dầu

Phương pháp cô đặc chân không được sử dụng để cô đặc các dung dịch hữu cơ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Phổ biến nhất là công nghiệp hóa chất và lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Cụ thể, ứng dụng của công nghệ cô đặc chân không là gì?

Trong ngành hóa chất: Thiết bị cô đặc chân không sử dụng cho sản xuất hóa chất NaOH, Muối NaCl, muối vô cơ…

Công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Phương pháp này được sử dụng để cô đặc nước muối, cô đặc dung dịch xút; hệ thống cô đặc chân không dùng để cô đặc các sản phẩm: nước mắm, sữa tươi; cô đặc nước ép trái cây, cô đặc cà phê, nước sốt cà chua, tương ớt…..

Trên đây là những thông tin về ứng dụng chân không trong hệ thống cô đặc chân không. Hy vọng những thông tin trên hữu ích cho bạn trong nghiên cứu và sản xuất. Nếu bạn cần tư vấn về máy bơm hút chân không, vui lòng liên hệ HCTECH theo:  HOTLINE: 0904.643.816 – 0902.176.051 ; chân thành cảm ơn!

Có thể bạn quan tâm: