Что такое лабораторная выпарная установка
Лабораторная выпарная установка — это компактный технологический комплекс периодического действия, предназначенный для щадящего концентрирования жидких сред путём удаления растворителя в условиях пониженного давления. В современном контексте такое оборудование выходит далеко за рамки простого упаривания: оно служит
Ключевое отличие лабораторной установки от промышленного аналога — малый рабочий объём (как правило, от 16 до 50 л) при сохранении всех функциональных возможностей крупнотоннажного аппарата. Это позволяет работать с небольшими партиями дорогостоящего сырья и получать воспроизводимые результаты, которые впоследствии масштабируются на промышленные линии. Именно поэтому лабораторные вакуумно-выпарные установки (ВВУ) востребованы в научно-исследовательских институтах, университетских кафедрах пищевых технологий, фармацевтических лабораториях и на опытных производствах.
Конструктивно лабораторная ВВУ представляет собой герметичную ёмкость из нержавеющей стали с теплообменной рубашкой, перемешивающим устройством, теплообменником-конденсатором, конденсатосборником и вакуумным насосом. Все элементы смонтированы на единой платформе, что обеспечивает мобильность и удобство размещения в лабораторном пространстве.
Рисунок - Вакуумный испаритель лабораторный
Принцип работы вакуумно-выпарной установки
Процесс вакуумного выпаривания основан на фундаментальном физическом законе: при снижении давления над жидкостью температура её кипения понижается. Если при атмосферном давлении вода закипает при 100 °C, то при остаточном давлении 33 мБара температура кипения падает примерно до 25–30 °C. Это позволяет удалять влагу из термочувствительных продуктов, сохраняя витамины, ферменты, биологически активные вещества и нативные органолептические свойства.
Последовательность технологических операций при работе на лабораторной ВВУ можно представить в виде следующей схемы:
|
1 |
Загрузка исходного продукта в выпарной аппарат через верхний люк или с помощью подтягивания вакуумом |
|
2 |
Герметизация аппарата, включение вакуумного насоса и создание разрежения до 33 мБар |
|
3 |
Включение нагрева теплообменной рубашки (ТЭН) и перемешивающего устройства |
|
4 |
Кипение продукта при пониженной температуре, образование вторичного пара |
|
5 |
Конденсация вторичного пара в теплообменнике-конденсаторе |
|
6 |
Сбор конденсата в конденсатосборник, слив готового концентрата |
Благодаря скребковому перемешивающему устройству продукт равномерно прогревается по всему объёму, исключается локальный перегрев и пригорание. Это особенно важно при работе с высоковязкими пищевыми системами: джемами, пастами, пюре, сгущённым молоком, растительными экстрактами, соками и т.д.
Области применения в научно-исследовательских организациях
Современные лабораторные ВВУ находят применение в широком спектре научно-прикладных задач. В первую очередь, это пищевая наука и биотехнология, где установки используются для отработки режимов концентрирования молочных, плодоовощных, мясных и рыбных продуктов. Научные центры, занимающиеся разработкой функционального и специализированного питания, применяют вакуумное выпаривание для создания обогащённых концентратов с максимальной сохранностью микронутриентов.
Среди типичных направлений использования лабораторных выпарных установок в НИИ и университетах можно выделить:
- разработка технологий производства сгущённых молочных продуктов, детского и диетического питания;
- исследование влияния вакуумного концентрирования на органолептические, физико-химические и структурно-механические свойства пищевых систем;
- создание опытных партий фруктовых и овощных концентратов, паст, джемов, конфитюров;
- моделирование промышленных процессов выпаривания для масштабирования на крупнотоннажное оборудование;
- фармацевтические исследования: концентрирование экстрактов лекарственных растений с сохранением биологически активных компонентов;
- экологические задачи: упаривание промывных вод, концентрирование растворов электролитов, утилизация обратноосмотического концентрата;
- учебный процесс: демонстрация принципов тепло- и массообмена студентам инженерных и технологических специальностей.
Таким образом, лабораторная вакуум-выпарная установка является универсальным инструментом на стыке фундаментальной науки и прикладных разработок, обеспечивая переход от идеи к технологии и от лабораторного образца к промышленному продукту.
Технические характеристики ВВУ-8-Э
Модель ВВУ-8-Э — оптимальное решение для лабораторий, которым требуется компактная установка с полным набором функций промышленного аппарата. Ниже приведены основные технические параметры:
|
Параметр |
Значение |
|
Тип действия |
Периодический |
|
Рабочий объём |
8 л |
|
Геометрический объём |
16 л |
|
Производительность по выпаренной влаге (по воде) |
до 4,5 л/ч |
|
Потребляемая мощность |
4 кВт |
|
Установленная мощность ТЭН |
3 кВт |
|
Максимальное разрежение |
33 мБар |
|
Давление в теплообменной рубашке |
до 0,3 МПа |
|
Объём конденсатосборника |
8 л |
|
Частота вращения мешалки |
18 об/мин |
|
Материал корпуса |
AISI 304 |
|
Материал внутренней колбы |
AISI 316L |
|
Материал уплотнений |
EPDM, силикон |
|
Расход воды для конденсации (10 °C / 20 °C) |
60 / 90 л/ч |
|
Патрубок слива продукта |
DN25 |
|
Диоптр смотровой |
DN80 |
Рабочий объём 8 л оптимален для проведения серийных экспериментов с минимальным расходом сырья. За 1 цикл можно получить достаточное количество концентрата для полного комплекса лабораторных испытаний: определения массовой доли сухих веществ, вязкости, плотности, кислотности и органолептической оценки.
Конструктивные особенности и материалы
Выбор конструкционных материалов — критически важный фактор при проектировании лабораторного оборудования для работы с пищевыми средами. В установке ВВУ-8-Э применена двухуровневая система материального исполнения.
Внутренняя колба, непосредственно контактирующая с продуктом, выполнена из стали AISI 316L — аустенитной нержавеющей стали с пониженным содержанием углерода и добавлением молибдена. Такой выбор обусловлен необходимостью обеспечить устойчивость к коррозии в кислых средах, характерных для фруктовых, овощных, молочнокислых продуктов. Остальные конструктивные элементы изготовлены из стали AISI 304, которая обеспечивает достаточную коррозионную стойкость при контакте с теплоносителем и окружающей средой.
|
Характеристика |
AISI 304 |
AISI 316L |
|
Содержание хрома, % |
18–20 |
16–18 |
|
Содержание никеля, % |
8–10,5 |
10–14 |
|
Содержание молибдена, % |
— |
2–3 |
|
Стойкость к кислым средам |
Средняя |
Высокая |
|
Применение в ВВУ |
Корпус, рубашка, рама |
Внутренняя колба (продуктовая зона) |
Уплотнительные элементы выполнены из EPDM (этиленпропилендиеновый каучук) и силикона. Оба материала допущены к контакту с пищевыми продуктами, обладают высокой термостойкостью и химической инертностью. Перемешивающее устройство серповидного типа оснащено фторопластовыми скребками, которые предотвращают налипание продукта на стенки колбы. Опционально возможна установка скребков из материала ZEDEX — высокопрочного полимера с увеличенным ресурсом при работе с абразивными средами.
Автоматизация и управление процессом выпаривания
Современные требования к лабораторному оборудованию предполагают высокий уровень автоматизации, обеспечивающий повторяемость экспериментов и минимизацию влияния человеческого фактора. Установка ВВУ-8-Э комплектуется шкафом управления на программируемом логическом контроллере (PLC) с сенсорной панелью оператора.
Система автоматизации реализует следующие функции:
- автоматическое поддержание заданного уровня разрежения в выпарном аппарате;
- задание и поддержание заданной температуры продукта с точностью регулирования по обратной связи от датчика;
- управление перемешивающим устройством: включение, выключение, регулировка частоты вращения;
- электронный вакуумметр (преобразователь давления) для точного измерения и отображения уровня разрежения;
- программирование рецептов: возможность сохранения и воспроизведения технологических режимов для различных продуктов.
Наличие рецептурного модуля особенно ценно для научных организаций, где проводятся многофакторные эксперименты. Исследователь задаёт параметры однократно, и контроллер точно воспроизводит их от опыта к опыту, что исключает субъективные погрешности и повышает достоверность результатов.
Преимущества лабораторных ВВУ для масштабирования технологий
Одна из ключевых задач, стоящих перед пищевыми и фармацевтическими НИИ, — перенос лабораторных разработок на промышленный уровень. Лабораторная вакуум-выпарная установка выполняет роль связующего звена между лабораторной пробиркой и промышленным цехом. Работая на малых объёмах, исследователь определяет оптимальные значения технологических параметров: температуру, давление, продолжительность процесса, скорость перемешивания. Эти данные затем используются при проектировании промышленных аппаратов.
|
Параметр |
Лабораторная ВВУ |
Промышленный аппарат |
|
Рабочий объём |
5–50 л |
100–5000 л и более |
|
Производительность по влаге |
до 4,5–36 л/ч |
100–2000 л/ч |
|
Назначение |
Исследования, опытные партии |
Серийное производство |
|
Управление |
PLC с рецептурным модулем |
АСУ ТП, SCADA |
|
Стоимость эксперимента |
Минимальная (малый расход сырья) |
Высокая |
|
Гибкость настроек |
Максимальная |
Ограничена регламентом |
Корректно проведённый лабораторный этап позволяет снизить затраты на пусконаладочные работы промышленной линии, сократить время выхода нового продукта на рынок и минимизировать количество бракованных партий. Именно поэтому ведущие научные центры в области пищевых систем рассматривают лабораторную ВВУ как обязательный элемент экспериментальной базы.
Модельный ряд лабораторных вакуум-выпарных установок
Производство предлагает несколько типоразмеров лабораторных и опытно-промышленных ВВУ, что позволяет подобрать оборудование под конкретные задачи заказчика:
|
Модель |
Рабочий объём, л |
Геометрич. объём, л |
Произв. по влаге, л/ч |
Мощность ТЭН, кВт |
|
ВВУ-5-Э |
5 |
10 |
до 3 |
2 |
|
ВВУ-8-Э |
8 |
16 |
до 4,5 |
3 |
|
ВВУ-15-Э |
15 |
30 |
до 8 |
6 |
|
ВВУ-25-Э |
25 |
50 |
до 15 |
9 |
|
ВВУ-50-Э |
50 |
100 |
до 36 |
19,5 |
Все модели выпускаются с электрическим нагревом и комплектуются шкафом управления. Для установок объёмом от 25 л возможно исполнение с паровым обогревом теплообменной рубашки — при наличии парогенератора на объекте заказчика.
Комплектация и условия поставки
Стандартная комплектация установки ВВУ-8-Э включает всё необходимое для немедленного ввода в эксплуатацию:
- вакуум-выпарной аппарат с теплообменной рубашкой, смотровым диоптром DN80, подсветкой и патрубками подключения;
- электронный вакуумметр (преобразователь давления) для непрерывного контроля разрежения;
- шкаф управления на PLC-контроллере с сенсорной панелью и рецептурным модулем;
- теплообменник-конденсатор для охлаждения вторичных паров;
- вакуумный водокольцевой насос;
- общая платформа с регулируемыми опорами для выравнивания по уровню;
- комплект технической документации: паспорт, сборочный чертёж, декларация о соответствии.
Срок изготовления составляет 75 рабочих дней с момента подписания договора. В стоимость включены упаковка и погрузка оборудования на складе производителя в г. Барнауле. Гарантийный срок — 12 месяцев с момента ввода в эксплуатацию. По запросу возможна пусконаладка и обучение персонала заказчика на месте.
Области повышенного научного интереса
В последние годы наблюдается устойчивый рост спроса на лабораторные выпарные установки со стороны научных организаций, работающих в нескольких перспективных направлениях.
Первое — технологии функционального питания. Российские НИИ активно разрабатывают рецептуры продуктов, обогащённых витаминами, пробиотиками, пищевыми волокнами. Вакуумное концентрирование при низких температурах позволяет вводить термолабильные добавки до этапа выпаривания и сохранять их в готовом концентрате, что невозможно при выпарке под атмосферным давлением.
Второе — переработка вторичного сырья. Безотходные технологии предполагают максимальное извлечение полезных компонентов из побочных продуктов: молочной сыворотки, жома, мезги, пивной дробины. Лабораторная ВВУ позволяет отработать режимы концентрирования таких сложных систем до создания технологического регламента.
Третье — фармацевтическая отрасль. Получение концентрированных экстрактов из лекарственного растительного сырья требует бережного удаления растворителя, что идеально реализуется на вакуум-выпарной установке. Глубина вакуума 33 мБар обеспечивает кипение этанольных и водно-спиртовых растворов при температурах, не повреждающих действующие вещества.
Требования к размещению и подключению
Лабораторная ВВУ-8-Э не предъявляет чрезмерных требований к инженерной инфраструктуре помещения. Для успешного подключения и работы необходимы:
|
Ресурс |
Требование |
|
Электропитание |
380 В, 3 фазы, 4 кВт |
|
Водоснабжение (хладоноситель) |
G1/2", расход 60–90 л/ч в зависимости от температуры |
|
Канализация |
Для отвода конденсата и отработанного хладоносителя |
|
Площадь размещения |
От 2 м² (установка на единой платформе) |
|
Вентиляция |
Общеобменная, рекомендуется вытяжной зонт |
Компактные габариты и единая платформа с регулируемыми опорами позволяют разместить установку в стандартном лабораторном помещении без фундамента. Подключение к инженерным сетям выполняется стандартными резьбовыми соединениями G1/2".
Почему стоит заказать лабораторную ВВУ у нас
Компания производит вакуум-выпарные установки полного цикла: от проектирования до ввода в эксплуатацию. Каждая единица оборудования изготавливается под конкретного заказчика с учётом специфики его задач. Вот основные аргументы в пользу сотрудничества:
- собственное производство в России — независимость от импортных поставок и валютных колебаний;
- продуктовая зона из AISI 316L — максимальная коррозионная стойкость и соответствие санитарным нормам;
- PLC-управление с рецептурным модулем — воспроизводимость экспериментов и простота эксплуатации;
- гибкость конфигурации: выбор объёма, типа скребков (фторопласт или ZEDEX), способа нагрева;
- пробная выпарка продукта заказчика на стенде производителя до покупки — возможность убедиться в результате;
- полный комплект документации: паспорт, сборочный чертёж, декларация о соответствии;
- гарантия 12 месяцев и сервисная поддержка на весь срок эксплуатации.
Для расчёта стоимости, получения коммерческого предложения или записи на пробную выпарку свяжитесь с нами через форму обратной связи на сайте sushilka22.ru или по телефону. Наши специалисты помогут подобрать оптимальную конфигурацию оборудования под ваши исследовательские задачи.