Thiết Bị Cô Đặc Chân Không: Phân Loại, Cấu Tạo Và Ứng Dụng

Thiết bị cô đặc chân không là một trong những thành phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là sản xuất thực phẩm và hóa chất. Các thiết bị này đem lại hiệu quả cho sản xuất, tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. Cùng tìm hiểu các thông tin phân loại, đặc điểm, cấu tạo của thiết bị này qua bài viết sau.

1. Thiết bị cô đặc chân không là gì?

Thiết bị cô đặc chân không là thiết bị được sử dụng cho phương pháp cô đặc bằng chân không: để tạo chân không, sử dụng áp suất chân không vào việc giảm nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc. Với áp suất chân không, thấp hơn áp suất khí quyển, dung dịch cần cô đặc phải có nhiệt độ sôi dưới 100 độ C.

Nhiệt độ sôi của dung dịch thấp sẽ giảm tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh so với khi cô đặc ở áp suất thông thường. Quá trình này giúp dung dịch giữ được chất lượng, không bị biến chất ở nhiệt độ cao.

Một hệ thống máy cô đặc chân không

2. Phân loại thiết bị cô đặc trong chân không

Thiết bị cô đặc được phân chia thành các loại khác nhau theo nhiều tiêu chí.

2.1. Theo cấu tạo thiết bị

Thiết bị cô đặc chân không 1 nồi: 

Thiết bị này có thể hoạt động theo cả 2 phương thức: gián đoạn hay liên tục. Phương pháp liên tục thường dùng cho các dung dịch có nồng độ và độ nhớt từ thấp đến tương đối thấp. Thiết bị một nồi gián đoạn thì sử dụng khi dung dịch có nồng độ cao như keo, paste, sệt…

Thiết bị cô đặc nhiều nồi:

Sử dụng thiết bị cô đặc nhiều nồi có thể tiết kiệm hơn so với loại 1 nồi. Hơi thứ có thể tạo nhiệt đốt cho nồi tiếp theo. Tuy nhiên số lượng nồi cũng không nên quá lớn vì có thể làm giảm hiệu quả. Thiết bị cô đặc chân không 3 nồi loại sử dụng tương đối phổ biến hiện nay.

Nồi cô đặc chân không 1 nồi

2.2. Theo phương pháp tiến hành quá trình cô đặc

Chúng được phân chia thành hệ thống cô đặc liên tục và hệ thống cô đặc gián đoạn. Dạng hệ thống liên tục có hiệu quả hơn so với gián đoạn.

3. Cấu tạo thiết bị cô đặc chân không

Để hệ thống cô đặc chân đem lại hiệu quả, chúng cần có thành phần quan trọng sau:

• Khoang đun nóng nguyên liệu
• Khoang chứa hơi
• Khoang nước ngưng

Cấu tạo của thiết bị cô đặc bao gồm các bộ phận: 

– Nồi cô đặc chân không: tùy vào sản lượng sản xuất mà dung tích nồi thay đổi. Kết cấu của từng hệ thống sẽ có 1 nồi hay nhiều nồi cô đặc.

– Motor khuấy

– Máy bơm hút chân không

– Bình chân không

– Bộ giải nhiệt ngưng tụ

– Bình chứa nước ngưng tụ

– Tháp nguội nước

– Bơm ly tâm

– Bể nguyên liệu.

Dưới đây là hình ảnh các bộ phận cấu tạo thiết bị cô đặc chân không 1 nồi:

Cấu tạo hệ thống sử dụng thiết bị cô đặc chân không 1 nồi

>> Xem thêm: Ứng dụng chưng cất chân không công nghiệp

4. Cơ chế vận hành của công nghệ cô đặc trong chân không

Nhiệt, chân không và lực ly tâm là 3 yếu tố cần thiết cho thiết bị cô đặc chân không vận hành. Chúng tạo nên tác dụng làm bay hơi nước, làm khô, tinh chế và cô đặc các sản phẩm trong thời gian nhanh chóng.

Mô tả cơ chế

Hệ thống máy bơm hút chân không hoạt động, hút loại bỏ không khí trong nồi cô, tạo môi trường chân không trong nồi cô đặc. Áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc. Dung dịch nhanh sôi và loại bỏ hơi nước nhanh chóng.

Trong quá trình đó, motor khuấy tạo lực ly tâm bổ sung nhằm ngăn va đập và thay đổi mức chất lỏng trong nồi chưng cất. Bên cạnh đó, lực ly tâm giúp làm tăng bề mặt bay hơi.

Quá trình làm việc, dòng khí và hơi nước được bơm chân không đưa ra ngoài nồi cô đặc. Chúng được giải nhiệt và ngưng tụ để đảm bảo an toàn cho bơm, đồng thời loại bỏ nhanh hơi nước thoát ra ngoài.

Có thể tóm tắt, nguyên lý máy cô đặc chân không là tạo một môi trường chân không để làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc. Từ đó giúp tăng nồng độ dung dịch, giữ được chất lượng và đảm bảo dung dịch không bị biến chất do nhiệt độ cao.

Nguyên lý máy cô đặc chân không dựa trên 3 yếu tố: nhiệt độ, chân không và lực ly tâm

Tại sao phải cô đặc ở áp suất chân không?

Khác với phương pháp làm bay hơi nước thông thường, cô đặc chân không được thực hiện ở áp suất thấp (áp suất chân không/gần chân không).

Trong môi trường này, nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc giảm đi. Đồng thời dung dịch không bị biến chất do nhiệt độ cao.

Bởi vậy, để đảm bảo quá trình cô đặc này đạt yêu cầu, có 2 tiêu chí quan trọng sau:

• Thực hiện với áp suất chân không
• Dung dịch cần cô đặc có nhiệt độ sôi thấp (dưới 100 độ C).

Có hai phương pháp hoạt động của thiết bị cô đặc chân không:

• Cô đặc bằng nhiệt: Dưới tác dụng của nhiệt, dung môi từ trạng thái lỏng sẽ chuyển thành hơi nước.
• Cô đặc lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ, dung môi kết tinh thành dạng rắn làm tăng nồng độ cho dung dịch.

4. Ứng dụng của các hệ thống cô đặc chân không

Cô đặc chân không được ứng dụng trong sản xuất nước hoa quả

Thiết bị cô đặc chân không giúp đảm bảo quy trình cô đặc chân không diễn ra hiệu quả. Chúng được ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau: công nghệ thực phẩm, công nghiệp hóa chất, y dược,…

Hệ thống cô đặc chân không dùng để cô đặc các sản phẩm: nước mắm, sữa tươi; các loại dung dịch, chất hóa học trong ngành thực phẩm và dược phẩm; cô đặc các loại nước ép trái cây, cà phê; nước sốt hay tương ớt;…..

Một số sản phẩm cô đặc trong ngành công nghiệp hóa học như: Muối NaCl, NaOH, muối vô cơ,…

5. Yêu cầu thiết bị của công nghệ cô đặc chân không

Hệ thống máy cô đặc chân không đòi hỏi các đặc điểm:

– Đảm bảo thanh trùng, an toàn và vệ sinh (đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm).

– Tốc độ nhanh, nhiệt độ bay hơi chân không thấp.

– Thiết kế và phụ kiện đáng tin cậy

– Hiệu suất của thiết bị ổn định, ít hư hỏng

– Dễ vận hành, theo dõi.

Máy cô đặc chân không trong ngành thực phẩm cần đảm bảo an toàn vệ sinh

Các hệ thống chân không đảm bảo yêu cầu sản phẩm: đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu; thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi; giữ nguyên dinh dưỡng.

6. Chi phí cho hệ thống thiết bị cô đặc

Trên thị trường hiện nay, các hệ thống máy cô đặc chân không có 2 dòng chính: nhập khẩu nguyên đai hoặc các công ty chế tạo trong nước sản xuất. Ngoài ra, cũng có rất đa dạng kết cấu (1 nổi, nhiều nồi) và đa dạng công suất của nồi cô đặc.

Do đó, thang giá cho các hệ thống này cũng khá đa dạng, từ loại rẻ 10-20 triệu đến các hệ thống công nghiệp hàng trăm triệu đồng. Để có được hệ thống máy cô đặc tối ưu nhất cho nhu cầu sử dụng, bạn nên liên hệ đến các đơn vị cung cấp để được tư vấn và báo giá chính xác hơn.

Trên đây là một số thông tin về thiết bị cô đặc chân không đang được sử dụng trong sản xuất. Hy vọng những thông tin này hữu ích cho bạn trong việc lựa chọn thiết bị cho sản xuất.