Évaporateur à flux descendant mp1053

MP1053

La concentration par Évaporation est un procédé d’élimination de l’eau par ébullition avec pour fluide caloporteur la vapeur (dite primaire) qui cède sa chaleur latente au produit à évaporer. La surface de la chauffe en contact avec le produit compartimente donc l’appareil en un évaporateur et un condenseur de vapeur.

Objectifs Pédagogiques :

Études des paramètres expérimentaux suivants :

  • Concentration continue d’une solution par Évaporation.
  • Influence des conditions opératoires.

Calculs :

  • Bilans thermiques
  • Bilans de matières
Description technique :

Un évaporateur fonctionne comme un échangeur de chaleur latente dont le transfert de chaleur interne à travers la couche du produit constitue l’étape limitante. Pour améliorer ses performances, on utilise l’évaporation sous vide pour deux raisons principales. Premièrement, à pression de vapeur de chauffage constante, le vide augmente l’écart de température entre la vapeur et le produit, ce qui accroît la capacité évaporatoire ou permet d’augmenter le nombre d’effets tout en réduisant la consommation de vapeur. Deuxièmement, le vide permet d’évaporer les solutions à plus basse température, ce qui limite les dénaturations thermiques. Ainsi, une évaporation performante doit concilier trois objectifs : une capacité évaporatoire élevée, une faible consommation énergétique spécifique et la préservation de la qualité du produit concentré.

Spécifications techniques :

Pilote dont tout le circuit procédé est en inox 304L sauf les recettes qui sont en verre borosilicaté.

Alimentation par pompe péristaltique : débit 10 à 40 L/h

Capacité évaporatoire : 11 kg/h

Viscosité dynamique maximale : 2500 mPa.s

Équipement :

L’installation comprend une cuve produit et une cuve d’alimentation en inox 304L de 100 L, chacune équipée d’un couvercle, d’une vidange et de roulettes.

Tout d’abord, une pompe d’alimentation à vitesse variable assure l’alimentation et le lavage de l’installation. En option, une pompe de soutirage à vitesse variable assure le soutirage et participe également au lavage.

Ensuite, l’évaporateur à film descendant est constitué d’un échangeur à double paroi en inox 304L (surface d’échange : 0,12 m²), où la vapeur circule dans l’enveloppe extérieure tandis que le produit s’écoule dans trois tubes centraux. Un calorifugeage et des chicanes optimisent les performances thermiques. Par ailleurs, une électrovanne proportionnelle, pilotable manuellement, régule la pression de la vapeur.

De plus, l’installation comprend un décanteur-cyclone assurant la séparation liquide-vapeur, un hublot éclairé permettant de suivre l’évolution de la viscosité, un condenseur vertical, deux réfrigérants à quatre tubes et trois récipients gradués en verre borosilicaté de 5 L.

En outre, le circuit de vapeur comporte un système de détente et de régulation protégé, des vannes papillon à raccords clamp, des tuyauteries de procédé en inox 304L (raccords clamp et SMS) ainsi qu’un circuit de refroidissement en PVC armé. En option, un piège à vide et une pompe à vide assurent la régulation de la pression.

Enfin, une armoire électrique IP55 équipée d’un arrêt d’urgence, de commandes de mise en marche et d’un écran tactile de 10 pouces assure le pilotage et l’acquisition des données. L’ensemble repose sur une charpente en inox 304L montée sur roulettes, dont deux sont freinées.

Instrumentations :
  • Capteurs de température : type PT100 classe A précision 0,3°C.
  • Capteur de pression piezo-résistifs, précision 0,5% sur la ligne vapeur.
  • Manomètre type « Bourdon », -1  +0,6 bar sur la ligne de vide (prestation facultative N°2).
  • Sondes de niveau haut.
  • Débitmètre à flotteur Électronique pour le produit sur la ligne d’alimentation.
  • Débitmètre Électromagnétique sur la ligne de recirculation du lait.
  • L’installation alimente le condenseur en eau de refroidissement et contrôle le débit à l’aide d’un débitmètre à flotteur muni d’un robinet de réglage. Un contrôleur de circulation coupe le chauffage en cas d’absence de refroidissement.
Options :
OPTION N°1 : Pompe à soutirage.
OPTION N°2 : pompe à vide.
Poids 300 kg
Dimensions 2700 × 850 × 2000 cm

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