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