Evaporacin

EvaporacinOperaciones Unitarias en AlimentosPresenta: Cecilia Bustos Garza

Objetivo: Concentrar una solucin vaporizando una parte del disolvente para producir una disolucin concentrada.Soluto no voltilDisolvente voltil

Producto valioso: lquido concentrado mientras vapor se condensa y se deshecha.

Destilacin de agua

Introduccin

Diferencias entre procesos

Propiedades fsicas y qumicas afectan el tipo de evaporador, presin y temperaturaCaractersticas del lquidoConcentracin de lquidoSolubilidad

Sensibilidad trmica de materialesFormacin de espumasFormacin de costras

Presin y temperaturaPropiedadesTipos de equipos de evaporacinEvaporadores de pelcula agitada

Evaporadores de tubos largos verticales

Flujo ascendente (pelcula ascendente)Flujo descendente (pelcula descendente)Circulacin forzada

Evaporadores con un paso a travs Con un solo paso:Liquido de alimentacin pasa una sola ves, desprende vapor y sale de la unidad como disolucin concentrada.Toda la evaporacin en un solo pasoRelacin de evaporacin : alimentacin limitadaMateriales sensibles al calorPuede enfriarse rpidamente

Evaporadores con circulacinMasa de lquido dentro del equipoAlimentacin se mezcla con la masa de lquido y despus pasa a travs de los tubosUna parte de la evaporacin totalDensidad, viscosidad y temperatura de ebullicin, prximas al valor mximoNo adecuados para lquidos sensibles al calorElevado intervalo de concentraciones

Hierve el lquidoCondensacin de vapor de agua en una chaqueta o en serpentines en el lquido.A fuego directoEconmicos y de evaporacin simplePaletas o raspadores para agitacin

Marmita abierta o artesa

Evaporadores de tubos largos con flujo ascendenteVelocidad lineal y de transmisin aumenta con burbujas12 a 32 ft longitudLquido asciende por interior de tubosUnidad de circulacinLquidos que forman espuma

Altamente sensibles al calorEntra parte superior y desciende por el interior de los tubos calentado con vaporTubos de 2 a 10 pulg.Vapor arrastrado hacia abajo con lquido y sale al fondoLquidos viscososProductos sensibles

Evaporadores de pelcula descendente

Bomba centrfuga impulsa lquido 6 a 18 ft/S.Calienta cuando disminuye la carga hidrosttica Placa deflectoraDos pasosU elevado con lquidos poco viscososTiempo de residencia corto

Evaporadores de circulacin forzadaAgitacin mecnica de la pelcula del lquidoUn solo tubo con un agitador internoPelcula altamente turbulentaMateriales muy viscososAlto costo y capacidad bajaEvaporador de pelcula agitada

Sensibles al calorPartculas finas suspendidas en solucinCrecimiento bacteriano, limpieza fcilElevacin del punto de ebullicin muy baja al concentrarseEvaporacin al vacoBajo tiempo de retencin

Evaporacin de materiales biolgicos

Capacidad : Nmero de libras vaporizadas por libra de vapor vivo que entra en la unidadEvaporador simple efecto menor a la unidadMltiple efecto mayorConsumo de vapor, en libras por hora, que es igual a la capacidad dividida por la economaFuncionamiento de evaporadores tubulares

Velocidad de transmisin de calor (q)

Alimentacin a igual temperatura= todo el calor es utilizado y la capacidad es proporcional a qAlimentacin fra, reduce la capacidad para un valor dado de q, no esta disponible para evaporacinMayor a la temperatura de ebullicin en el espacio de vapor, alimentacin se evapora espontneamente, evaporacin flash

Capacidad de un evaporador

DisolucinCada real de temperatura:Diferencia de presin entre cmara de vapor y el espacio de vaporAltura del lquido sobre la superficie de calefaccinVelocidad del lquidoFriccin aumenta presin efectiva lquidoTemp. ebullicin de tablas de vapor de aguaTemperatura de ebullicin:El ascenso del punto de ebullicinCarga del lquido

Elevacin del punto de ebullicin

16 Elevacin del punto de ebullicin y regla de Dhring

Coeficientes de transmisin de calor

Coeficientes de transmisin de calorGrficas de entalpa y concentracin de soluciones

Capacidad de un evaporador de efecto simple

Calor latente

Balance total

Balance con respecto al soluto (slidos)Balance de calor y materia para evaporadores

Calor en la alimentacin+ calor en el vapor de agua= calor en el lquido concentrado + calor en el vapor de agua condensadorBalance de calor y materia para evaporadores

Ejemplo Evaporador efecto simple

Costo de vapor de agua importanteCada efecto acta como uno simplePresin, temperaturas y velocidades constantesModificar concentracin del efecto final, variar velocidadMtodo de clculo para evaporadores de efecto mltiple

Capacidad de los evaporadores de efecto mltipleSumando valores de q de cada evaporador Agua, medio de calentamiento a T1 P1Condensa en 2do efecto a T2 P2Transferir calor del vapor que se condensa al lquido en ebullicin, P2 menor a P1Variar velocidad para modificar concentracin

Cadas de temperatura y capacidad de los evaporadores

Cadas de temperatura en los 3 evaporadores

Cadas de temperatura son inversamente proporcionales a los valores de U, estableciendo T, cuando no hay elevacin del punto de ebullicinMisma rea en todos los equipos

Cadas de temperatura y capacidad de los evaporadores

Problema de evaporadores efecto mltiple