Miért a törölt filmes párologtató (WFE) az ideális választás?

Mi az a törölt filmes bepárló?

A törölt filmes bepárló (WFE), más néven vékonyréteg-bepárló, egy olyan desztillálóberendezés, amely egy vékony, forgó folyadékfilmet hoz létre egy fűtött felületen, hogy gyorsan elpárologtassa az illékony komponenseket a keverékből, még hőérzékeny, viszkózus vagy szennyeződést okozó termékek esetén is. A fő előnyök közé tartozik a rövid tartózkodási idő, a hatékony hőátadáshoz szükséges felület maximalizálása és a termikus degradáció minimalizálása. A WFE-ket széles körben használják olyan iparágakban, mint a gyógyszeripar, a vegyipar és az élelmiszer-feldolgozás, értékes komponensek tisztítására és kinyerésére.

Törölt filmbepárló alkalmazása kollagénkoncentrációs folyamatban

Követelmény: 1,2%~1,5%-os kollagénoldatot 7%~9%-os töménységűre kell sűríteni, 200 kg/óra kezelési kapacitással.

Az anyag hőérzékeny, és a koncentrálási folyamatot 30°C alatt kell szabályozni. A viszkozitás a koncentrálás előtt és után közel van a vízéhez. A koncentrálást elsősorban a víz egy részének elpárologtatásával érik el, hogy növeljék a kollagénkoncentrációt.

Miért a törölt filmes párologtató (WFE) az ideális választás?

A Wiped Film Evaporator kivételesen jól alkalmazható az Ön által leírt kollagénkoncentrációs folyamathoz. Előnyei különösen az anyag tulajdonságaira (hőérzékeny, alacsony hőmérséklet, alacsony viszkozitás) vonatkoznak:

1. Kiváló hőátadási hatékonyság és rövid tartózkodási idő:

A WFE rotorlapátokat használ az anyag nagyon vékony, egyenletes folyadékfilmmé (jellemzően 0,5-1,0 mm) való eloszlatására a fűtőfalon, a párolgási felületen.

Az anyag tartózkodási ideje a párologtatóban rendkívül rövid, jellemzően csak másodpercektől néhány tíz másodpercig tart**. Ez tökéletesen elkerüli a denaturálódás, a lebomlás vagy a bioaktivitás elvesztésének kockázatát, amellyel a kollagén hosszabb melegítés során szembesülhet.

2. Alacsony hőmérsékletű párologtatási képesség:

A párolgási hőmérséklet a rendszer nagyon alacsony abszolút nyomása által létrehozott vákuumszinttől függ. A 30°C alatti párolgás eléréséhez a rendszer abszolút nyomását csak körülbelül 4,3 kPa-ra (körülbelül 32,5 Hgmm) vagy alacsonyabb értékre kell szabályozni (mivel a víz telített gőznyomása ezen a hőmérsékleten körülbelül 4,25 kPa). A WFE képes elérni és fenntartani ezt a magas vákuumszintet, biztosítva, hogy a párolgás a beállított alacsony hőmérsékleten történjen.

3. Viszkozitásváltozások kezelésének képessége:

Bár említette, hogy a viszkozitás a koncentráció előtt és után is közel van a vízéhez, a 9%-os koncentráció közelében kissé emelkedhet. A WFE kaparórendszere folyamatosan keveri és megújítja a folyékony filmet, hatékonyan megakadályozva az anyag eltömődését vagy lerakódását a hőátadó felületen, és biztosítva a stabil áramlást és párolgást még a nagyobb viszkozitású anyagok esetében is. Ez kulcsfontosságú a folyamatos és stabil termelés garantálásához.

4. Magas koncentrációs arány:

Egyetlen menetben magas koncentrációs arány érhető el. Az 1,2%-ról 9%-ra való koncentrációs tényező 9 / 1,2 = 7,5-szeres. Ez egy vízforgató szennyvíztisztító (WFE) esetében teljes mértékben elérhető. A szükséges vízpárolgási sebesség is jelentős, ami kiemeli a WFE magas hatásfokát.

Fő folyamatparaméterek tervezése és számítása (az Ön igényei alapján)

1. Anyagmérleg és párolgási sebesség:

Átfolyási sebesség (F): 200 kg/h

Takarmánykoncentráció (Xf): Az átlagos érték 1,35%

Termékkoncentráció (Xp): Átlagos érték 8%

Legyen a termék áramlási sebessége P kg/h, az elpárolgott víz sebessége pedig V kg/h.

Teljes anyagmérleg: `F = P + V` => `200 = P + V`

Oldott anyag (kollagén) egyensúly: `F Xf = P Xp` => `200 0,0135 = P 0,08`

Megoldás: `P = (200 0,0135) / 0,08 = 33,75 kg/h`

Akkor: `V = 200 - 33,75 = 166,25 kg/h

Következtetés: Körülbelül 166,25 kg/h vizet kell elpárologtatni.

2. Hőmérséklet és vákuumszint beállítása:

Célzott párolgási hőmérséklet ≤ 30°C

Megfelelő abszolút nyomás: A gőztáblázatok alapján a víz telített gőznyomása 30°C-on 4,246 kPa (kb. 31,9 Hgmm).

Rendszer tervezési nyomása: Annak érdekében, hogy a párolgás 30°C-on vagy akár alacsonyabb hőmérsékleten is bekövetkezzen, a rendszer üzemi abszolút nyomásának valamivel 4,25 kPa alatt kell lennie. A tervezési célérték általában 3,0 - 4,0 kPa (kb. 22,5 - 30 Hgmm) abszolút nyomásra van beállítva. Ehhez nagy teljesítményű vákuumrendszerre van szükség (pl. mechanikus szivattyú + Roots-szivattyú kombináció, vagy hidegcsapda + gőzejektor szivattyú).

3. Fűtőközeg kiválasztása:

A párolgási hőmérséklet körülbelül 30°C, így a szükséges fűtőközeg hőmérsékletnek nem kell nagyon magasnak lennie, csak akkora hőmérsékletkülönbségnek (ΔT) kell lennie, hogy elősegítse a hőátadást. A túlzott ΔT lokális túlmelegedést okozhat.

Ajánlott közeg: 30-40°C-os meleg víz. Ez jellemzően egy keringtetővíz-rendszert használhat, amely a víz hőmérsékletét lemezes hőcserélőn keresztül szabályozza, hűtőtoronyból származó vízzel. Gőz vagy magas hőmérsékletű hőolaj használata szigorúan tilos.

Berendezésválasztás és rendszerkonfigurációs javaslatok

1. Párologtató méretének becslése:

A 166 kg/h párolgási sebesség kicsi vagy közepes méretű egy WFE esetében.

A hőátadási együttható (K) általában viszonylag magas alacsony viszkozitású, nagy vákuumú körülmények között. Tegyük fel, hogy K=2000 W/m²·K (egy viszonylag konzervatív becslés).

A szükséges hőátadási felület (A) nagyjából az `A = Q / (K ΔT)` képlettel becsülhető meg, ahol Q a hőterhelés, ΔT pedig a fűtőközeg és a termék párolgási hőmérséklete közötti hőmérsékletkülönbség (pl. vegyünk 10°C-ot).

Ez egy összetett számítás, amely pontos hőterhelés-számítást igényel. A berendezésgyártók általában professzionális számításokat végeznek a párolgási sebesség, a forráspont-emelkedés stb. alapján.

Tapasztalati becslés: Ilyen üzemi körülmények között egy körülbelül 0,5-1,5 négyzetméter hőátadó felületű , kereskedelmi forgalomban kapható filmbepárló alkalmas lehet. A végleges méretet a berendezés szállítójának kell pontos folyamatszámítással megerősítenie.

2. Főbb rendszerelemek:

Előmelegítő: Bár alacsony hőmérsékletre van szükség, továbbra is ajánlott a betáplált közeget üzemi hőmérsékletre (pl. 28-29°C) előmelegíteni a fő párologtató test hőterhelésének csökkentése és a hatékonyság javítása érdekében. **Lemezes hőcserélőt kell használni, meleg vízzel hőforrásként.

Párologtató fő teste:** Ajánlott anyag: 316L rozsdamentes acél** a tisztaság és a korrózióállóság biztosítása érdekében. A kaparólapát kialakításának alkalmasnak kell lennie alacsony viszkozitású folyadékokhoz.

Kondenzátor: Lemezes vagy cső alakú kondenzátorral a párolgott vízgőzt teljesen lecsaphatjuk hűtött víz (vagy hűtővíz) segítségével. A kondenzátor hatékonysága közvetlenül befolyásolja a rendszer vákuumát.

Vákuumrendszer: Ez a rendszer egyik lényege. A szükséges nagy vákuum energiahatékony körülmények között történő eléréséhez és fenntartásához „folyadékgyűrűs szivattyú + Roots szivattyú” kombinációja, vagy „hideg csapda + szárazcsavaros vákuumszivattyú” kombinációja ajánlott.

Vezérlőrendszer: Fel kell szerelni egy fejlett PLC vagy DCS rendszerrel az áramlási sebesség, a fűtőközeg hőmérséklete és a rendszer vákuumszintje (azaz a párolgási hőmérséklet) összekapcsolt automatikus vezérléséhez, biztosítva a stabil folyamatparamétereket és védve a hőérzékeny anyagot.

Rövid folyamatleírás

1. Az 1,2%-1,5%-os kollagéntartalmú alapanyagot egy adagolótartályban tárolják.

2. Az alapanyagot egy adagolószivattyú szállítja egy lemezes előmelegítőbe, ahol körülbelül 28-29°C-ra melegszik fel.

3. Az előmelegített folyadék a párologtató tetején keresztül jut be.

4. A párologtató belsejében a forgó kaparókések rendkívül vékony filmréteggé osztják szét az anyagot, és a víz 30°C alatt gyorsan elpárolog nagy vákuum alatt.

5. A tömény kollagénoldatot (7%-9%) folyamatosan üríti egy szivattyú az alján.

6. A keletkezett vízgőz felemelkedik a párologtató tetejére, és belép a kondenzátorba, ahol teljesen lecsapódik.

7. A kondenzvizet (desztillált vizet) egy kondenzvíz-szivattyú üríti ki, majd visszanyerhető és újra felhasználható.

8. A vákuumrendszer folyamatosan eltávolítja a nem kondenzálódó gázokat a rendszerből, fenntartva a nagy vákuumkörnyezetet.

Összefoglalás

200 kg/h mennyiségű kollagénoldat ~1,35%-ról ~8%-ra történő koncentrálásához 30°C alatti hőmérsékleten a Wiped Film Evaporator jelenleg a legmegbízhatóbb és legideálisabb technológiai választás. Tökéletesen megfelel a hőérzékenység, az alacsony hőmérséklet és a nagy hatékonyság iránti összes követelménynek.

Következő lépések:

Adja meg a fenti paramétereket és követelményeket professzionális , fóliás párologtató gyártóknak (kiváló hazai vagy nemzetközi beszállítóknak). Ők precíz folyamatszámításokat tudnak végezni, és részletes műszaki ajánlatot, berendezésárajánlatot és specifikációkat tudnak adni Önnek.