UKUVAVANJE Pripremio Varga Itvan HEMIJSKOPREHRAMBENA SREDNJA KOLA OKA
UKUVAVANJE Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga. i@neobee. net
q. Ukuvavanje je toplotna operacija pri kojoj se povećava koncentracija rastvorka nekog rastvora, isparavanjem dela rastvarača na temperaturi ključanja rastvora. Cilj ukuvavanja: ü Dobijanje rastvora veće koncentracije.
q. Ukuvavanjem rastvor se koncentriše. Povećanje koncentracije prati povećanje gustine, a i temperature ključanja. ü Temperatura ključanja rastvora zavisi od pritiska sredine iznad površine rastvora. Ø Ako raste pritisak, dolazi do porasta i temperature ključanja i obrnuto, smanjenjem pritiska smanjuje se i temperatura ključanja.
U industriji ukuvavanje se izvodi u ukuvačima. § Ukuvači su aparati koji svojom konstrukcijom omogućavaju: 1. Smeštaj određene količine rastvora; 2. Zagrevanje rastvora u toku operacije; 3. Sakupljanje i odvođenje nastale pare rastvarača (sekundarna para).
Ø Ukuvavanje može da se izvodi: A. U otvorenim i zatvorenim ukuvačima. B. Pod atmosferskim pritiskom, natpritisku i pod određenim vakumom. C. Kontinualno i diskontinualno (sa prekidima). D. Direktnim zagrevanjem rastvora i indirektnim zagrevanjem (češći slučaj). E. U jednom aparatu ili u više aparata (bateriji ukuvača).
a. b. c. d. Zagrevanje rastvora u ukuvaču do temperature ključanja i u toku ukuvavanja može da se izvodi: Električnim grejačima (samo kod manjih ukuvača- u industrijskoj praksi se ređe koristi); Vrelim gasovima (očišćeni dimni gasovi) direktno ili indirektno; Primarnom vodenom parom (para iz parnog kotla) i Sekundarnom parom (para rastvarača).
q. U industrijskoj praksi se ređe koristi direktno zagrevanje rastvora, jer grejni fluid (dimni gasovi, vreo vazduh) uglavnom štetno utiče na kvalitet rastvora (posebno u prehrambenoj industriji). Te se zagrevanje vrši indirektno preko grejne površine koja razdvaja rastvor od grejnog fluida – vodene pare.
Ø Grejni fluid treba da ima veću temperaturu od temperature ključanja rastvora. Ø prenošenja toplote vrši se prema mehanizamu prelaza toplote. Ø Protok toplote iz grejnog fluida u rastvor:
Pri ukuvavanju treba težiti da: 1) Koeficijent prelaza toplote (k) bude što veći. Što se postiže turbulentnim i protivsmernim strujanjem rastvora i grejnog fluida za vreme ukuvavanja. 2) Razlika temperature (Δt) bude optimalna za date uslove. 3) Toplotni otpori budu što je moguće manji.
Ukuvači Prema konstrukciji ukuvači se dele na: - Otvorene i - Zatvorene. Zatvoreni ukuvači se mogu podeliti na: Ø Ukuvače sa vertikalnim grejnim cevima; Ø Ukuvače sa horizontalnim grejnim cevima; Ø Ukuvače sa dugim grejnim cevima; Ø Ukuvače sa kosim grejnim cevima.
Otvoreni ukuvač (duplikator) 8 1 - telo ukuvača – kazan 2 - Omotač (parni plašt) 3 - Otvor za uvođenje grejne pare 4 - Otvor za odvođenje kondenzata 5 i 7 - Termometar 6 - Manometar 8 - Sigurnosni ventil; 9 - Otvor za izduvavanje pare.
Zatvoreni ukuvači To su uglavnom vertikalno postavljeni cilindrični sudovi, čija se unutrašnjost deli na: Ø Prostor za smeštaj rastvora ( donji deo); Ø Prostor za sakupljanje sekundarne pare (parni prostor- gornji deo) i Ø Prostor za smeštaj grejnog tela (grejni prostor).
Ukuvač sa vertikalnim cevima 1 - Telo ukuvača 2 - Snop grejnih cevi 3 - Otvor za dovođenje grejne pare 4 - Otvor za dovođenje rastvora za ukuvavanje 5 - Otvor za odvođenje ukuvanog rastvora 6 - Otvor za odvođenje pare rastvarača 7 - Otvor za odvođenje kondenzata 8 - Otvor za odvođenje vazduha 9 - Centralna cirkulaciona cev.
Ukuvač sa horizontalnim cevima
Višestepeno ukuvavanje q Međusobnim povezivanjem više istih zatvorenih ukuvača, formira se baterija za ukuvavanje (35 ukuvača). q Ukuvavanje koje se izvodi u bateriji naziva višestepeno ukuvavanje. q Cilj povezivanja više ukuvača je ušteda grejne pare za zagrevanje rastvora, jer primarnom parom se greje samo prvi ukuvač, dok svi ostali se greju sekundarnom parom iz prethodnog ukuvača.
Prema načinu izvođenja operacije, razlikujemo: A. Istosmerno višestepeno ukuvavanje i B. Protivsmerno višestepeno ukuvavanje. Pri istosmernom ukuvavanju smerovi strujanja grejne pare i rastvora u bateriji su isti. Pri protivsmernom ukuvavanju ovi smerovi su suprotni.
Istosmerno višestepeno ukuvavanje Sekundarna para P Polazni rastvor Ukuvani rastvor
Tabelarni prikaz teoretki i stvarno potrebne grejne pare za isparavanje 1 kg rastvarača u zavisnosti od broja ukuvača u bateriji Broj ukuvača Masa grejne pare [kg] Teoretski Masa grejne pare [kg] Stvarna 1 1, 0 1, 1 2 0, 57 3 0, 33 0, 4 4 0, 25 0, 3 5 0, 27
Protivsmerno višestepeno ukuvavanje Sekundarna para Primarna para Ukuvani rastvor Polazni rastvor
- Slides: 19