Đề tài Thiết kế thiết bị bốc hơi trong thực phẩm

chieàu cao 4-10m. Thieát bò boác hôi maøng rôi thì ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn caùc thieát bò boác hôi maøng treo (hình 1). Do ñoä cao cuûa thieát bò neân chuùng thöôøng ñöôïc ñaët ngoaøi nhaø maùy. Hình 17 theå hieän sô löôïc 2 daïng cuûa thieát bò boác hôi daïng oáng daøi thaúng ñöùng. Heä thoáng maøng rôi ñöôïc söû duïng phoå bieán hôn, nguyeân nhaân bôûi heä soá truyeàn nhieát cao, ñoä giaûm aùp suaát thaáp, vaø thôøi gian tieáp xuùc ngaén (khoaûng vaøi giaây). Chaát loûng nhaäp lieäu ñaõ ñöôïc nung noùng sô boä phaûi ñöôïc phaân phoái ñoàng ñeàu treân ñænh cuûa oáng, vaø hoãn hôïp loûng hôi taïi ñaùy ñöôïc taùch ra trong thieát bò ly taâm hoaëc thieát bò loïc. Chaát loûng ñaõ ñöôïc coâ ñaëc ñöôïc thaùo ra vôùi 1 maùy bôm thích hôïp ( neáu ñoä nhôùt quaù cao thì duøng bôm chaân khoâng daïng pittoâng), vaø hôi boác ra ñöôïc ngöng tuï treân beà maët hoaëc trong bình ngöng hoãn hôïp, ñöôïc ñi keøm theo bôøi heä thoáng chaân khoâng F S sp V L c V/L V/L F c S sp V L a) b) Hình 17- Sô ñoà thieát bò boác hôi daïng oáng daøi thaúng ñöùng a)Thieát bi boác hôi maøng rôi b)Thieát bò boác hôi maøng treo F, nhaäp lieäu; P, saûn phaåm; S, hôi ñoát; C, hôi ngöng; L, chaát loûng; V, hôi boác; SP, thieát bò ngöng tuï Thieát bò boác hôi maøng rôi thöôøng duøng ñeå coâ ñaëc nöôùc rau quaû (nhö nöôùc caø chua). Moät bôm ñöôïc söû duïng ñeå hoaøn löu 1 phaàn saûn phaåm ñaõ coâ ñaëc ñeå taêng cöôøng söï trao ñoåi nhieät vaø laøm giaûm söï ñoùng caùu treân beà maët thieát bò. Traùi vôùi thieát bò boác hôi maøng rôi, thieát bò boác hôi maøng treo thì khoâng caàn coù boä phaän phaân phoái nguoàn nhaäp lieäu vaø söï ñoùng caùu cuõng ít hôn. Tuy nhieân, trong khi hoaït ñoäng thì söï giaûm aùp suaát cao hôn, ñieàu naøy nghóa laø nhieät ñoä cuûa chaát loûng taïi ñaùy cao hôn ñaùng keå so vôùi ñænh oáng; Thôøi gian tieáp xuùc cuõng daøi hôn. Trong caû 2 daïng thieát bò boác hôi, do toác ñoä bay hôi nhanh neân doøng hoãn hôïp loûng-hôi ñi ra khoûi oáng coù vaän toác lôùn ( coù theå leân tôùi 100 m/s). Thieát bò RFC (rising and falling film evaporator) laø 1 daïng keát hôïp cuûa 2 loaïi thieát bò treân ñaõ taän duïng ñöôïc caùc thuaän lôïi cuûa daïng thieát bò chaûy maøng.(Moore vaø Hessler, 1963; Moore vaø Hessler 1968) b) Thieát bò boác hôi daïng baûn Thieát bò boác hôi daïng baûn, söï vaän haønh gioáng nhö thieát bò boác hôi maøng rôi hoaëc thieát bò boác hôi RFC, töông töï nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng boác hôi daïng oáng daøi. Chuùng coù öu ñieåm laø chieàu cao (daøi) thieát bò thaáp hôn neân coù theå ñaët ngay beân nhaø maùy. Chuùng cuõng deã thaùo dôøi vaø veä sinh hôn so vôùi thieát bò daïng oáng. Thieát bò boác hôi daïng baûn gaàn gioáng vôùi thieát bò truyeàn nhieát daïng baûn, vôùi thieát keá ñaëc bieät ñeå coù theå vaän chuyeån chaát loûng nhôùt ñang soâi cuøng vôùi quaù trình boác hôi trong suoát quaù trình truyeàn nhieät. c) Thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy Thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy ñöôïc söû duïng ñoái vôùi caùc loaïi thöïc phaåm daïng loûng coù ñoä nhôùt raát lôùn vaø deå ñoùng caùu, hoaëc coù nhieàu haït phaân taùn lô löûng maø khoâng theå xöû lyù trong caùc thieát bò boác hôi daïng oáng hay daïng baûn thoâng thöôøng. Ñaëc tröng chính cuûa thieát bò daïng naøy laø coù 1 Rotor ñöôïc ñaët trong thaân cuûa thieát bò (ñöùng hoaëc naèm ngang), nhôø vieäc khuaáy troän chaát loûng nhôùt, laøm gia taêng khaû naêng truyeàn nhieät vaø ngaên caûn söï ñoùng caùu (hình 13). Nhieàu loaïi rotor choáng aên moøn toát thöôøng ñöôïc söû duïng nhö: fixed, scarping, or hinged (Minton,1986). Trong thieát bò ñaët ñöùng, boä phaän taùch pha loûng-hôi vaø ñoäng cô coù theå cuøng boá trí taïi ñænh hay taïi ñaùy thieát bò. Thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy thöôøng ñöôïc duøng keát hôïp cuøng vôùi thieát bò boác hôi chaûy maøng daïng oáng khi caàn coâ ñaëc taùch chaát raén. Bôûi söï giôùi haïn cuûa thieát bò (chæ coù 1 oáng cuøng vôùi 1 rotor) neân beà maët boác hôi cuûa thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy thì coù giôùi haïn, toái ña khoaûng 10m2. Ngöôïc laïi, thieát bò boác hôi daïng oáng (nhö thieát bò boác hôi maøng rôi…) coù caáu taïo goám nhieàu oáng neân laøm taêng beà maët boác hôi leân lôùn hôn nhieàu. Trong thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy daïng ñöùng, rotor coù theå ñöôïc thaùo gôõ baèng maùy naâng thuûy löïc ñeå kieåm tra söûa chöõa. Heä soá truyeàn nhieät chung (U) cuûa thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy noùi chung cao, phuï thuoäc vaøo toác ñoä quay cuûa caùnh khuaáy vaø toác ñoä nhaäp lieäu. Ñoái vôùi caùc saûn phaåm coù ñoä nhôùt cao, U ñaït giaù trò lôùn trong khoaûng 2000-3000 W/m2K. U ñaït giaù trò 2700-2100 W/m2K khi coâ ñaëc dung dòch ñöôøng 10-600 Brix taïi 1000 C, (using a pilot-scale agitated film evaporator) söû duïng thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy coù thang ñieàu khieån (Marinos-Kouris vaø Saravacos, 1974). Thieát bò coù beà maët truyeàn nhieät £ 1m2, cao 2-3m vaø chieám £ 0.2m2 dieän tích maët saøn. Chuùng coù theå vaän haønh trong moät khoaûng roäng nhieät ñoä vôùi naêng suaát bay hôi 1-3 taán hôi nöôùc/h Thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy coù theå söû duïng ñeå keát tinh muoái, nhö NaCl (Dziak vaø Skoczylas, 1996). rotor v M F S C P Hình 18- Sô ñoà thieát bò boác hôi chaûy maøng coù caùnh khuaáy vôùi boä phaän taùch pha loûng khí naèm treân ñænh. M, ñoäng cô; F, nhaäp lieäu; P, saûn phaåm; S, hôi ñoát; C, hôi ngöng; V, hôi boác d) Thieát bò boác hôi chaûy maøng ly taâm Heä soá truyeàn nhieät cuûa maøng chaát loûng ñöôïc gia taêng trong tröôøng ly taâm, ñaõ gia taêng hieäu quaû truyeàn nhieät vaø truyeàn khoái. Söï chuyeån ñoäng quay cuûa taâm thieát bò cuøng vôùi thôøi gian tieáp xuùc ngaén vaø heä soá truyeàn nhieät cao, thieát bò naøy coù theå duøng ñeå coâ ñaëc caùc thöïc phaåm daïng loûng nhaïy caûm vôùi nhieät. Heä soá truyeàn nhieät cao cuøng vôùi söï duy trì cuûa höông vò saûn phaåm trong thieát bò boác hôi chaûy maøng ly taâm De Laval Centritherm ñaõ ñöôïc Malkki vaø Veldstra coâng boá naêm 1967. Nhieät trao ñoåi treân beà maët boä phaän hoaëc maâm quay ñoàng truïc, töông töï nhö trong maùy taùch ly taâm. Maâm quay coù 2 lôùp vaø hôi ñoát ( vd hôi nöôùc) thoåi qua beân trong maâm, trong khi ñoù saûn phaåm ñöôïc phaân phoâi taïi 1 voøi ñaët beân ngoaøi maâm vaø daâng leân trong suoát quaù trình quay. Lôùp maøng saûn phaåm daøy khoaûng 0,1 mm, theå tích chaát loûng ngöng treä döôùi 1,5L , vaø thôøi gian tieáp xuùc trong thieát bò döôùi 1 giaây. Heä soá truyeàn nhieät thay ñoåi trong khoaûng 2000-10000 W/m2K ñaït ñöôïc khi coâ ñaëc Siroâ baép (0-600 Brix, söû duïng maâm quay naèm ngang vôùi toác ñoä quay khoaûng 200-1000 voøng/phuùt (Yanniotis vaø Kolokotsa, 1996). Thieát bò loaïi naøy ít söû duïng trong coâng nghieäp bôûi giaù thaønh vaø chi phí vaän haønh cao cuøng vôùi naêng suaát bay hôi thaáp. VIII-HEÄ THOÁNG THIEÁT BÒ BOÁC HÔI TIEÁT KIEÄM NAÊNG LÖÔÏNG: Boác hôi vaø saáy laø nhöõng thieát bò tieâu toán naêng löôïng nhieàu nhaát trong quaù trình saûn xuaát thöïc phaåm. Vôùi vieäc giaù naêng löôïng ngaøy caøng taêng vaø vieäc saûn xuaát naêng löôïng ñaõ gaây taùc ñoäng maïnh tôùi moâi tröôøng, caùc heä thoáng tieát kieäm vaø taän duïng naêng löôïng ñaõ ñöôïc phaùt trieån vaø öùng duïng trong coâng nghieäp (ERDA,1977). Vieäc tieát kieäm naêng löôïng coù theå ñöôïc tieán haønh baèng caùch caûi tieán caùc thieát bò hieän coù, hieän ñaïi hoùa (hieäu chænh caùc thieát bò phuï), hoaëc chuyeân moân hoùa (laép ñaët nhöõng thieát bò môùi tieát kieäm naêng löôïng). Naêng löôïng cho thieát bò boác hôi thöôøng ñöôïc cung caáp baèng hôi nöôùc baõo hoøa, thì ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå boác hôi nöôùc trong nguyeân lieäu thöïc phaåm loûng. Theo lyù thuyeát, vieäc boác hôi 1 kg nöôùc caàn hôn 1 kg hôi nöôùc baõo hoøa, ñöôïc söû duïng nhö laø chaát daãn nhieät, vì enthalpy (nhieät) cuûa quaù trình boác hôi nöôùc seõ giaûm khi aùp suaát taêng. Ví duï nhö vieäc boác hôi nöôùc caàn 2,26 MJ/kg ôû 100oC vaø aùp suaát hôi nöôùc baõo hoøa laø 4 bar, naêng löôïng caàn cung caáp ñeå noù ngöng tuï seõ laø 2,13 MJ/kg. Vì vaäy, hôi nöôùc tieát kieäm (SE) ñöôïc trong coâng ñoaïn naøy laø SE = 2,13/2,26 = 0,94 kg nöôùc boác hôi/kg hôi. Trong ví duï naøy, chaát loûng ñöôïc giaû ñònh laø ñi vaøo vaø ra thieát bò boác hôi ôû daïng hôi baõo hoøa (taïi nhieät ñoä soâi). Hôi nöôùc tieát kieäm trong thieát bò boác hôi coù theå ñöôïc taêng leân nhôø vaøo vieäc söû duïng caùc heä thoáng tieát kieäm naêng löôïng khaùc nhau, nhö söû duïng heä thoáng coâ ñaëc lieân tuïc vaø hôi neùn. Baûng 2 cho thaáy löôïng hôi nöôùc tieát kieäm ñöôïc trong caùc thieát bò boác hôi coâng nghieäp (Kessler, 1986; Bouman et al.., 1988; Hartel, 1992; Chen vaø Heznandez, 1997). Löôïng hôi nöôùc tieát kieäm ñöôïc trong heä thoáng boác hôi lieân hoaøn xaáp xæ SE = 0,85N, vôùi N laø soá löôïng thieát bò coù trong heä thoáng (Filho et al.,1984). Baûng 2 . Löôïng hôi nöôùc tieát kieäm ñöôïc trong caùc thieát bò boác hôi: Thieát bò boác hôi SE, kg nöôùc/kg hôi Moät boä phaän boác hôi Hai boä phaän Ba boä phaän Saùu boä phaän Maùy neùn nhieät, 3 boä phaän boác hôi Maùy neùn hôi 0,90 – 0,98 1,70 – 2 2,40 – 2,80 4,6 – 4,9 4 – 8 10 – 30 1. Thieát bò bay hôi lieân tuïc: Heä thoáng thieát bò bay hôi lieân tuïc (ME) döïa treân vieäc söû duïng laïi hôi nöôùc töø moät thieát bò boác hôi ñeå truyeàn nhieät trong thieát bò tieáp theo laøm vieäc ôû aùp suaát thaáp hôn. Vì vaäy 1 kg hôi coù theå laøm boác hôi nöôùc nhieàu hôn, tuøy vaøo soá löôïng thieát bò vaø aùp suaát hoaït ñoäng. Vieäc xem xeùt ñeán nhieät ñoäng daãn ñeán nhu caàu caàn laøm giaûm aùp suaát (vaø caû nhieät ñoä) töø thieát bò naøy ñeán thieát bò tieáp theo. Ñoái vôùi caùc thöïc phaåm daïng loûng nhaïy caûm nhieät, nhieät ñoä ôû thieát bò ñaàu tieân khoâng neân cao quaù 100oC, trong khi ôû thieát bò cuoái cuøng, nhieät ñoä khoâng neân thaáp hôn 40oC, ñeå duøng nöôùc laøm laïnh hôi cuoái ôû nhieät ñoä moâi tröôøng trong bình ngöng tuï. Giaû ñònh raèng söï khaùc bieät nhieät ñoä giöõa caùc thieát bò laø 10oC, soá thieát bò toái ña trong heä thoáng boác hôi thöïc phaåm neân khoaûng N = 60/10 = 6. Hình 19 bieåu dieãn sô ñoà heä thoáng 3 thieát bò boác hôi lieân tieáp vôùi coâng ñoaïn nhaäp lieäu tröïc tieáp. Thieát bò boác hôi nhaäp lieäu tröïc tieáp ñöôïc öu tieân söû duïng vì nguyeân lieäu (coù noàng ñoä vaø ñoä nhôùt thaáp) ñöôïc boác hôi moät caùch hieäu quaû hôn ôû nhieät ñoä cao, maø khoâng coù söï taéc ngheõn. Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät, vieäc hoaøn löu nguyeân lieäu vaø cho chaûy ñoàng thôøi qua caùc thieát bò boác hôi lieân tuïc coù theå coù lôïi hôn so vôùi heä thoáng nhaäp lieäu tröïc tieáp. Heä thoáng coù hoaøn löu nguyeân lieäu yeâu caàu phaûi coù bôm ñeå vaän chuyeån chaát loûng töø thieát bò cuoái leân thieát bò ñaàu tieân, laøm taêng aùp suaát trôû laïi nhö ban ñaàu. Hình 19- Sô ñoà heä thoáng boác hôi goàm 3 giai ñoaïn, nhaäp lieäu tröïc tieáp. F nguyeân lieäu. L chaát loûng. V hôi. P saûn phaåm. S hôi nöôùc ñöa vaøo luùc ban ñaàu. C thieát bò ngöng tuï. Hôi ñöôïc tieát kieäm trong heä thoáng ME thì nhieàu hôn so vôùi 1 thieát bò nhöng ít hôn N thieát bò: SE = ∑mvi/ms (i = 1,N) Trong ñoù ms laø löôïng hôi tieâu toán (kg/s) vaø mvi laø toác ñoä boác hôi (kg/s) cuûa thieát bò thöù i. Chæ soá SE ñöôïc döï ñoaùn döïa vaøo nguyeân lieäu vaø naêng löôïng tieâu thuï ôû moãi thieát bò vaø trong toaøn boä heä thoáng. Nhieät ñoä soâi (vaø aùp suaát) trong thieát bò cuoái cuøng cuûa 1 heä thoáng ME giôùi haïn khoâng chæ döïa vaøo vieäc xem xeùt nhieät ñoä cuûa nöôùc laïnh trong thieát bò ngöng tuï maø coøn döïa vaøo ñoä nhôùt cao cuûa thöïc phaåm loûng ñaõ qua coâ ñaëc. Ñoä nhôùt cuûa chaát loûng cao (ñoä nhôùt taêng maïnh khi khi nhieät ñoä haï) coù nghóa laø nguy cô taéc ngheõn cao vaø heä soá truyeàn nhieät thaáp hôn, do ñoù caùc quaù trình seõ trôû neân toán keùm hôn. Phöông trình ruùt goïn cho heä thoáng goàm 3 thieát bò boác hôi ñöôïc ghi trong ví duï 1. Ñoä taêng ñieåm soâi (BPE) gaây aûnh höôûng xaáu ñeán söï hoaït ñoäng cuûa heä thoáng boác hôi lieân tuïc ME. Trong tröôøng hôïp ñoù, hôi ñi ra khoûi thieát bò taùch loûng/hôi seõ bò quaù nhieät bôûi ñoä taêng ñieåm soâi BPE, nhöng chuùng seõ bò ngöng tuï ôû boä phaän taûn nhieät cuûa thieát bò tieáp theo taïi nhieät ñoä baõo hoøa, laøm maát ñi söï quaù nhieät BPE khi löïc phaùt ñoäng coù saün (ΔT). Ñoái vôùi haàu heát caùc loaïi thöïc phaåm daïng loûng, BPE thöôøng nhoû (khoaûng 1oC) vaø coù theå boû qua, ngoaïi tröø caùc dung dòch ñöôøng coù noàng ñoä cao vaø nöôùc eùp traùi caây. Trong moät vaøi heä thoáng coâ ñaëc thöïc phaåm, coù nhieàu hôn 1 noài boác hôi ñöôïc duøng trong thieát bò cuoái cuøng ñeå ñaït hieäu quaû kinh teá hôn. Hôi ñi töø thieát bò tröôùc seõ ñöôïc chia thaønh 2 hay nhieàu doøng, vaø chuùng ñöôïc duøng ñeå cung caáp nhieät cho 2 hay nhieàu baäc trao ñoåi nhieät, hoaït ñoäng ôû cuøng moät aùp suaát trong thieát bò coâ ñaëc cuoái cuøng. Moãi baäc trao ñoåi nhieät ñöôïc cung caáp nguyeân lieäu loûng ñaõ ñöôïc coâ ñaëc töø thieát bò tröôùc. Hình 19- Heä thoáng thieát bò coâ ñaëc goàm 2 giai ñoaïn, 3 baäc. Trong thieát bò coâ ñaëc caùc dung dòch phi thöïc phaåm coù chöùa nöôùc (ví duï nhö nöôùc muoái khöû), soá löôïng thieát bò coù trong heä thoáng ME coù theå nhieàu hôn so vôùi thieát bò coâ ñaëc thöïc phaåm, bôûi vì coù theå duøng nhieät ñoä cao hôn ôû thieát bò ñaàu tieân, vaø söï khaùc bieät nhieät ñoä (ΔT) giöõa caùc thieát bò coù theå nhoû hôn so vôùi thöïc phaåm. Thoâng thöôøng thì moãi heä thoáng ME coù 8 – 12 thieát bò coâ ñaëc laø toát nhaát, ñaït hieäu quaû cao trong vieäc giaûm giaù thaønh thieát bò. Trong haàu heát caùc quaù trình khöû muoái töø thöïc vaät, heä thoáng coâ ñaëc nhanh nhieàu taàng thöôøng coù nhieàu giai ñoaïn (25 – 50) vaø söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa moãi giai ñoaïn thaáp. 2. Thieát bò coâ ñaëc neùn hôi: Vieäc tieát kieäm hôi nöôùc trong heä thoáng ME coù theå ñöôïc nhieàu hôn nhôø thieát bò coâ ñaëc neùn hôi, ñoù laø nhöõng thieát bò maø hôi töø moät thieát bò coâ ñaëc ñöôïc neùn laïi vaø ñöôïc taùi söû duïng nhö laø moät chaát daãn nhieät. Vieäc neùn hôi coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch neùn nhieät ñoäng hoaëc neùn cô hoïc (hình 20). Heä thoáng neùn nhieät ñoäng duøng 1 bôm vôùi hôi nöôùc coùù aùp suaát cao nhaèm laøm taêng aùp suaát vaø nhieät ñoä cuûa hôi nöôùc vaø duøng hoãn hôïp neùn laøm chaát daãn nhieät. Hoaït ñoäng cuûa bôm hôi nöôùc ñöôïc mieâu taû ngaén goïn trong phuï luïc D. Hình 20- Thieát bò coâ ñaëc neùn hôi. (a) neùn nhieät ñoäng; (b) neùn cô hoïc. Caân baèng vaät chaát cuûa heä thoáng chæ ra raèng phaàn hôi nöôùc phaûi ñöôïc di chuyeån tôùi thieát bò ngöng tuï ñeå ñaït ñöôïc traïng thaùi caân baèng. Thieát bò neùn nhieät chæ ñöôïc duøng khi coù theå taïo ra doøng hôi nöôùc coù aùp suaát cao vôùi chi phí thaáp. SE coù theå ñaït ñöôïc töø 4 – 8 laàn, cao hôn caùc thieát bò coâ ñaëc thöïc phaåm ñieån hình. Thieát bò coâ ñaëc neùn hôi cô hoïc (MVR) ñöôïc duøng phoå bieán hôn heä thoáng neùn nhieät ñoäng, bôûi vì SE cuûa chuùng cao hôn (gaáp 10 laàn) vaø chi phí hoaït ñoäng thaáp hôn, nhaát laø tieát kieäm ñöôïc ñieän naêng. Hôi ñöôïc neùn baèng maùy vaø ñöôïc duøng laøm chaát daãn nhieät trong caùc thieát bò coâ ñaëc. Moät löôïng nhoû hôi nöôùc gia nhieät ñöôïc theâm vaøo heä thoáng ñeå keát hôïp vôùi phaàn ngöng tuï trong quaù trình neùn hôi nöôùc. Baûng soá lieäu veà tyû leä vaø chi phí cuûa caû heä thoáng neùn nhieät ñoäng vaø MVR ñaõ ñöôïc ghi laïi bôûi Minton (1986). Maùy neùn ly taâm ñöôïc duøng ñeå neùn hôi nöôùc vôùi tyû soá neùn laø 1,4 – 2, laøm taêng ñoä cheânh nhieät ñoä leân 5 – 20oC. Quaù trình hoaït ñoäng seõ tieát kieäm hôn so tuoác bin caùnh quaït, vôùi tyû soá neùn thaáp hôn thöôøng chæ 1,2 vaø ñoä cheânh nhieät ñoä cuõng chæ vaøo khoaûng 5oC. ΔT thaáp coù theå öùng duïng trong thieát bò boác hôi chaûy maøng xuoâi xuoáng maø khoâng laøm taêng nhieät ñoä ñieåm soâi cuõng nhö ñoä cheânh aùp suaát trong tuoác bin. Phoái hôïp ME vaø heä thoáng neùn hôi, ñieàu naøy laøm taêng SE vaø tieát kieäm hôn, thöôøng ñöôïc duøng trong coâ ñaëc caùc thöïc phaåm daïng loûng. Hình 21 bieåu dieãn söï keát hôïp cuûa heä thoáng coâ ñaëc 3 giai ñoaïn vôùi 1 maùy neùn hôi cô hoïc. Hôi ñöôïc neùn ôû thieát bò cuoái cuøng ñeå cung caáp nhieät cho thieát bò ñaàu tieân. Hình 21- söï keát hôïp giöõa 1 maùy coâ ñaëc 3 giai ñoaïn vaø 1 thieát bò MVR. Thoâng soá kyõ thuaät cuûa caùc maùy coâ ñaëc caùc saûn phaåm nöôùc caø chua ñöôïc theå hieän ôû baûng 3. Thieát bò boác hôi chaûy maøng xuoâi xuoáng nhieàu taàng (2 hay 3) ñöôïc cung caáp bôûi 3 nhaø saûn xuaát khaùc nhau. Thieát bò boác hôi I vaø III töông töï nhau, chaát loûng chaûy töï do döôùi löïc troïng tröôøng treân maøng moûng, töø cuøng 1 nhaø saûn xuaát. Thieát bò II, IV vaø V töông töï nhau, chaát loûng chaûy cöôõng böùc treân maøng moûng, coù chung nhaø saûn xuaát. Thieát bò VI chöùa 1 noài coâ ñaëc coù chaát loûng chaûy töï do (baäc thöù nhaát) vaø moät noài coâ ñaëc coù chaát loûng chaûy cöôõng böùc (baäc thöù hai), ñöôïc saûn xuaát bôûi nhaø saûn xuaát thöù 3. Theo nhö baûng 3, ñeå saûn phaåm ñaït ñöôïc cuøng moät noàng ñoä sau khi coâ ñaëc, moät thieát bò goàm giai ñoaïn boác hôi yeâu caàu ít hôn 30% so vôùi thieát bò coù 2 giai ñoaïn. Hôn nöõa, so vôùi thieát bò chæ coù 2 giai ñoaïn boác hôi, thì thieát bò coù 3 giai ñoaïn söû duïng ít nöôùc hôn khoaûng 35%, nhöng yeâu caàu ñieän naêng nhieàu hôn 20 – 40%. Caû hai thieát bò ñeàu ñoøi hoûi khoâng gian maët ñaát nhö nhau, 50 – 70m2 vaø 11 – 12m chieàu cao. Kích thöôùc laø moät phaàn cuûa theå tích cuûa 1 thieát bò. Neáu theå tích cuûa moät thieát bò coâ ñaëc ñaõ bieát tröôùc taêng gaáp 3 thì yeâu caàu veà khoâng gian chöùa phaûi taêng khoaûng 40%. Tuy nhieân, trong moät vaøi tröôøng hôïp, yeâu caàu veà nöôùc laïnh vaø ñieän naêng giaûm xuoáng 40%. Khi moät thieát bò boác hôi coù bôm tuaàn hoaøn ñöôïc theâm vaøo heä thoáng coâ ñaëc, söï tieâu thuï nöôùc laïnh seõ giaûm khi hôi nöôùc ñöôïc söû duïng toát hôn, nhöng caàn nhieàu naêng löôïng cho bôm. Baûng 3: Caùc chæ soá kyõ thuaät cuûa thieát bò boác hôi caø chua thöông maïi Kieåu thieát bò boác hôi Thieát bò boác hôi I 2 noài Thieát bò boác hôi II 2 noài Thieát bò boác hôi III 3 noài Thieát bò boác hôi VI 3 noài Thieát bò boác hôi V 3 noài Thieát bò boác hôi VI 2 noài, chaûy xuoâi/ chaûy tuaàn hoaøn Dieän tích truyeàn nhieät, m2 40 72 72 118 96 Chieàu cao, m 11 12 11 11 19 15 Söï boác hôi nöôùc, taán/h 11 11 11 11 33 34 Caø chua nguyeân lieäu,taán/h 14 14 14 14 34 Caø chua coâ ñaëc 30o Brix, taán/h 2.6 2.4 2.4 7.4 Hôi nöôùc tieâu thuï, taán/h 4 5.6 3.8 4 14 Nöôùc laøm laïnh, m3/h 80 380 80 250 750 100 Naêng löôïng tieâu thuï, kW 110 50 10 78 118 130 3. Thieát bò coâ ñaëc coù bôm nhieät: Thieát bò coâ ñaëc coù bôm nhieät laø moät heä thoáng coù kích thöôùc töông ñoái nhoû, duøng bôm nhieät ñeå coâ ñaëc chaát loûng vaø heä thoáng laøm laïnh ñeå ngöng tuï hôi nöôùc. Heä thoáng hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä coâ ñaëc thaáp vaø noù thuaän lôïi cho vieäc coâ ñaëc caùc thöïc phaåm daïng loûng nhaïy caûm vôùi nhieät. Tuy nhieân, öùng duïng trong coâng nghieäp cuûa heä thoáng naøy laø khaù giôùi haïn, nhö trong tröôøng hôïp thieát bò saáy coù bôm nhieät, bôûi vì noù coù buoàng coâ ñaëc nhoû vaø chi phí hoat ñoäng cao. 4. Phoái hôïp thaåm thaáu ngöôïc/coâ ñaëc: Vieäc loaïi boû nöôùc hoaøn toaøn töø thöïc phaåm loûng baèng coâng ngheä maøng membrane (chuû yeáu laø thaåm thaáu ngöôïc) sau khi coâ ñaëc baèng söï bay hôi maøng seõ laø moät heä thoáng coâ ñaëc coù hieäu quaû kinh teá cao, ñaït chaát löôïng cao ñoái vôùi caùc dung dòch nhaïy caûm vôùi nhieät. Hieäu quaû kinh teá vaø khaû naêng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng coù theå ñöôïc kieåm tra moät caùch chi tieát ñoái vôùi moãi loaïi thöïc phaåm (Moresi, 1988). 5. Söï khöû muoái töø nöôùc Boác hôi laø phöông phaùp chính ñeå khöû muoái töø nöôùc sau quaù trình thaåm thaáu ngöôïc. Thieát bò boác hôi lieân tuïc ME (thöôøng laø thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi) vôùi 1 löôïng lôùn noài coâ ñaëc vôùi kích côõ trung bình ñöôïc duøng ñeå khöû muoái töø nöôùc lôï vaø caû nöôùc bieån. Ngöôøi ta duøng caùc oáng nhoû hôn (laøm töø kim loaïi daãn nhieät thay vì oáng laøm baèng theùp khoâng ræ trong thieát bò boác hôi thöïc phaåm) vaø nhieät ñoä cao hôn ñeå ñaït ñöôïc heä soá daãn nhieät toång raát cao, chaúng haïn baèng 8 000 W/m2 K. Beân caïnh ñoù ngöôøi ta söû duïng thieát bò boác hôi neùn hôi nhoû hôn tieát kieäm ñöôïc 1 löôïng lôùn naêng löôïng vaø xöû lyù tröôùc beà maët thieát bò boác hôi nhaèm ngaên chaën quaù trình ñoùng caën. Ñeå ñaït ñöôïc löu löôïng lôùn, ngöôøi ta duøng heä thoáng thieát bò boác hôi nhanh nhieàu taàng MSF. Heä thoáng naøy goàm 1 loaït caùc thieát bò truyeàn nhieät (20-40) coù taùc duïng laøm noùng sô boä nöôùc vaøo baèng hôi ngöng tuï cuûa doøng nöôùc vaøo nhanh. Hai doøng chaûy naøy coù ñoä cheânh nhieät ñoä nhoû khoaûng 2-3oC vaø cho khoaûng 20 000 m3 nöôùc ñaõ ñöôïc khöû muoái 1 ngaøy vôùi chi phí thaáp nhaát. 6. Thieát bò boác hôi taän duïng nhieät thaûi Khi öùng duïng thieát bò boác hôi ôû quy moâ roäng nhö tinh cheá ñöôøng vaø khöû muoái trong nöôùc ta duøng hôi nöôùc thaûi töø caùc nhaø maùy phaùt ñieän (heä thoáng phaùt ñieän ñoâi) ñeå tieát kieäm ñöôïc nguoàn nhieät. Hôi nöôùc aùp suaát cao duøng ñeå phaùt ñieän naêng mong muoán vaø hôi nöôùc ôû aùp suaát thaáp (khoaûng 2 bar) bôm baèng turbine hôi nöôùc coù theå taän duïng nhö laø 1 chaát mang nhieät trong thieát bò boác hôi lieân tuïc ME hoaëc MSF. Hôi noùng thoaùt töø caùc loaïi thieát bò nhö maùy saáy khoâng khí cuõng coù theå ñöôïc taän duïng ñeå laøm chaát mang nhieät cho thieát bò boác hôi. Nhöõng heä thoáng nhö vaäy coù theå ñöôïc öùng duïng trong quaù trình cheá bieán vaät lieäu thaûi boû töø traùi cam (voû vaø thòt quaû) maø thöôøng ñöôïc dehydrate baèng maùy saáy tuaàn hoaøn khí ñoát. Hôi noùng thoaùt ra coù theå laøm noùng thieát bò boác hôi, töø ñoù coâ ñaëc dòch thaûi töø quaû cam (Filho et al. 1984). Chaát thaûi giaøu naêng löôïng töø caùc nhaø maùy cheá bieán thöïc phaåm coù theå taän duïng taïo hôi nöôùc cho quaù trình boác hôi. Ví duï, trong cheá bieán ñöôøng mía, hôi nöôùc duøng cho thieát bò boác hôi taïo töø quaù trình ñoát baõ mía. X .THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ BOÁC HÔI: I. Löïa choïn thieát bò boác hôi : Trong quaù trình choïn 1 thieát bò boác hôi phuø hôïp nhaát vôùi naêng suaát mong muoán, ta caàn xem xeùt caùc yeáu toá sau ñaây: 1) Thieát bò coù heä soá truyeàn nhieät chung cao nhaát laø thieát bò boác hôi daïng chaûy maøng. Heä soá truyeàn nhieät caøng cao thì dieän tích beà maët truyeàn nhieát caøng nhoû, töø ñoù chi phí ñaàu tö giaûm, chính bôûi vaäy neân trong moïi tröôøng hôïp, thieát bò boác hôi daïng chaûy maøng luoân ñöôïc xem xeùt ñaàu tieân. Trong khi baát lôïi duy nhaát cuûa thieát bò boác hôi chaûy maøng laø deã baùm caùu treân beà maët truyeàn nhieät, khi naêng suaát bay hôi trung bình thì buø vaøo cho söï khoâng thuaän lôïi naøy chính laø chi phí thaáp cuûa noù, coøn khi naêng suaát lôùn thì vaán ñeà naøy ñaëc bieät phöùc taïp. Moät thí duï ñieån hình laø thieát bò thuøng quay.Dung dòch maø gaây ra ñieàu ñoù trong quaù trình saûn xuaát tô sôïi vaø cellulose thì chöùa caùc thaønh phaàn chính nhö H2SO4, Na2SO4, vaø caùc chaát khaùc nhö Zn2SO4 cuøng vôùi nöôùc. Quaù trình tích tuï dieãn ra trong khoaûng 1 tuaàn, sau ñoù thì thieát bò seõ ñöôïc xöû lyù. Trong coâng nghieäp thöïc phaåm, caùc saûn phaåm töø coù nguoàn goác töø thieân nhieân thì ñeàu maãn caûm vôùi nhieät ñoä, trong tröôøng hôïp ñoù caùc thieát bò thöôøng ñöôïc veä sinh ít nhaát 1 laàn 1 ngaøy vì yeâu caàu veä sinh thöïc phaåm. Trong lónh vöïc hoaù chaát thì moät thieát bò boác hôi coù theå hoaït ñoäng lieân tuïc trong 1 tuaàn hoaëc coù 1 vaøi tröôøng hôïp lieân tuïc trong nhieàu thaùng. 2) Khi naêng suaát boác hôi leân ñeán khoaûng 60000 Lbs/h tính theo löôïng nöôùc boác hôi, thì coù theå duøng caû thieát bò daïng baûn moûng hoaëc thieát bò daïng oáng. Chi phí ñaàu tö coù coù theå taêng giaûm vaø coù theå giaûm bôùt yeâu caàu dieän tích nhaø xöôûng, cuøng vôùi chi phí thaáp cuûa vieäc thieát laäp caùc thieát bò baûn moûng ñöôïc eùp chaët vôùi nhau ñaõ khieán chuùng thöïc söï ñaùng quan taâm. Khi naêng suaát boác hôi cao hôn 60000 Lbs/h thì söï löïa choïn laø giöõa caùc thieát bò daïng oáng. Moät moâ hình phuø hôïp thì coù theå ñem laïi nhieàu hieäu quaû. 3) Trong nhieàu tröôøng hôïp, söï löïa choïn thieát bò boác hôi ñöôïc quyeát ñònh bôûi caáu truùc cuûa vaät lieäu caàn duøng. Ví duï nhö trong tröôøng hôïp coâ ñaëc acid sulfuric, coù theå coâ ñaëc leân ñeán noàng ñoä 50%, beà maët truyeàn nhieät bình thöôøng coù theå duøng baèng graphite. Khi ñoù thì yeâu caàu söû duïng cuûa thieát bò daïng oáng seõ khaùc so vôùi thieát bò daïng baûn moûng. Vôùi nhieät ñoä bay hôi vaø ñieàu kieän coâ ñaëc phuø hôïp, Incoloy vaø Hastelloy ñaõ coù theå söû duïng caû thieát bò daïng oáng hoaëc thieát bò baûn moûng, nhöng giaù thaønh seõ ñaét hôn duøng baèng thieát bò vaät lieäu laø graphite. Caùc thieát bò phaân rieâng vaø ñöôøng oáng coù theå duøng baèng nhöïa phenolic hoaëc baèng cao su traùng theùp cacbon. Söï coâ ñaëc acid sulfuric tôùi noàng ñoä trong khoaûng 50-72% vaãn coù theå söû duïng beà maët truyeàn nhieät baèng graphite moät caùch bình thöôøng khi nhieät ñoä hoaït ñoäng duy trì döôùi 230-2400F, nhöng ñöôøng oáng vaø caùc bình chöùa thì ñöôïc daùt baèng theùp, tantiron, hoaëc chì ñuùc. Vì lyù do caáu truùc neân chuøm oáng baèng graphite ñöôïc saép xeáp trong thieát bò maøng rôi vaø thieát bò coù tuaàn hoaøn vôùi thieát bò taùch loûng-hôi ñaët beân treân. 4) Thöôøng duøng nhieàu hôn moät thieát bò boác hôi trong khi coâ ñaëc 1 saûn phaåm. Ví duï laø thöôøng coù 1 thieát bò boác hôi chính ñi theo thieát bò hoaøn thieän. Thieát bò chính naøy ñöôïc duøng ñeå laøm bay hôi phaàn lôùn löôïng nöôùc hoaëc dung moâi bay hôi tôùi ñieåm maø chaát loûng coâ ñaëc ñöôïc ñöa tôùi noàng ñoä giôùi haïn. Ñoái vôùi caùc dung dòch quaù baõo hoaø seõ dieãn ra söï keát tinh. Thieát bò coâ ñaëc keát tinh coù tuaàn hoaøn cöôõng böùc thöôøng ñöôïc duøng trong giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa heä thoáng boác hôi. Xem xeùt ví duï coâ ñaëc dung dòch töø noàng ñoä 4% leân ñeán 60% chaát khoâ, heä soá coâ ñaëc laø 15:1. Taïi noàng ñoä 40% chaát khoâ, thì ñoä nhôùt laø quaù cao ñoái vôùi thieát bò boác hôi daïng chaûy maøng vaø saûn phaåm seõ ñöôïc coâ ñaëc trong thieát bò Paravap hoaëc thieát bò chaûy maøng ñaõ ñöôïc lau chuøi. Tuy nhieân, söï coâ ñaëc töø noàng ñoä 4% ñeán 40% chaát khoâ, hay heä soá coâ ñaëc laø 10:1, 90% nhaäp lieäu ñaõ ñöôïc coâ ñaëc trong thieát bò coâ ñaëc ñaàu tieân. Vaø thieát bò coâ ñaëc hoaøn thieän chæ coøn coâ ñaëc dung dòch töø noàng ñoä 40% ñeán 60% chaát khoâ, hay laø heä soá coâ ñaëc laø 1,5:1. Ñieàu naøy coù nghóa laø 96,43% nhaäp lieäu ñaõ ñöôïc coâ ñaëc trong heä thoáng coâ ñaëc hoaëc trong thieát bò boác hôi neùn hôi (mechanical vapor recompression bulk evaporator) vôùi hieäu quaû duøng nhieät cao vaø ñaït ñöôïc heä soá truyeàn nhieät cao. Chæ coù khoaûng 3,57% naêng suaát bò haïn cheá bôûi 1 thieát bò coâ ñaëc ñieàu khieån giai ñoaïn khoù khaên nhaát trong quaù trình coâ ñaëc. 5) Khi caàn coâ ñaëc keát tinh, thì taïi thieát bò maø xaûy ra quaù trình keát tinh thì luoân luoân duøng thieát bò boác hôi coù tuaàn hoaøn cöôõng böùc, vaø trong ña soá caùc tröôøng hôïp thì ñoù laø thieát bò daïng oáng. Tuy nhieân, khi vaán ñeà khoâng phaûi naèm trong quaù trình keát tinh, maø laø töø söï chia tyû leä cuûa beà maët truyeàn nhieät chung, thì thieát bò paraflash ñaït hieäu quaû hôn. Nhö hình 16, heä soá hoài löu trong thieát bò baûn moûng thì thaáp hôn trong thieát bò daïng oáng, do ñoù ñoøi hoûi coâng suaát thaáp hôn. Baûng so saùnh söï hoài löu trong thieát bò daïng baûn vaø thieát bò daïng oáng Caùc ñaëc tính cuûa dung dòch: Tæ troïng: 1,35 Nhieät dung rieâng 0,62 Ñoä daãn ñieän 0,26 BTU Ñoä nhôùt 100 cp II. Löïa choïn vaät lieäu: Hai tham soá aûnh höôûng ñeán vieäc löïu choïn vaät lieäu laø söï aên moøn vaø veä sinh. Taát caû caùc thieát bò boác hôi phaûi baûo ñaûm veä sinh. Haàu heát thieát bò seõ ñöôïc röûa baèng nöôùc, sau ñoù laø vôùi dung dòch kieàm hoaëc acid ,sau cuøng ta seõ röûa vôùi nöôùc.ví duï trong saûn xuaát söõa vaø thòt ,thieát bò boác hôi phaûi hoaøn toaøn saïch caùc keát tuûa hay veát baån tích tuï laïi. Haàu heát caùc thieáùt bò boác hôi laøm saïch ñöôïc cheá taïo bôûi theùp khoâng gæ 304 hay 316. Tính choáng aên moøn laø moät ñieàu caàn chuù yù khi löïa choïn vaät lieäu vì haàu heát caùc thieát bò hoùa chaát laøm vieäc trong moâi tröôøng aên moøn. Vì vaäy choïn vaät lieäu beàn ñoái moâi tröôøng aên moøn khoâng nhöõng ñeå ñaûm baûo tuoåi thoï maùy maø coøn ñaûm baûo ñoä tinh khieát cho saûn phaåm. Theùp khoâng gæ phuø hôïp cho giai ñoaïn ñaàu cuûa quaù trình boác hôi, coøn caùc giai ñoaïn sau ñoù ta phaûi söû duïng caùc vaät lieäu coù tính choáng aên moøn cao hôn. Söï aên moøn cuõng laø moät vaán ñeà caàn ñöôïc xem xeùt khi ta choïn vaät lieäu ñeäm. Ñaây laø moät vaán ñeà quan troïng ñoái vôùi thieát bò boác hôi daïng baûn moûng vôùi nhöõng ñeäm bít coù tính ñaøn hoài.nhieàu dung dòch nhö ñöôïc clo hoùa vaø hoïp chaát thôm seõ phaù huûy choã ñeäm, hay caùc dung dòch khaùc chöùa acid nitric coù trong caùc chaát laøm saïch.vì vaäy neân loaøi tröø acid nitric khoûi caùc chaát laøm saïch.  Caùc loaïi vaät lieäu ñieån hình duøng trong moät soá thieát bò boác hôi Saûn phaåm Vaät lieäu cheá taïo Saûn phaåm söõa vaø thöïc phaåm Nöôùc eùp traùi caây Ñöôøng Saûn phaåm chöùa noàng ñoä muoái cao Soña kieàm (<40%) Xuùt ñaäm ñaëc Acid HCl Theùp khoâng gæ 304/316 Theùp khoâng gæ 316 Theùp carbon 304/ 316 Titan, theùp hôïp kim, theùp khoâng gæ keùp Theùp carbon khöû öùng suaát Nickel Graphite hay cao su phuû theùp carbon 3-Caùc thaønh phaàn cuûa thieát bò boác hôi Nhöõng thaønh phaàn chính cuûa thieát bò boác hôi goàm thieát bò nung sô boä, thaân thieát bò boác hôi vaø thieát bò taùch loûng/hôi. Caùc thieát bò phuï goàm thieát bò ngöng tuï, heä thoáng chaân khoâng, maùy bôm, oáng daãn vaø heä thoáng ñieàu khieån quaù trình. Thieát bò nung sô boä laø thieát bò truyeàn nhieät kieåu voû oáng hoaëc laø thieát bò truyeàn nhieät daïng baûn. 3.1.Thaân thieát bò boác hôi Trong cheá bieán thöïc phaåm ngöôøi ta chuû yeáu söû duïng 2 loaïi thaân thieát bò boác hôi ôû thieát bò boác hôi daïng oáng ñöùng(long-tube vertical evaporator) vaø thieát bò boác hôi daïng baûn. 3.1.1.Thieát bò boác hôi daïng oáng ñöùng Thieát bò boác hôi daïng oáng ñöùng goàm nhöõng oáng daøi, thöôøng coù chieàu ñöôøng kính 50 mm vaø daøi 6-12 m cho quaù trình 1 laàn hoaëc coù chieàu daøi töø 4-7 m cho quaù trình tuaàn hoaøn. Caùc oáng ñöùng (50-500) ñöôïc gaén thaønh 1 chuøm oáng (ñöôïc duøng trong thieát bò voû aùo hôi nöôùc) taïo ñöôïc 1 dieän tích truyeàn nhieät lôùn khoaûng 100-200 m2. Caùc loaïi oáng daãn thöôøng laøm töø theùp khoâng ræ (304 hoaëc 316), toát nhaát laø ñaùnh boùng laøm saïch ñeå ñaûm baûo tieâu chuaån veä sinh. Caùc oáng daãn ñöôïc noái baèng caùc giaõn nôû cô hoïc, thöôøng duøng trong caùch boá trí tam giaùc ñeå ñöôïc theâm ñöôïc dieän tích beà maët ñoái vôùi ñöôøng kính voû cho saün (APV, 1987). Thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi (falling film evaporator) laø heä thoáng trong ñoù quaù trình chaát loûng bay hôi song song vôùi quaù trình chaûy trong oáng. Ngöôøi ta söû duïng chuùng roäng raõi trong quaù trình boác hôi thöïc phaåm daïng loûng nhaïy caûm nhieät bôûi khaû naêng truyeàn nhieät toát vaø deã daøng laép ñaët cheá taïo. Chuùng haàu nhö hoaït ñoäng gioáng nhö laø nhöõng thieát bò 1 laàn vì thôøi gian chaát loûng giöõ laïi ngaén khoaûng vaøi giaây. Tuy nhieân söï tuaàn hoaøn cuïc boä chaát loûng seõ laø ñaùng mong muoán trong vieäc giöõ lôùp moûng cuûa chaát loûng trong caùc oáng hoaëc baûn boác hôi, khi maø ôû noài cuoái cuûa thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi löôïng chaát loûng coâ ñaëc bò giaûm ñeán 1 khoaûng maø lôùp maøng chaát loûng bò chia caét laøm taêng khaû naêng taéc ngheõn. Söï tuaàn hoaøn trong thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi coù lôïi vì laøm taêng heä soá truyeàn nhieät nhöng laøm taêng thôøi gian löu cuûa chaát loûng (vaøi phuùt) vaø chi phí naêng löôïng cho ñöôøng oáng. Thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi ñoøi hoûi phaûi coù söï phaân phoái ñaëc bieät chaát loûng vaøo ñaàu caùc oáng, töùc ñaûm baûo phaân phoái ñeàu vaøo taát caû caùc oáng, ngaên ngöøa söï hình thaønh caùc “ñieåm noùng” vaø söï taéc ngheõn ôû beà maët beân trong cuûa caùc oáng daãn. Ngöôøi ta thöôøng söû duïng 2 kieåu: kieåu maùng xoái (heä thoáng tónh) vaø kieåu voøi phun hình noùn (heä thoáng ñoäng) (Minton, 1986). Phaân phoái chaát loûng kieåu voøi phun cuõng ñöôïc söû duïng trong thieát bò boác hôi maøng chaûy xuoâi daïng baûn. Trong thieát keá cô hoïc cuûa thieát bò boác hôi daïng oáng ñöùng caàn xem xeùt ñoä beàn cuûa caùc oáng ñöùng trong nhöõng ñieàu kieän baát lôïi nhö giaõn nôûõ nhieät, aûnh höôûng cuûa chaân khoâng, caùc rung ñoäng cô hoïc trong suoát quaù trình hoaït ñoäng. Heä thoáng boác hôi neân laøm cho phuø hôïp vôùi caùc ñieàu luaät veà cheá taïo vaø kieåm tra cuûa caùc hieäp hoäi kyõ sö vaø caùc cô quan quoác gia. 3.1.2.Thieát bò boác hôi daïng baûn Thieát bò boác hôi daïng baûn bao goàm chaát loûng thay ñoåi luaân phieân vaø caùc baûn hôi nöôùc, ñöôïc gaén laïi theo caùch töông töï nhö thieát bò truyeàn nhieät daïng baûn. Ñieåm khaùc bieät chính giöõa 2 heä thoáng naøy laø trong thieát bò boác hôi daïng baûn chaát daãn nhieät laø hôi nöôùc baõo hoøa, trong khi ñoù ngöôøi ta söû duïng nöôùc noùng hoaëc hôi noùng ñeå laøm noùng thieát bò truyeàn nhieät daïng baûn. Hôn nöõa, thieát bò boác hôi daïng baûn ñöôïc thieát keá nhaèm ñieàu chænh lôùp chaát loûng maøng chaûy xuoâi xuoáng vaø hôi boác hôi sinh ra trong quaù trình boác hôi ñeå roài ñöôïc taùch ra rieâng bieät baèng thieát bò taùch loûng/hôi. Ta coù 2 kieåu thieát bò boác hôi daïng baûn chính: heä thoáng chaûy ngöôïc/chaûy xuoâi vaø heä thoáng chaûy xuoâi. Theâm vaøo ñoù, ngöôøi ta coøn söû duïng 2 kieåu thieát bò boác hôi daïng baûn ñaëc bieät cho saûn phaåm thöïc phaåm coù ñoä nhôùt cao: paraflow vaø paraflash. Thieát bò boác hôi daïng baûn thoâng thöôøng goàm caùc thieát bò chaûy ngöôïc/chaûy xuoâi 1 laàn vôùi thôøi gian giöõ laïi ngaén (vaøi giaây) vaø löu löôïng leân tôùi 15 000 kg/h. Thieát bò boâùc hôi daïng baûn chaûy xuoâi cho heä soá truyeàn nhieät lôùn hôn, thôøi gian giöõ laïi ngaén hôn vaø löu löôïng lôùn hôn (ñaït tôùi 30 000 kg/h) nhöng ñoøi hoûi phaûi coù söï phaân phoái chaát loûng ñaëc bieät nhaèm ñaït ñöôïc hieäu quaû toái öu. Thieát bò boác hôi daïng baûn duøng chaát ñeäm ñaøn hoài ñaëc bieät (cao su nitrile-butadiene hoaëc isobutylene-isoprene) ñeå chòu ñöïng nhieät ñoä hôi nöôùc leân tôùi 120oC (2 bar) vaø choáng laïi taùc duïng chaân khoâng vôùi nhieät ñoä soâi 40-95 oC. 3.2.Thieát bò taùch loûng/hôi Hoãn hôïp loûng/hôi töø thaân thieát bò boác hôi phaûi ñöôïc taùch 1 caùch coù hieäu quaû thaønh chaát loûng coâ ñaëc vaø hôi, sau ñoù seõ daãn hôi vaøo thieát bò ngöng tuï. Hôi coù theå ñöôïc giöõ 1 löôïng lôùn saûn phaåm ôûù daïng boït hoaëc nhöõng gioït nhoû do vieäc chaát loûng vaêng baén ra, taïo boït hoaëc bò loâi cuoán. Söï loâi cuoán gaây neân bôûi hôi daãn di chuyeån vôùi vaän toác cao do söï boác hôi maõnh lieät. Söï taïo boït laø do coù söï taùc ñoäng cuûa caùc taùc nhaân hoaït ñoäng beà maët trong thöïc phaåm daïng loûng vaø do khoâng khí roø ræ vaøo trong thieát bò boác hôi. Vì vaäy neáu ta söû duïng nhöõng loaïi thieát bò taùch loûng/khí ñöôïc thieát keá ñaëc bieät hay duøng caùc hôïp chaát choáng boït thì seõ kieåm soaùt ñöôïc hieän töôïng taïo boït. Söï maát maùt saûn phaåm vaøo trong hôi vaø chaát ngöng tuï gaây aûnh höôûng ñeán hieäu quaû kinh teá vaø giaûi quyeát caùc vaán ñeà lieân quan ñeán moâi tröôøng trong vieäc khöû chuùng ra khoûi chaát ngöng tuï. Coù 2 kieåu thieát bò taùch loûng/hôi ñöôïc söû duïng trong coâng nghieäp: thieát bò taùch ly taâm vaø thieát bò taùch vaùch ngaên (H. 22). Beân caïnh ñoù ngöôøi ta coøn söû duïng thieát bò taùch baèng löïc troïng tröôøng nhö trong tröôøng hôïp söû duïng caùc loaïi boàn lôùn trong ñoù vaän toác bay hôi giaûm maïnh (Hahn, 1986). Hình 22: Thieát bò taùch hôi/loûng (V/L). a) ly taâm. b) vaùch ngaên. Vaän toác hôi ñi vaøo trong thieát bò taùch kieåu ly taâm neân thaáp hôn 100 m/s. Hôi ñi vaøo theo phöông tieáp tuyeán vôùi thaønh thieát bò taùch vaø di chuyeån theo hình troân oác; khi ñoù caùc gioït chaát loûng nhoû laãn trong hoãn hôïp loûng/khí seõ vaêng vaøo thaønh thieát bò. Kích côõ cuûa thieát bò taùch kieåu ly taâm töông töï nhö thieát bò cô hoïc cyclone. Maùy taùch lôùn hôn söû duïng trong tröôøng hôïp coù taùc ñoäng cuûa chaân khoâng nhö trong noài cuoái cuûa heä thoáng boác hôi lieân tuïc ME. Thieát bò taùch loûng/hôi kieåu vaùch ngaên döïa treân vieäc thay ñoåi höôùng di chuyeån cuûa doøng hôi nhôø vaøo caùc taám ngaên daïng baûn. Caùc gioït loûng nhoû ñöôïc giöõ laïi treân caùc taám ngaên, keát hôïp laïi thaønh gioït loûng vaø chaûy xuoáng phía döôùi döôùi taùc duïng cuûa löïc troïng tröôøng. 3.3.Thieát bò ngöng tuï Tröôùc tieân hôi sinh ra trong suoát quaù trình boác hôi ñöôïc duøng nhö laø chaát daãn nhieät trong thieát bò boác hôi lieân tuïc ME hay trong heä thoáng neùn hôi. Moät ít hôi coù theå ñöôïc söû duïng ñeå nung nguyeân leäu cho thieát bò boác hôi. Phaàn hôi coøn lai seõ ñöôïc ngöng tuï theo 2 caùch khaùc nhau töông töï vôùi 2 kieåu thieát bò ngöng tuï: thieát bò ngöng tuï beà maët vaø thieát bò ngöng tuï hoãn hôïp. Thieát bò ngöng tuï laø 1 phaàn cuûa heä thoáng duy trì chaân khoâng, vì chuùng loaïi boû hôi nöôùc coù taùc duïng laøm taêng aùp suaát trong quaù trình boác hôi. Ta phaûi duøng nhöõng oáng daãn hôi coù ñöôøng kính lôùn giöõa thieát bò boác hôi/taùch vaø thieát bò ngöng tuï,ï ñeå giaûm ñoä cheânh aùp suaát, vì vaän toác hôi cao döôùi taùc ñoäng cuûa chaân khoâng. Thieát bò ngöng tuï beà maët thöïc chaát laø thieát bò truyeàn nhieät voû oáng, laøm laïnh baèng nöôùc laïnh vaø chaát ngöng tuï chaûy thaønh doøng rieâng bieät ñeå thu nhaän, traùnh ñöôïc vieäc aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng. Chaát ngöng tuï cuõng coù theå ñöôïc duøng ñeå phuïc hoài caùc caáu töû höông trong thaùp chöng caát. Trong thieát bò ngöng tuï hoãn hôïp, hôi ñöôïc ngöng tuï baèng caùch tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nöôùc laøm laïnh roài caû hoãn hôïp ñöôïc thaûi boû ra beân ngoaøi. Döôùi taùc duïng cuûa chaân khoâng hoãn hôïp chaát ngöng tuï vaø nöôùc taùch ra töø heä thoáng baèng bôm ly taâm hoaëc thieát bò ngöng tuï baromet (H. 23). Hình 23: Thieát bò ngöng tuï baromet vaø heä thoáng chaân khoâng bôm phun hôi nöôùc. V—hôi, A— khí, CW— nöôùc laïnh, SE — bôm phun hôi nöôùc, S — hôi nöôùc ôû aùp suaát cao. Thieát bò ngöng tuï baromet phaûi ñaët cao ít nhaát 10.5 m, khi ñoù coät nöôùc töông öùng vôùi aùp suaát khoâng khí (1.03 bar). Aùp suaát giaûm trong thieát bò boác hôi seõ maát ñi nhôø söï ngöng tuï hôi vaø döôùi taùc ñoäng phuï trôï cuûa bôm chaân khoâng. 3.4.Heä thoáng chaân khoâng Heä thoáng duy trì chaân khoâng caàn thieát trong vieäc traùnh söï roø ræ khí vaø loaïi boû hôi khoâng ngöng tuï ñöôïc toàn taïi trong nguyeân lieäu thöïc phaåm daïng loûng. Hai heä thoáng chaân khoâng chính duøng trong thieát bò boác hôi thöïc phaåm laø bôm phun hôi nöôùc vaø bôm chaân khoâng voøng loûng, ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi thieát bò ngöng tuï (H. 23). Bôm phun hôi nöôùc loaïi boû hôi chöa ngöng tuï ñöôïc baèng hôi nöôùc loâi cuoán ôû aùp suaát cao, chaûy döôùi toác ñoä cao trong maùy bôm phun ñöôïc thieát keá ñaëc bieät. Töø 2 maùy bôm phun trôû leân gaén lieân tieáp (aùp suaát hôi nöôùc khoaûng 7 bar) taïo neân ñoä chaân khoâng cao (giaûm xuoáng ñeán 1 mbar hoaëc thaáp hôn). Bôm chaân khoâng voøng loûng laø bôm ly taâm vôùi 1 voøng loûng coù taùc duïng bòt kín buoàng rotor vaø bôm khí cuõng nhö hôi khoâng theå ngöng tuï ra beân ngoaøi. Thieát bò boác hôi coù ñoä chaân khoâng cao coù theå caàn ñeán heä thoáng bôm 2 giai ñoaïn (Bhatia and Cheremisinoff, 1981). Ñoái vôùi thieát bò boác hôi bình thöôøng thì voøng loûng trong bôm laø nöôùc nhöng ñoái vôùi thieát bò boác hôi coù ñoä chaân khoâng cao thì ngöôøi ta söû duïng daàu vaø caùc chaát loûng khoù bay hôi. 3.5. Ñieàu chænh thieát bò boác hôi Naêng suaát hoaït ñoäng cuûa heä thoáng thieát bò boác hôi phuï thuoäc vaøo söï ñieàu khieån quaù trình, noù ñaït ñöôïc ra sao chính laø ôû söï ñôn giaûn hay tieán boä cuûa caû heä thoáng ñieàu khieån. Heä thoáng ñieàu khieån seõ coù traùch nhieäm thay ñoåi ñieàu kieän va keát caáu vaät lieäu, thay ñoåi söï caáp nhieät ñeå duy trì söï coâ ñaëc saûn phaåm treân lyù thuyeát. Trong toaøn boä heä thoáng ñieàu khieån, hôi nöôùc ñöôïc giôùi haïn baèng tay, trong khi söï coâ ñaëc saûn phaåm (chaúng haïn., oBrix) vaø toác ñoä coâ ñaëc laø caùc bieán soá ñieàu chænh quan troïng. Ñieàu chænh hoaøn löu ñôn giaûn döïa treân kieåm tra vaø ñieàu khieån chaát löôïng saûn phaåm baèng söï ñieàu chænh baèng tay nhieât ñoä (hôi nöôùc) caáp vaøo. Ñoù laø phöông phaùp thöû vaø sai vôùi söï bieán ñoåi chaát löôïng cuûa saûn phaåm laø töông ñoái lôùn. Caùc heä thoáng ñieàu khieån doøng nhaäp lieäu ôû caùc taàng mang ñeán caâu traû lôøi nhanh hôn vaø söï bieán ñoåi ít hôn veà chaát löôïng saûn phaåm bôûi noù tính ñeán baát kì söï bieán ñoåi caùc ñieàu kieän cuûa vaät lieäu.ñieàu khieån vaø thieát bò ño quaù trình, vi duï: chöông trình ñieàu khieån thieât keá maùy(PLC), ñöôïc xem laïi trong phaàn phuï luïc C. 3.6. Nghieân cöùu thieát bò boác hôi Quaù trình thöû vaø öôùc löôïng hieäu suaát cuûa thieát bò boác hôi coù theå thöïc hieän baèng caùch söû duïng caùc phöông phaùp tieân tieán bôûi Vieän nghieân cöùu Hoa Kyø cac thieát bò hoùa hoïc(AIChE,1979), ñöôïc ñeà caäp ôû phaàn 2. Caùc pheùp ño tieâu chuaån ñöôc tieán haønh, sau khi thieát bò boác hôi ñaït traïng thaùi oån ñònh. Pheùp ño goàm vaät lieäu, saûn phaåm, toác ñoä hoùa hôi vaø nhieät ñoä; aùp suaát hôi nöôùc, thaân maùy vaø bình ngöng; nhieät ñoä nöôùc laøm laïnh; vaø chaát raén taïo thaønh trong bình ngöng. Ñoä taêng ñieåm soâi vaø toån thaát nhieät, neáu xem ñeán, cuõng coù theå öôùc löôïng. Kích thöôùc thieát bò ñöôïc giôi haïn bôûi dieän tích (m2 ) beà maët caáp nhieät, nghóa laø beân trong beà maët cuûa oáng hay taám nôi chaát loûng hoùa hôi. Caân baèng töø vaät lieäu vaø naêng löôïng, thu ñöôïc nhöõng soá lieäu quan troïng: toác ñoä boác hôi (coâng suaât), kg/h; nhieät tieâu thuï, kg/h; nhieät tieât kieäm kg hôi boác/kg nhieät cung caáp; khaùc nhau veà nhieät ñoä trung bình, K; vaø heä soá truyeàn nhieät, W/m2 K. Coâng suaát boác hôi vaø heä soá truyeàn nhieät laø caùc ñaëc ñieåm quan troïng cuûa thieát bò boác hôi trong vieäc öùng duïng trong thöïc teá. Baùo caùo laïi döõ lieäu thu ñöôïc trong suoát hoaït ñoäng cuûa thieát bò boác hôi laø caàn thieát ñeå ñònh roõ toác ñoä laøm taéc ngheõn vaø giaûm söï theâm vaøo cuûa heä soá truyeàn nhieät vaø coâng suaát boác hôi. 3.7. Nhöõng vaán ñeà veà veä sinh Nhöõng nguyeân taéc vaø boä luaät veà veä sinh thieát bò thöïc phaåm (phaàn 2) laø nhöõng lieân quan quan troïng ñâeán thieát keá, hoaït ñoäng, vaø laøm saïch thieát bò boác hôi trong thöïc phaåm. Vaán ñeà veà veä sinh quan troïng nhaát laø laøm taéc ngheõn beà maët boác hôi, bôûi söï laéng ñoïng cuûa caùc chaát keo vaø caùc chaát hôïp thaønh khaùc, seõ laøm giaûm heä soá truyeàn nhieät vaø toác ñoä boác hôi (coâng suaát). Söï laøm taéc ngheõn laø ñieàu taát yeáu trong quaù trình hoaït ñoäng, vaø vieäc laøm saïch ñònh kì laø caàn thieát (Minton, 1986). Chu kì hoaït ñoäng coù theå daøi ( tuaàn) nhö coâ ñaëc ñöôøng, hay ngaén nhö söõa (ngaøy), bôûi söï keát tuûa cuûa protein neáu nhieät ñoä keùo daøi. Heä thoáng laøm saïch CIP coù theå söû duïng cho taát caû caùc phaàn cuûa thieát bò tieáp xuùc vôùi thöïc phaåm. Ví duï1: Hình 24 Sô ñoà thieát bò boác hôi 3 giai ñoaïn coâ ñaëc nöôùc cam nhö hình veõ. Thieát bò boác hôi seõ coâ ñaëc doøng nhaäp lieäu mf = 7000 kg/h ôû 12o Brix ñeán doøng saûn phaåm mp = m3 =1292kg/h ôû 65o Brix. Theo ñoù, coâng suaát cuûa thieát bò boác hôi seõ laø mv = mf – mp = 7000 – 1292 = 5708 kg/g. Hình 16 ñöa ra sô ñoà khoái cuûa quaù trình, coù ích trong vieäc ñöa ra nhöõng yeâu caàu veà vaät lieäu vaø caân baèng naêng löôïng. Vieäc ñöa ra nhöõng giaû thuyeát laøm ñôn giaûn hoùa nhöõng tính toaùn ban ñaàu. Toaøn boä doøng ñi vaøo qua 3 giai ñoaïn. Doøng nhaäp lieäu ñi vaøo ôû giai ñoaïn ñaàu vaø doøng saûn phaåm ra ôû giai ñoaïn cuoái ( thöù 3) töông öùng vôùi ñieåm soâi cuõng nhö thaát thoaùt khoâng ñaùng keå vaø naâng nhieät ñoä soâi khoâng ñaùng keå (BPE = 0). Hôi nöôùc baõo hoøa ôû 110oC(1.43 bars) ñöôïc tính cho giai ñoaïn ñaàu, lôùp caën ñöôïc loaïi boû sau moãi giai ñoaïn. Ôû giai ñoaïn cuoái cuøng ñieåm soâi laø 50oC (0.123 bar). Theo ñoù, söï cheânh leäch nhieät ñoä cuûa toaøn boä quaù trình laø DT = 110 – 50 = 60oC. Toaøn boä quaù trình xem nhö laø ñoaïn nhieät, nghóa laø söï truyeàn nhieät trong moãi giai ñoaïn laø gioáng nhau: Qs = Q1 = Q2 = Q3 Hay msDHs = mv1DHv1 = mv2DHv2 = mv3DHv3 Heä soá truyeàn nhieät trong moãi giai ñoaïn ñöôïc tính theo phöông trình cô baûn (7.2). Suy ra, phöông trình (7.10) trôû thaønh U1A1DT1 = U2A2DT2 = U3A3DT3 Theo quan ñieåm caùc ngaønh kyõ thuaät vaø xaây döïng, thaân thieát bò ôû caû 3 giai ñoaïn laø nhö nhau, nghóa laø A1 = A2 = A3, töø ñoù ta coù U1DT1 = U2DT2 = U3DT3 (*) Heä soá truyeàn nhieät trong 3 giai ñoaïn giaûm neân U1 > U2 > U3, do taêng söï coâ ñaëc vaø tính deûo cuûa chaát loûng. Do ñoù, theo phöông trình (7.13) cheânh leäch nhieät ñoä töông öùng laø DT1 < DT2 < DT3. Döïa vaøo heä soá truyeàn nhieät (U) ta coù theå thieát keá thieât bò. Moät soá döõ lieäu thieáu cuûa thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam trong ví duï, giaù trò U cuûa nöôùc cam khoâng loïc heát ñöôïc taïi oBrix coù theå laáy giaù trò gaàn ñuùng: U1 = 1600 W/m2 K, U2 = 1400 W/m2 K, vaø U3 = 700 W/m2 K. Giaù trò gaàn ñuùng cuûa heä soá truyeàn nhieät ôû giai ñoaïn trung gian (U2) ñöôïc chaáp nhaän. Do ñoù, phöông trình (*) trôû thaønh 1600DT1 = 1400DT2 = 700DT3 Söï cheânh leäch nhieät ñoä ñöôïc tính bôûi DT1 + DT2 + DT3 = 60 Töø 2 phöông trình cuoái cuøng ta ñöôïc DT1 = 13.6oC, DT2 = 15.4oC vaø DT3 = 31oC. Suy ra, nhieät ñoä soâi ôû 3 giai ñoaïn laø T1 = 96.4oC, T2 = 81oC, T3 = 50oC. Löu yù raèng ôû nhieät ñoä cao trong giai ñoaïn ñaàu (96.4oC) ñuû ñeå tieät truøng nöôùc cam vaø khöû hoaït tính cuûa enzym pectic (laøm cho oån ñònh nöôùc cam vaån ñuïc). Töø baûng tra (Haar et al., 1984; phuï luïc B), nhieät hoùa hôi taïi nhieät ñoä soâi ôû 3 giai ñoaïn laø DHs = 2230 kJ/kg (110oC), DH1 = 2266 kJ/kg (96.4oC), DH2 = 2306 kJ/kg (81oC) vaø DH3 = 2382 kJ/kg (50oC). Toác ñoä bay hôi nöôùc ôû 3 giai ñoaïn ñöôïc tính theo phöông trình 2230ms = 2266m1 = 2306m2 = 2382m3 mv1 + mv2 + mv3 = 5708 Theo ñoù, ms = 1978 kg/h, mv1 = 1945 kg/h, mv2 =1912 kg/h vaø mv3 = 1851 kg/h. Nhieät tieát kieäm ñöôïc sau 3 quaù trình cuûa thieát bò seõ laø S = 5708/1978 = 2,88. Dieän tích beà maët truyeàn nhieät seõ laø A = 1978 * 2230/1600 * 13* 3.6 = 60 m2. Vôùi oáng coù ñöôøng kính beân trong 50mm vaø chieàu daøi 10m, soá löôïng oáng theo yeâu caàu laø N = 60/3.14*0.05*10 = 38. Ñoù laø thieát bò coù kích thöôùc trung bình, bôûi coâng suaát laøm vieäc cuûa thieát bò nhö ví duï treân laø 5708 kg/h. Söï coâ ñaëc nöôùc cam ôû giai ñoaïn trung gian( thöù 2) cuûa thieát bò boác hôi, tính theo caân baèng khoái löôïng: m1 = mf – mv1 = 7000 – 1945 = 5055 kg/h vaø X1 = 12*(7000/5055) = 16.6o Brix. Vaän toác boác hôi cuûa cô chaát trong thieát bò boác hôi laø quan troïng ñeå thieât keá thieát bò taùch hôi nöôùchay chaát loûng. Toác ñoä bay hôi luùc keát thuùc ôû 3 giai ñoaïn laø:mv1 = 0.54 kg/s, mv2 = 0.53kg/s, mv3 = 0.514 kg/s. Maät ñoä boác hôi trong 3 giai ñoaïn, theo baûng tra hôi nöôùc laø: rv1 = 0.54 kg/m3, rv2 = 0.243 kg/m3, rv1 = 0.083kg/m3. Dieän tích maët caét ngang cuûa oáng laø 3.14*0.052/4 = 0.002 m2. Do ñoù, toác ñoä boác hôi laø: u1 = 0.54/38*0.002*0.54 = 8.3 m/s, u2 = 0.53/38*0.002*0.243 = 29 m/s, vaø u3 = 0.514/38*0.002*0.083 = 81.5 m/s. Toác ñoä hoùa hôi cao nhaát, nhö tính toaùn, ôû giai ñoan cuoái cuøng khi aùp suaát laøm vieäc trong quaù trình laø thaáp nhaát. Vaän toác boác hôi seõ ñöôïc xem xeùt ñeå ñöa vaøo vieäc thieát keá duïng cuï taùch trong thieát bò boác hôi. Ñieàu ñoù laø caàn thieát ñeå thieát keá ñöôïc nhöõng duïng cuï taùch lôùn ôû giai ñoaïn cuoái cuøng ñeå ngaên chaát loûng laãn vaøo hôi nöôùc. Giaûi phaùp ñôn giaûn hoùa ñöôïc aùp duïng trong ví duï treân vieäc chaáp nhaän caùc heä soá truyeàn nhieät (U) trong 3 giai ñoaïn cuûa thieát bò boác hôi. Söï coâ ñaëc nöôùc cam ban ñaàu thaønh saûn phaåm nhö ñaõ bieát (oBrix), hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi giaù trò U vaø coù theå ñem laïi moät soá tham khaûo cho vaät lieäu (trong moät soá tröôøng hôïp nhö nöôùc taùo khoâng qua loïc). Tuy nhieân coâ ñaëc nöôùc eùp ôû giai ñoaïn 2 laø khoâng roõ raøng, laøm nhö vaäy, laø phöông phaùp thöû vaø sai. Giaûi phaùp coù theå tìm thaáy baèng caùh laëp laïi caùc pheùp tính toaùn, söû duïng caùc giaù trò môùi tìm ñöôc cuûa U, töông öùng vôùi öôùc löôïng cho giai ñoaïn 2. Chi tieât hôn ñoù laø heä thoáng thieát bò boác hôi phöùc taïp ñoøi hoûi caùc chöông trình maùy tính, cuõng nhö phaûi laïc quan hôn veà giaù caû vaø hieäu quaû söû duïng naêng löôïng cuûa thieát bò (Chen and Hernandez, 1997; Holland and Liapis, 1981). Ôû giai ñoaïn 3 quaù trình hoat ñoäng cuûa thieát bò coù söï cheânh leäch lôùn veà nhieät ñoä DT3 = 31oC vaø söï coâ ñaëc cao(65o Brix), taïo ñieàu kieän traùnh taéc ngheõn beà maët cuûa thieát bò. Neân thieát bò seõ hoaït ñoäng toát hôn vaø trôû neân kinh teá hôn. Ñeå tieát kieäm ñöôïc hôi nöôùc tính toaùn ôû 3 giai ñoaïn cuûa thieát bò coù theå thöïc hieän baèng caùch theâm moät hay hai(chuû yeáu) yeáu toá taùc ñoäng leân quaù trình, hay vieäc söû duïng heä thoáng giaûm neùn hôi nöôùc. Môùi ñaây moât bieän phaùp cuõng raát kinh teá laø ñoàng thôøi caûi tieán bình ngöng lôùn duøng cho hôi nöôùc ôû giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình.