Соотношение между температурой кипения воды
И остаточным давлением
Остаточ- | Темпера- | Остаточ- | Темпера- | ||
ное | Вакуум, | тура ки- | ное | Вакуум | тураки- |
давление, | % | пения, | давление, | % | пения , |
КГ/СМ2 | "С | кг/сма | "С | ||
0,02 | 0,98 | 17,2 | 0,35 | 0,65 | 72,3 |
0,04 | 0,96 | 28,6 | 0,40 | 0,60 | 75,4 |
0,06 | 0,94 | 35,8 | 0,45 | 0,55 | 78,2 |
0,08 | 0,92 | 41,15 | 0,50 | 0,50 | 80,9 |
0,10 | 0,90 | 45,45 | 0,60 | 0,40 | 85,45 |
0,15 | 0,85 | 53,6 | 0,70 | 0,30 | 89,45 |
0,20 | 0,80 | 59,7 | 0,80 | 0,20 | 93,0 |
0,25 | 0,75 | 64,6 | 0,90 | 0,10 | 96,2 |
0,30 | 0,70 | 68,7 | 1,00 | 0,0 | 99,1 |
По сравнению с выпариванием при атмосферном давлении в случае выпаривания в вакууме расход пара на 1 кг выпариваемой жидкости несколько больше.
Увеличение удельного расхода пара при разрежении объясняется тем, что скрытая теплота парообразования повышается с понижением его температуры.
На разложение веществ влияет не только температура. Не меньшее значение имеет продолжительность выпаривания. Вредное влияние теплоты при данной температуре тем выше, чем дольше это воздействие. Сокращение длительности нагревания достигается применением выпарной установки большей мощности. Таким образом, имеются два фактора в борьбе за сохранность качественных показателей изготовляемого продукта: снижение температуры выпаривания и повышение мощности выпарной установки. Вопрос о том, что предпочесть, приходится решать в каждом конкретном случае. Большей частью идут по линии понижения температуры выпаривания, поскольку расходы на это менее значительны, чем капитальные затраты на мощную установку.
Вакуумное выпаривание
Типовая вакуум-выпарная установка^ состоит из следующих составных частей: 1) вакуум-аппарата (испаритель); 2) конденсатора; 3) приемников; 4) ресивера; 5) вакуум-насоса.
Вакуум-аппараты
В фармацевтическом производстве находят применение два типа вакуум-испарителей, различающихся по способу нагрева: а) вакуум-испарители, в которых греющий пар находится в паровой рубашке,— шаровые вакуум-аппараты; б) вакуум-испарители с поверхностью нагрева, составленной из трубок,— трубчатые вакуум-аппараты.
Шаровые вакуум-аппараты.Устройство такого аппарата показано на рис. 58. Шаровой или овальной формы корпус аппарата / в нижней части снабжен паровой рубашкой 2, а в верхней — шлемом 3, соединяющимся с конденсатором. Корпус аппарата разъемный и состоит из двух частей, соединяющихся между собой разбортованными краями 8 с помощью болтов. Верхняя полусфера снабжена лазом 9, который служит для очистки внутренней поверхности аппарата, воздушным краном 10, термометром 11, вакуумметром 12 и двумя смотровыми стеклами 13 (одно невидимое, так как находится с противоположной стороны и освещается электрической лампой). Греющий пар в паровую рубашку подают через штуцер 6, а конденсат отводят через штуцер 7. Вытяжку для сгущения подают в вакуум-аппарат через штуцер 4, а сгущенную, но еще подвижную жидкость спускают через трубу 5. Выпарная часть аппарата изготовляется из меди, алюминия или железа с эмалевым покрытием. Рубашка из литого железа приклепывается или приваривается к корпусу котла. Для получения густых жидкостей применяются вакуум-аппараты оо съемной верхней половиной, опрокидывающейся выпарной чашей и мешалкой.
Трубчатые вакуум-аппараты.Из трубчатых вакуум-аппаратов, конструкция которых отличается большим разнообразием, в фармацевта-
Пары |
Греющий |
тт
Жидкий pacmSep
Сгущенный рас/пбор
пар 1
Рис. 58. Шаровой вакуум-аппарат. Рис. 59. Трубчатый вакуум-аппарат. Объяспе-
Объяенение в тексте. щие в тексте,
Лаз |
аппарат. |
Рис. 60. Пленочный Объяснение в тексте. |
ческом производстве нашли применение аппараты с вертикальными трубками (рис. 59). Аппарат этого типа имеет цилиндрический корпус, в нижней части которого на расстоянии 0,75—1,5 м друг от друга установлены две трубные решетки А, равные диаметру корпуса. В отверстиях трубных решеток ввальцованы многочисленные трубки диаметром 50—75 мм. В середину трубной решетки ввальцована широкая труба диаметром до 500 мм, называемая циркуляционной трубой В. Греющий пар поступает в пространство между решетками и трубками через штуцер 1 и нагревает находящуюся внутри трубок жидкость. Конденсат вводится через штуцер 2, а неконденсирующиеся газы (воздух) — через штуцер 3. Вытяжка для выпаривания поступает в аппарат через штуцер 4. После сгущения вытяжку, не потерявшую подвижности, спускают через трубу 5. Выпариваемая жидкость заполняет все пространство под нижней решеткой, и на некоторой высоте все трубки, в том числе и циркуляционную трубу. В тонких трубках выпариваемая жидкость очень быстро закипает. Образующиеся в ней пузырьки пара, имеющие малую относительную плотность, устремляются вверх, увлекая за собой и жидкость, которая с силой выбрасывается в пространство, занятое паром. Здесь вследствие внезапного увеличения площади сечения скорость движения жидкости резко уменьшается и жидкость падает вниз, стекая в циркуляционную трубу, а пар, освободившись от капелек жидкости, устремляется в верхнюю часть корпуса и оттуда через пароотводную трубу 6 — в конденсатор. Наличие циркуляционной трубы обеспечивает круговорот упариваемой жидкости. Площадь поперечного сечения циркуляционной трубы составляет обычно 75% всей площади поперечного сечения трубок.
Трубчатые вакуум-аппараты выгодно отличаются от шаровых большой поверхностью нагрева, что обеспечивает быстроту выпаривания.
Среди трубчатых аппаратов особый интерес представляют выпарные аппараты, получившие название пленочных; трубчатый корпус их состоит из пучка трубок малого диаметра длиной до 9 м. На рис. 60 изображен пленочный аппарат отечественного производства с длиной трубок 5 м (облегчается очистка труб). В цилиндрическом барабане 1 находится пучок трубок 2. Сгущенная вытяжка через штуцер 3 поступает в нижнюю камеру 4 и оттуда в трубки 2. Греющий пар циркулирует в межтрубном пространстве. Смесь сокового пара и капелек сгущенной жидкости, выбрасываемая из трубок, попадает на сепаратор 6, состоящий из спиральных лопаток. Под действием центробежной силы капельки жидкости отделяются от парового потока и собираются на дне камеры 5, откуда жидкость выводится через штуцер 7. Соковый пар,
Пройдя дополнительно через брызгоуловители, вЫходйт через штуцер 8; на трубке 9 ставится предохранительный клапан. Через патрубок 10 из межтрубного пространства отводятся неконденсирующиеся газы. Через трубку // вводится греющий пар, через трубку 12 отводится конденсат. Большая скорость движения жидкости в трубках (до 20 м/с) и выпаривание в тонком слое позволяют выпаривать в этих аппаратах вытяжки, содержащие термолабильные вещества, не опасаясь их разложения.
Принципиальные схемы вакуум-выпарных установок
Схема установки при выпаривании вытяжек с ценными экстрагента-
ми.На рис. 61приведена схема вакуум-выпарной установки, состоящей из всех элементов по той причине, что соковый пар содержит пары ценного экстрагента. Для этой цели устанавливается поверхностный конденсатор, который может быть трубчатым или эмеевиковым, прямоточным или противоточным. Разрежение создается с помощью масляного или другой конструкции «сухого» вакуум-насоса.
Приемники, или сборники, представляют собой цилиндрические сосуды, стенки которых рассчитаны на создаваемое в них разрежение.
Сборник-Рис. 61. Схема вакуум-выпарной .установки с поверхностным конденсатором.
Вода |
НО
Рис. 62. Схема вакуум-выпарной установки с противоточным конденсатором смешения.
Вода |
13 |
Mil
Рис. 63. Схема типовой вакуум-выпарной установки с центробежным испарителем.
Фильтр; 1 — бачок питающий; 3 — вентиль регулирующий; 4 — ротаметр; 5— испаритель центробежный; 5—приводиспарителя; 7 — маслостанция; 8 — конденсатор трубчатый; 9 — насос отвода дистиллята; 10 — стеклосмотровое; // — пробоотборник; 12 — насос отвода концентрата; 13— вакуум-насос; 14 — клапан регулирующий; /5—конденсационный горшок.
Обычно в установке имеются два сборника, из которых один находится в работе, а другой в это время в разгрузке. Достигается это путем перекрытия кранов. Между сборниками и вакуум-насосом устанавливается промежуточный сборник-ресивер, назначение которого заключается в предохранении насоса от попадания конденсата в случае переполнения (по недосмотру) приемника или переброса жидкости. В обычных же условиях ресивер играет роль буфера, создающего большую плавность работе всей установки.
Схема установок для выпаривания водных вытяжек.На рис. 62 приведена схема вакуум-выпарной установки для выпаривания водных вытяжек спротивоточным конденсатором смешения. В этом случае необходимы два насоса: один — для эвакуации газов (масляный или другой конструкции вакуум-насос), другой — водяной.
Схема вакуум-выпарной установки с центробежным испарителем. Вкомплект установки, работающей по этой схеме (рис. 63), входят центробежный испаритель 5, поверхностный конденсатор 8, вакуум-насос 13, насосы для отвода концентрата 12 и дистиллята 9. В небольших установках с поверхностью теплообмена 1,2 м2 производительность достигается 350 л/ч выпаренной воды, при температуре греющего пара 115 °С и температуре кипения экстракта 45°С. Установка используется в производстве плантаглюцида сгущаемая вытяжка находится в зоне кипения не более 2—3 секунд.
Многократное выпаривание
Сущность многократного выпаривания состоит в том, что вторичный пар, образующийся в первом выпарном аппарате, поступает в качестве греющего пара во второй выпарной аппарат, а образующиеся в нем пары могут быть использованы для обогревания третьего выпарного аппарата и т. д.