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Silvana Cavella » 20.Concentrazione per evaporazione: Principi teorici


Concentrazione dei prodotti alimentari

Differenti tecnologie di concentrazione

  • L’operazione di concentrazione consiste nell’allontanamento di acqua da soluzioni o dispersioni per ottenere prodotti concentrati, con contenuto di acqua superiore a 20%.
  • Gli obiettivi della concentrazione possono essere svariati.
  • Diverse sono le tecnologie per realizzare la concentrazione: evaporazione; osmosi inversa, crioconcentrazione; ultrafiltrazione; dialisi; elettrodialisi.
  • Argomento di questa lezione sarà la concentrazione per evaporazione.

Concentrazione per evaporazione

Principi teorici

  • L’evaporazione è una tecnica di concentrazione mediante la quale il prodotto da concentrare viene portato a ebollizione e l’acqua è allontanata sotto forma di vapore.
  • Generalmente, l’evaporazione è condotta a bassa pressione per ridurre la temperatura di ebollizione.
  • L’evaporazione coinvolge simultaneamente un trasporto di calore e di materia.
  • Un evaporatore consiste principalmente di uno scambiatore di calore e una camera di evaporazione.

Dimensionamento e performance di un evaporatore a singolo effetto

Definizione delle variabili di progetto

  • L’analisi di un evaporatore consente di fare calcoli sia di progetto che di valutazione delle sue performance.
  • Ad un evaporatore sono alimentati il prodotto da concentrare e vapore, che condensando cede il suo calore latente, da esso escono il concentrato, la condensa, l’evaporato.
  • Le variabili di progetto sono portata, temperatura e composizione di ciascuna corrente, inoltre, la pressione di esercizio dell’evaporatore e l’area dello scambiatore di calore.

Dimensionamento e performance di un evaporatore a singolo effetto

Equazioni di progetto

Tenendo conto che l’evaporazione comporta trasporto di calore e di materia si possono scrivere due bilanci di materia , un bilancio entalpico e l’equazione degli scambiatori di calore. Si ricordi che lo scambio di calore avviene tra vapore che condensa e prodotto che è in ebollizione. La presenza dei soluti determina un innalzamento del punto ebullioscopio che può essere determinato utilizzando opportune formule o grafici.

Considerazioni conclusive

Dimensionamento e performance di un evaporatore a singolo effetto

  • Delle n variabili sopra citate bisogna fissarne (n-4), che rappresentano i gradi di libertà, mentre le rimanenti quattro sono calcolate.
  • Le performance di un evaporatore sono valutate mediante un coefficiente di efficienza.
  • L’efficienza di un evaporatore diminuisce nel tempo a causa di un alto fattore di sporcamente dei tubi.

Prossima lezione

Presentazione e risoluzione di problemi relativi alla concentrazione per evaporazione

  • Il calcolo dell’efficienza di un evaporatore a singolo effetto
  • Il dimensionamento di un evaporatore a singolo effetto
  • Il calcolo della portata di alimentazione ad un evaporatore a singolo effetto

Le lezioni del Corso

I materiali di supporto della lezione

La concentrazione

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