Etiket Arşivleri: Evaporatör

Evaporasyon ve Evaporatörler

Evaporasyon ve Evaporatörler

Evaporasyon

  • Evaporasyon çözücünün kaynatılarak uzaklaştırılması yolu ile çözeltinin su eldesi derişiklendirilmesi işlemidir.

  • Evaporasyonda buhar tek bir bileşenden meydana gelir ya da buharda birkaç bileşen bulunsa bile bunları birbirinden ayırmak için herhangi bir işlem yapılmaz.

  • Evaporasyon sonucunda ortaya çıkan atık sıvıdır. Genellikle istenilen derişiklendirilmiş çözeltidir. Fakat bazen, buharlaştırılan çözücü ana üründür.(deniz suyunun buharlaştırılması ile içilebilir su eldesi)

  • Derişiklendirme, genellikle çözeltideki çözünenin çökmeye başlamasından önce durdurulur. Temel olarak evaporatör çözeltinin kaynaması için bir ısı değiştirici, ve buhar fazını kaynayan sıvıdan ayırmaya yarayan bir cihaz içerir.

  • Evaporasyon yapılan sıvı sudan daha akıcı veya güçlükle akabilecek kadar viskoz olabilir.

Evaporasyonda genel olarak buharlaştırılması gereken kısım su kısmıdır.

Sıvı haldeki suyu buhar haline getirmek için gereken ısı miktarına veya yoğunlaşma sırasında buhardan alınan ısı miktarına “buharlaşma gizli ısısı” denilmektedir.

Tüm sıvılar içinde su en fazla buharlaşma ısısına sahip olanıdır.

Su molekülleri katı solüsyondan ya da kolayca buharlaşamayan sıvıdan buhar olarak ayrılabilmek için yeterli enerjiyi elde ettiklerinde evaporasyon oluşur

Evaporasyonda Sıvıya İlişkin Özellikler

Evaporasyon sırasında sıvının bazı özelliklerinde değişimler olmaktadır. Sıvıya ilişkin en önemli özellikler şunlardır:

  1. Konsantrasyon: Buharlaştırılacak çözeltiler genellikle seyreltiktir. Evaporatörde ise işlem boyunca konsantrasyon gittikçe derişik olur. Çözeltideki katı maddenin konsantrasyonu arttıkça çözeltinin viskozite ve yoğunluğu da artar. Ancak konsantrasyon ısı transferi için uygun olmayan bir durum yaratır, yani evaporasyonun ilerleyen zamanında daha çok ısı enerjisi gerektirir. Çözelti konsantre hale geldikçe kaynama noktası da yükselir

2.Köpürme: Bazı maddeler, özellikle yağsız süt gibi organik maddeler evaporasyon sırasında köpürürler. Bazen bu köpükler buhar ile birlikte kaçabilir, bu da evapore olacak madde için bir kayıp oluşturur.

3.Isı duyarlılığı: Birçok saf kimyasal madde, özellikle eczacılıkta kullanılanlar, orta ısısında bile kısa zamanda bozulurlar. Bunlar için özel teknik uygulanır.

4.Kabuk: Bazı organik materyaller ısıtıcı boru (18/10 krom-nikel alaşımı) yapılmalıdır. yüzeyinde evaporasyonun ilerleyen döneminde kabuk oluştururlar. Bu durumda ısının geçişi azaldığından buharlaştırıcı durdurulur, temizlik yapılır ve tekrar çalıştırılır.

5.Yapım malzemesi: Birçok çözelti demiri oksitlediğinden evaporatörler, gıda ve süt sanayinde mutlaka paslanmaz çelikten yapılır.

EVAPORATÖRLER (Buharlaştırıcılar)

Gıda endüstrisinde kullanılan hammaddelerin çoğunun yapısında örneğin sütte %83 sebze ve meyvelerde %98’lere varan oranlarda su bulunur.Evaporasyon ,basit tanımı ile yapıdaki suyun  kısmi uçurulmasıdır.

Suyun yapıdan alınması katı ve sıvı arsındaki  uçuculuk farkından kaynaklanır.Evaporasyon, kurutma öncesi bir ön konsantre(koyulaştırma) işlemi olarak hacim ve ağırlığı azaltıldığından evaporasyon ile elde edilen avantajlar  sağlar.

evaporasyonun etkileri aşağıdaki gibi özetlenebilir.

Ürün işlenmesi için gerekli olan enerjiden ekonomi sağlar

Taşıma, Depolama,yapı ve ambalajlama maliyetlerini azaltır.

Kuru maddeyi arttırarak su aktivitesine dönüştürür.

Üründeki tat,koku ve renk özelliklerini değiştirir.

Üretimde istenilen bazı teknik ve teknolojik özelliklere örneğin; ürüne mikrobiyolojik yönden bozulmayan bir nitelik kazandırmak gibi sonuçlara ulaşmayı sağlar.

Gıda endüstrisinde fabrikalarda koyulaştırma ve kurutma işlemleri ile ilgili tesisler,bunların çeşitli yardımcı donanımları ile en karışık ve maliyetleri en yüksek olan tesislerdir.

Kristalizasyon ve evaporasyon,sıvı ürünlerde ürünün yapısındaki su oranını düşürmek için uygulanan bilinen iki yöntemdir.Örneğin;kış mevsiminde kısmi dondurma işlemi uygulaması gibi

Günümüzde meyve suları Üretiminde  bazı fraksiyonel kristalizastiyon uygulamaları halen varsa da pratik nedenlerden dolayı genel olarak bu yöntemin yerini evaporasyon almıştır.

Kristalizasyon öncesi şeker veya tuz çözeltilerinin evaporasyonu, karemelizasyon yada şekerli ürünlerin(karamela,akide şekeri vs) yapımında gerekli olan görünüm ve belirli tat ve aroma değişikliklerinin sağlanması amacıyla şekerli çözeltilerin kaynatılması,süt, meyve-sebze sularının konsantırasyonu evaporasyon uygulamalarına yaygın bir örnektir.

Günümüzde reçel ve marmelat yapımı sayesinde milyonlarca litre çeşitli meyve suyunun ve nektarın kutulanması ve milyonlarca litre kayısı,şeftali ve armut  konsantratının muhafazası sağlanmaktadır.

Modern Tavukçuluk işletmeleri konsantre yayık-altı, dondurma imalatçıları ise meyveli dondurma yapımında tonlarca çeşitli meyve konsantratının muhafazasını sağlamaktadır.

Bazı konsantre ve komprime yiyecekler,alkolden arındırılmış şarap ve bira tadındaki içeçekler ile çeşitli vitamin ve besleyici öğelerle zenginleştirilmiş değişik tat ve aromada kurutulmuş adeta bir kağıt haline( yemek kartı) getirilmiş yiyecekler evaporasyon ve kurutma tekniklerinin ilginç son buluşudur.


Evaporatörler

EVAPORATÖRLER

EVAPORATÖR ÇALIŞMA SİSTEMLERİ

TEK ETKİLİ EVAPORATÖRLER

ÇOK ETKİLİ EVAPORATÖRLER

ÇİFT ETKİLİ EVAPORATÖR

ÜÇ ETKİLİ EVAPORATÖR

EVAPORATÖR ÇEŞİTLERİ

Evaporatörler, Dearatörler, Deodorizatörler ve Kondansörler

  • Evaporatörler (Buharlaştırıcılar)

  • Gıda endüstrisinde kullanılan hammaddelerin çoğunun yapısında örneğin sütte %83, sebze ve meyvelerde %98’lere varan oranlarda su bulunur.

  • Evaporasyon, basit tanımı ile yapıdaki suyun kısmi uçurulmasıdır.

  • Evaporasyon ile elde edilen avantajlar ve evaporasyonun etkileri

  • Ürünün işlenmesi için gerekli olan enerjiden ekonomi sağlanır,

  • Taşıma, depolama ve ambalajlama maliyetlerini azaltır,

  • Kuru maddeyi arttırarak su aktivitesini düşürür,

  • Üründeki tat-koku ve renk özelliklerini değiştirir ve

  • Üretimde istenilen bazı teknik ve teknolojik özelliklere örneğin, ürüne mikrobiyolojik yönden bozulmayan bir nitelik kazandırmak gibi sonuçlara ulaşmayı sağlar.

  • Evaporasyonun gıda sanayiinde kullanımı

  • Reçel ve marmelat yapımı

  • Meyve suyu ve nektar konsantratlarının hazırlanması

  • Sütün yoğurta işlenmeden önce konsantre hale getirilmesi

  • Evaporasyon

  • Herhangi bir sıvının buharlaştırılması için ısıya gereksinim vardır. Evaporasyon işleminde önemli olan, önce bu ısının sağlanmasıdır.

  • Güneş enerjisinin sağladığı ısıdan yararlanarak yalnızca tuz eldesi için kullanılan yöntem (doğal evaporasyon) bugün dahi uygulanır.

  • Evaporasyonda, buharlaştırılacak olan sıvı, sıvının bulunduğu koşullara (basınca) bağlı olarak önce kaynama derecesine kadar ısıtılır sonra da bu derecede buharlaşmasını sağlayacak olan “buharlaşma gizli ısısı” verilir.

  • Buharlaşma gizli ısısı kaynama derecesine, kaynama derecesi de basınca bağlıdır.

  • Suyun buharlaştırılması için gerekli olan ısı, işletmenin buhar üreticisinden sağlanır.

  • Evaporatörlerin Sınıflandırılması

1)  Sistem basıncına göre;

  Atmosferik evaporatörler

  Düşük basınçlı evaporatörler

  Vakum evaporatörler

2)  Buhar ekonomisine göre

  Tek etkili evaporatörler

  Çok etkili evaporatörler

  • Evaporatörlerin Sınıflandırılması

3) Isı aktarma yüzeyine göre;  

  Borulu evaporatörler

  Kısa borulu evaporatörler

     Kısa-yatay borulu evaporatörler

  Kısa-dikey borulu evaporatörler

  Uzun borulu evaporatörler

  Tırmanan film evaporatörler

  İnen film evaporatörler

  Spiral borulu evaporatörler

  Silindirik yüzeyli (ceketli) evaporatörler

  Plakalı evaporatörler

  Konik yüzeyli (santrifüj) evaporatörler

4)    Uygulanan sıcaklık derecesine göre;

  Düşük sıcaklık evaporatörler

  Orta sıcaklık evaporatörler

          Yüksek sıcaklık evaporatörler

5)   Sıvı hareketine göre;

  Doğal sirkülasyonlu evaporatörler

  Zorlamalı sirkülasyonlu evaporatörler

  Karıştırmalı ya da sıyırmalı film evaporatörler

  • 6) Ürün beslemesine göre;

  • İleri beslemeli evaporatörler

  • Geri beslemeli evaporatörler

  • 7) Sıvı hareket yönüne göre;

  • Doğru akım evaporatörler

  • Ters akım evaporatörler

  • 8) Sıvı akış tipine göre;

  • Tek akışlı evaporatörler

  • Çok akışlı evaporatörler

  • Evaporatörlerin en basiti ve ucuz olanı doğal sirkülasyonlu, atmosfere açık kazanlardır.

  • Başka bir evaporatörde ceketli bir ısıtıcı bulunmaktadır. Ürünün ısıtılması ya da kaynatılması amacıyla kullanılan bu evaporatörler çok yaygındır.

  • Buhar ceketli açık evaporatörler marmelat yapımında ve bazı meyve sularının konsantrasyonunda kullanılmaktadır.

  • Yüksek sıcaklıklar ve uzun süreli konsantrasyon ürünün yapısında bozulmalara neden olur. Ayrıca, ürünün kalınlaşması ve kazan iç yüzeyinde yapışması ısı aktarımını yavaşlatmakta ve konsantrasyonu geciktirmektedir.

  • Ceketli evaporatörler sakıncalarına rağmen yaygın olmamakla beraber bazı meyve sularının konsantrasyonunda, şeker karamelizasyonu ile renk eldesinde ve tipik aroma oluşturulması istenen durumlarda halen kullanılmaktadır.

  • Tek Etkili Evaporatörler

Tek etkili evaporatörde ürün borular içinden bir kez geçer. Buharlaşma bu tek geçişle olmaktadır.

Tek etkili sistemlerde buharlaşma hızı sınırlıdır. Örneğin, karıştırmalı film evaporatörler tek etkili, yukarı ve aşağı akışlıdır.

Tek etkili evaporatörler çoğunlukla ısıya karşı duyarlı olan ürünlerin buharlaştırılmasında kullanılır.

Yüksek vakum uygulanarak gerektiğinde ürünün kaynama noktası düşürülür. Ürün borulardan geçtikten sonra hızla soğutulur ve bozulmaya karşı korunur.

  • Şekil. 5.39. Tek etkili evaporatör

  • Çok Etkili Evaporatörler

  • Çok etkili evaporatörlerde iki, üç hatta dört ünite birbirine borularla bağlanmıştır. Evaporatörün her ünitesi tek etkili gibi çalışır.

  • Çok etkili evaporatörlerde her evaporatör ünitesi, bir sonraki ünitenin buhar üreticisi görevini yapmaktadır. İlk ünitede kullanılan yüksek basınçlı buhar diğer ünitelerde düşük basınçlı olarak kullanılmaktadır.

  • Çok Etkili Evaporatörler

  • Bu evaporatörlerde en düşük basınç son ünitededir.

  • Böylece her ünitede sırasıyla basınç ve buna bağlı olarak kaynama sıcaklığı giderek düşmektedir.

  • Bu şekilde her ünitede ısı aktarımı için gerekli olan sıcaklık farkı sağlanabilmektedir.

  • Şekil 5.40. İleri beslemeli üç etkili evaporatör

  • Isı aktarım yüzeyine göre evaporatörler

  • Evaporatörler, ısı aktarım yüzeylerinin farklı olmalarına göre borulu, plakalı, silindirik ve konik yüzeyli evaporatörler olarak çok çeşitlidirler.

  • Borulu Evaporatörler

  • Gıda endüstrisi fabrikalarında en çok rastlanan evaporatörler borulu olanlardır.

  • Bu evaporatörler, boruların gövde içindeki yerleşim durumuna ve boru uzunluklarına göre adlandırılırlar.

  • Atmosfer ya da vakum altında çalışırlar.

  • Koyulaştırılan ürün uzun süre yüksek sıcaklık derecesinde kaldığından ısıya duyarlı olmayan ürünlerin konsantrasyonuna, örneğin salça üretimine elverişli olan evaporatörlerdir.

  • Şekil 5.41. Dikey-kısa borulu evaporatörler

  • Tırmanan Film Evaporatörler

  • Boru içerisindeki ürünün, yukarıya doğru hareketi ya da aşağıya doğru inişine göre adlandırılırlar.

  • Tırmanan film evaporatörde ürün boru içerisinde, buhar ise boru dışında akar.

  • Evaporatöre ürün beslemesi alttan yapılır (şekil 5.42). Ürün ısındıkça yükselir. Kaynamanın olduğu noktadan itibaren oluşan kabarcıklar boruların ortasından yükselirken, ürün de boru iç yüzeylerinden film halinde yukarıya doğru tırmanır.

  • Tırmanan film evaporatörlerde ürünün seviyesi boru yarı uzunluğunun biraz altındadır. Bu düzeyin üzerinde brüde-konsantrat karışımı yüksek bir hızda boruları terkederek tepedeki ayırıcıya (seperatöre) ulaşır.

  • Tırmanan film evaporatörlerde ürünün boruda kalma süresi 1 dakika dolayında olduğundan ısıl bozulma çok azdır. Bu nedenle meyve suyu konsantrasyonunda kullanılırlar.

  • Şekil 4.113. Uzun borulu tırmanan film evaporatörün şematik çalışma ilkesi

  • İnen Film Evaporatörler

İnen film evaporatörler az yer kaplayan uzun borulu evaporatörlerdir. Konsantre edilecek olan ürün üstten verilir.

Genellikle ısıya karşı duyarlılığı fazla olan örneğin narenciye suları konsantrasyonunda yaygın olarak kullanılır.

Ürün boru iç yüzeylerinden ince bir film halinde inerken ısınır. Ürünün borulardaki kalış süresi yaklaşık 1 dakika, film kalınlığı ise 0.1 mm kadardır. Boru içerisinde oluşan buhar, ürünün ince bir film oluşturmasına yardımcı olur.

Evaporatörün altında toplanan brüde-konsantrat karışımı, bir ayırıcıya gönderilir. Konsantratın kıvamı yeterli değilse tekrar sirküle ettirilir ya da ikinci üniteye gönderilir.

  • Şekil 5.43. İnen film evaporatör

  • Zorlamalı Sirkülasyonlu Evaporatörler

  • Özellikle viskozitesi yüksek olan ürünlerin konsantrasyonunda doğal sirkülasyonla çalışmak ekonomik değildir. Yüksek verim ancak hızlı sirkülasyonla elde edilebilir.

  • Borularda 1-3 sn süre içinde kaynama derecesine kadar ısıtılan ürün ayırıcıya geldiğinde konsantrat-brüde karışımı halindedir.

  • Ayırıcı girişinde bir yansıtıcı yüzeyle karşılaşan karışımdaki konsantre tanecikler yüzeye çarparak aşağıya iner ve sisteme giren yeni ürünle karşılaşırken brüde ise, separatörü üstten terkederek ya bir kondensöre gider ya da ikinci bir evaporatör ünitesini çalıştırmakta kullanılır. Böylece evaporasyon sürekli olarak yapılır.

  • Şekil 4.115. İki geçişli yatay ısıtma sistemi dışarda olan zorlamalı sirkülasyonlu evaporatör

  • Flaş Evaporatörler

  • Özellikle yüksek viskozitesi nedeniyle film haline getirilemeyen ya da konsantrasyon ilerledikçe yoğunluğu hayli yükselen ürünlerin, örneğin üzüm ve elma gibi meyve sularının ve bazı pulpların konsantrasyonunda ve salça üretiminde flaş evaporatörler kullanılır.

  • Isıtılmış ve bir pompa ile evaporatör gövdesine pompalanmakta olan ürüne, açısal yerleştirilmiş bir enjektörle doğrudan ısı aktarımı yöntemiyle 0.5 sn gibi çok kısa bir sürede 150ºC dolayında ısıtılmış temiz buhar püskürtülür.

  • Çok kısa bir süre içinde kaynayarak brüde-konsantrat karışımına dönüşen ürün ayırıcıya girdiği anda, büyük hacimli ve silindirik bir gövdeden ibaret olan ayırıcıdaki düşük basınç nedeni ile aniden buharlaşır. Bu olaya “flashing” denilmektedir. Buharlaşma, ürünün sıcaklığı ayırıcıdaki koşullarda kaynama derecesine düşene kadar devam eder.

  • Şekil 5.45. Flaş Evaporatör

  • Karıştırmalı veya Sıyırma Film Evaporatörler

  • Dıştan buharla ısıtılan ceketli, silindirik, uzun ve dikey bir gövdeden oluşur.

  • Gövdenin içinde motorla dönüş hareketi verilen bir rotor bulunur. Rotor üzerindeki kanatçılar dönüş hareketi sırasında ürünü gövde iç yüzeyine bir film halinde yayarlar.

  • Ürün girişi evaporatörün üstünden yapılır. Santrifüj kuvveti etkisi ile iç yüzeyde oluşan ince ürün filmi çok kısa bir süre içinde evapore olur.

  • Karıştırmalı veya Sıyırma Film Evaporatörler

  • Brüde, gövde içinde yukarıya doğru yükselirken konsantrat, yerçekimi kuvveti nedeni ile iç yüzeyden sıyrılarak aşağıya doğru iner.

  • Dipte toplanan konsantrat içinde bir miktar brüde de bulunduğundan karışım bir ayırıcıya verilir.

  • Konsantrat, ayırıcının altından alınırken brüde bir kondensöre verilerek yoğuşturulur ya da ikinci ve üçüncü ünitelere verilerek ısıtıcı ortam olarak kullanılır.

  • Ürün filminin evaporatörde kalış süresi çok kısadır.

  • Şekil 5.46. Karıştırmalı film evaporatör

  • Spiral Evaporatörler

  • Spiral evaporatörde ısıtıcı borular, bakır ya da çelikten yapılmış spiral sargı biçimindedir.

  • Buhar, borular içinde kondanse olur. Fiyatı ucuz olduğundan ve hayli geniş bir ısıtma alanı sağladığından domates salçası, sosu ve ketçap gibi viskozitesi yüksek ürünlerin yapımında ön konsantrasyon işleminde kullanılır.

  • Spiral evaporatörlerin yüksek kapasiteli olanları şeker endüstrisinde kristalizatörlerde buharlaştırıcı olarak kullanılmaktadır.

  • Plakalı Evaporatörler

  • Yan yana dizilmiş olan plakalardan birisinde buhar, yanındaki komşu plakada ise ürün sirküle eder.

  • Sistemde yüksek basınçlı buhar kullanılır.

  • Sirkülasyonu sağlayan bir pompadır.

  • Ürün, bir bölümün ürün plakasında tırmanan film, diğer ürün plakasında ise inen film şeklinde ısınır. Bu olay her dört plakalık bölümlerde aynı anda oluşur.

  • Ürünün evaporatörde kalış süresi 20 sn kadardır.

  • Plaka sayısı arttıkça kapasite artar.

  • Genellikle elma, üzüm ve portakal suları konsantrasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır.

  • Şekil 5.47. Plakalı evaporatör

  • Konik Yüzeyli (Santrifüj) Evaporatörler

  • Konik yüzeyli evaporatör, santrifüj separatörün çalışma ilkesinden yararlanılarak yapılmış, ayırma plakaları aynı zamanda ısıtıcı yüzey olarak kullanılmıştır.

  • Bir elektrik motoru ile tahrik edilen santrifüj evaporatörlerde ürün, bir dağıtım borusu ile üstten girer ve merkezden aşağıya doğru ilerlerken plaka iç yüzeylerine dağılır. Isıtıcı buhar evaporatörün altından verilir.

  • Brüde ise evaporatörün ortasındaki boşluktan yukarıya doğru ilerler, ayrı bir kanaldan kondensöre geçer.

  • Santrifüj evaporatörlerde ürünün ısıtma yüzeyinde kalma süresi 1 sn’den daha kısadır.

  • Şekil 5.48. Santrifüj evaporatör

  • Düşük Sıcaklık (Vakum) Evaporatörleri

  • Buhardan ekonomi sağlamanın bir diğer yöntemi de sisteme düşük basınç uygulamaktır.

  • Düşük basınç nedeniyle ürünün kaynama noktası da düşürülmüştür.

  • Vakum konsantrasyonunun çeşitli avantajları vardır. Isıya duyarlı ürünler bazı özelliklerine zarar verilmeksizin evapore edilirler.

  • Deaeratörler (Hava Çıkarıcılar)

  • Sıvı, yarı sıvı hammadde ya da yarı işlenmiş gıdaların fabrika üretim hatlarında çeşitli işlemler görmesi sırasında ürüne az ya da çok miktarda hava karışır.

  • Havanın ürüne fazla miktarda karışmış olması teknik ve teknolojik birtakım sorunlar doğurur.

  • Üründe kalite bozukluğuna yol açan nedenlerden birisi de havanın karışmasıdır.

  • Havadaki oksijen, üründe birtakım oksidatif tepkimelere yol açmaktadır. Örneğin, meyve sularında askorbik asit miktarı azalır, aroma öğeleri değişir, yabancı kokular oluşabilir, laklı ya da laksız teneke kutularda korozyon hızlanabilir.

  • Vakum Deaeratörler

  • Ürün, vakum pompası yardımıyla basıncı, atmosferik basıncın altında belirli bir düzeye düşürülmüş olan vakum hücresine girer girmez dağıtıcı düzen tarafından püskürtülür ya da ince bir film oluşturacak şekilde iç duvara yayılması sağlanır.

  • Düşük basınç (vakum) ürünü, normal kaynama derecesinin altındaki bir sıcaklıkta aniden kaynattığından ürüne karışmış ya da yapısında bulunan hava, evapore olarak üründen kolaylıkla uzaklaşır. Hava, vakum pompası ile sistemden atılırken, buharlaşan bir miktar ürün ve aroma öğeleri bir kondensörden geçirilerek yoğuşturulur ve tekrar ürüne karıştırılır.

  • Hava seperatörü ve azot gazı uygulaması

  • Hava seperatörü, atmosferik koşullarda çalıştığından yalnızca, üründe dağılmış olan havayı alabilmektedir. Çözünmüş hava üründe kalır.

  • Üründen havanın çıkarılmasını sağlayan bir başka yöntem, steril azot gazının (N) ince zerreler halinde ürüne enjekte edilmesidir. Azot gazı, havanın yerini alarak havanın üründen uzaklaşmasını sağlamaktadır. Bu yöntem çoğunlukla depolanacak meyve sularına uygulanır.

  • Deaeratörlü bir süt işleme tesisi

  • Deodorizatörler (Koku Alıcılar)

  • Deodorizasyon (koku alma) işleminden amaç, üründe doğal olarak bulunan ya da oksidatif ve hidrolitik (kimyasal, enzimatik, mikrobiyal) tepkimeler sonucu sonradan oluşan ve ürünün kalitesini düşürücü nitelikteki koku ve aroma öğelerinin üründen uzaklaştırılmasıdır.

  • Yemeklik sıvı yağ üretimi endüstrisinde deodorizasyon işlemi, en son ve tüm rafinasyon işlemleri arasında en zor olan işlem sayılır.

  • Deodorizasyon çoğunlukla buhar destilasyonu ile yapılır. Üründen çıkarılması istenen yabancı koku öğelerinin buharlaşma basınçları düşük olduğundan düşük basınçta yüksek sıcaklık derecelerinin kullanılması gerekir.

  • Kondensörler (Yoğuşturucular)

  • Gıda endüstrisinde, koyulaştırılmak ya da kurutulmak istenen ürünlerin yapılarındaki suyun belirli bir miktarını yapıdan buharlaştırarak (evaporasyon) çıkarmak büyük önem taşır.

  • Kondensörler

  • Buharları, buharlaşma gizli ısılarını alarak yoğuşturan ve sıvı haline getiren makina veya düzene kondensör (yoğuşturucu) denir.

  • Gizli ısı, kondensörde kullanılan soğutucu (soğuk su, soğutucu özel sıvı) tarafından alınmakta, bu arada soğutucunun sıcaklığı artmaktadır.

  • Genellikle yoğuşturulacak buhar gövde içerisinde, soğutucu sıvı ise borular içinde sirküle eder.

  • Brüde

  • Yoğuşan brüde tek bir öğe, yoğuşan ve yoğuşmayan öğelerden oluşan bir karışım, iki ya da daha çok yoğuşan öğelerden oluşan bir karışım olabilir.

  • Örneğin, meyve sularının evaporasyonu sırasında üründen uzaklaştırılan brüdenin içinde meyveye özgü aroma öğeleri vardır.

  • Bunlar çeşitli alkoller, aldehitler, ketonlar, esterler ve asitlerden oluşan kolaylıkla uçucu öğelerdir. Bu nedenle, evaporasyondan önce kondensasyon yöntemi ile üründen ayrılmaları gerekir.

  • Film veya damla kondensasyonu

  • Brüde soğuk bir yüzeyde iki şekilde yoğuşur. Bunlardan birisi film, diğeri damla kondensasyonudur.

  • Film kondensasyonunda sıvı, yerçekimi kuvveti nedeniyle sürekli olarak yoğuşma yüzeyinden akan ince bir film tabakası oluşturur.

  • Damla kondensasyonunda ise brüdenin yoğuşması mikroskobik bir düzeyde başlayarak küçük çukurlar, çizikler ve noktalar oluşur. Bunlar giderek büyür, damlaları oluşturur, damlalar dönerek diğer damlalarla birleşir ve nihayet aşağıya doğru akarlar.

  • Damla kondensasyonunda ısı aktarım yüzeyi boştur ve brüde ile temas eder. Sıvı filmi olmadığından ısı aktarımına karşı direnç çok küçük, ısı aktarım katsayısı büyüktür.

  • Film kondensasyonunda film, kondensörün tepesinde oluşur, filmin kalınlığı aşağıya doğru artar.

  • Kondensör çeşitleri

  • Yüzey (kovan-boru) kondensörleri

  • Temas (püskürtmeli) kondensörleri

  • Yüzey kondensörleri

  • Kovan-boru kondensörü de denilen yüzey kondensöründe buhar (brüde) kovan içinde, soğutucu sıvı (genellikle soğuk su) ise boru içinde dolaşır

  • Tek geçişli yüzey kondansörü

  • Temas Kondensörleri

  • Şekil 4.59’da bir temas kondensöründe, brüde üzerine su püskürtülerek yoğuşturulması gösterilmektedir. Yoğuşmuş brüde ile soğutma suyu karışarak brüde gizli ısısı doğrudan suya aktarılır.

  • Şekil 5.59. Temas kondensörü

  • Temas Kondensörleri

  • Büyük hacım kaplayan brüdenin aniden yoğuşması kondensörde bir düşük basınç oluşmasına neden olur.

  • Böylece evaporatörde belirli bir vakum oluşturur.

  • Vakum oluşmasını engelleyen gazlar bir vakum pompası ile sistemden uzaklaştırılarak vakumun istenen düzeyde kalması sağlanır.

  • Brüdenin yoğuşması sonucu oluşan kondensat, yüzey kondensörlerde içeriye hava kaçırmayan özel pompalarla sistemden alınır.

Evaporatörler ( Prof.Dr.Adnan PARLAK )

EVAPORATÖRLER
(Tatlı Su Üreticisi)

Prof.Dr.Adnan Parlak

Atık Isıyı Geri Kazanma

Çok verimli motorlarda  bile  efektif verim %50 civarındadır. Geri kalan Enerji:

1.Yağlama yağı,

2.Piston soğutma suyu,

3.Ceket Soğ. Suyu

4.Egzoz gazı,

5.Skavenç hava soğutmasına

6.Türbo doldurucu soğutmasına

Gider.

Kayıp ısıdan değişik şekillerde faydalanılır.

-Baca kazanı-Buhar Türbini-Kombine güç sistemi

-Skavenç hava soğutma sisteminden yakıt tanklarının ısıtılmasında

Soru1.
Deniz suyunun 45 0C de kaynadığı bir tatlı su jeneratöründe suyun buharlaşması için gerekli enerji silindir soğutma suyundan sağlanmaktadır.  Günde 24 ton tatlı su elde etmek için ısıl değeri 42000 kJ/kg olan yakıt kullanılmış olsaydı

a) Bir günde ne kadar yakıt harcamak gerekirdi?
b) Günde 32 ton yakıt tüketen 7300 kW  gücündeki  bir ana makinenin soğutma suyundan kazanılan enerjiyi ı düşünerek verimdeki değişimi hesaplayınız.

a)

b) Atık ısı değerlendirilmediği takdirde verim

Atık ısı değerlendirildiğinde verim

Deniz Suyundan iki Şekilde Tatlı Su elde edilir

Ters Ozmoz Yöntemi

Distilasyon

Ters Osmoz yöntemi büyük kapasitelerde ama düşük kalitede tatlı su eldesin de faydalanılır.

Ters Osmoz ile Su

Normal şartlarda  osmoz olayı tabi bir olay olup, su az yoğun olan  tuzlu sudan  yarı geçirgen bir membran aracılığıyla daha yoğun olan ortama geçer.

Ters osmos yönteminde tuzlu su gibi yoğun ortama basınç uygulandığında (osmoz basıncından daha yüksek basınçta) basınç  tuz ile suyun ayrışmasına neden olur.  Bu olaya ters osmoz denir

Ters Osmoz yöntemi büyük kapasitelerde ama düşük kalitede tatlı su eldesin de faydalanılır.

Distilasyon Yöntemi

Deniz suyunun buharlaştırılmasıyla yoluyla tatlı su elde edilir. Suyun buharlaştırılmasında ceket soğutma suyu kullanılır.

Deniz suyunun buharlaşması düşük basınç altında gerçekleştirilir.

Doyma Basınç ve Sıcaklığı

Düşük Basınçlı Evaporatör

Evaporatör

Tek kademeli Evaporatör

Deniz suyu besleme yöntemi

Çift kademeli (ön Isıtmalı) Evaporatör

Çift kademeli (ön Isıtmalı) Evaporatör

Çift kademli Eva.da Deniz suyu besleme yöntemi

Evaporatör

Gemilerde kazan, banyo  vb. ihtiyaçların karşılanmasında deniz suyundan elde edilen distile su kullanılır.

Kaynama düşük basınçta gerçekleştiği için ısı değiştirici yüzeylerinde kışır oluşumu azdır.

Gerekli ısı ceket soğutma suyu (atık ısı) vasıtasıyla sağlandığı için su eldesi için ilave enerji harcanmamaktadır.

Evaporatör Elemanları

Ejektör Pompası: Kinistin veya herhangi bir deniz suyu devresinden alınan deniz suyu ejektörden geçirerek denize basılır.

Ejektör çıkış devresi üzerinden alınan bir hat  besleme valfi üzerinden geçirilerek evaporatör besleme suyu olarak kullanılır.

Isı Değiştirici (buharlaştırıcı ve yoğuşturucu )

Evaporatör Elemanları

Besleme Valfi ve Orifis:

Besleme suyu öncelikle besleme valfinden geçirilir. Genelde  yay yüklüdür. Ejektör pompasının bastığı suyun basıncı yay yükünü yendiğinde besleme valfinden su geçişi başlar.

Deniz suyu besleme pompası çıkışında ise orifisten geçirilir. Orifis konmasının nedeni besleme suyu debisini ayarlamaktır.

Evaporatör Elemanları

Ejektör ve Geri Döndürmez Valfi:

Ejektör Deniz suyu pompası bastığı suyun bir kısmını besleme devresine gönderir.  Kalan kısmını ise vakum oluşumu için hava ejektörüne, evaporatörde kalan tuz yoğunluğu yüksek deniz suyunu basmaya yarayan (brine) ejektörden geçirir.

Hava  Ejektörü (Vakum için)

Deniz Suyu Ejektörü ( fazla deniz suyunu atmak için)

Ejektörler, pompanın sağladığı basınçlı suyun ejektör dar kesitin de hızı   artırıp basıncın düşürüldüğü  makine elemanlarıdır.

Vakum bağlantısı ve denize atılacak konsantre deniz suyu bağlantısı ejektörün düşük basınç kısmıyla iştirakleşir.

Evaporatör Elemanları

qBazı evaporatörlerde iki fonksiyonu da yerine getirecek şekilde tek  ejektör kullanılmaktadır.

qEjektörün evaporatörden çekmiş olduğu hava ile düşük basınçta buharlaşma gerçekleştirilir.

qEjektörlerin hava ve deniz suyu bağlantılarında birer adet geri döndürmez valf vardır. Bu valfler sayesinde her hangi bir nedenle borda çıkış valfinin açık kalması durumunda evaporatörün deniz suyu ile dolmasının önüne geçilir.

Distile Pompası:

Kondanserde yoğuşan suyu tatlı su tankına basan santrifüj tip bir pompadır. Pompanın alıcısı düşük basınca (vakum) maruz kaldığı için pompa boğazından havanın girmemesi gerekir. Bunun için pompa glendi, pompanın çıkış hattından gelen basınçlı su ile iştirakleşerek sızdırmazlık sağlanır. Pompanın ilk devreye alınması esnasında boğazına(glende) su tutularak pompanın hava yapmasının önüne geçilir.

Evaporatör Elemanları

Salinometre (tuzluluk Ölçer): Su içerisindeki tuzluluğu ölçen düzeneğe denir.

qDeniz suyunun elektrik iletkenliği tatlı suya göre daha yüksektir. Deniz suyu sodyum klor, Magnezyum Klor ve Kalsiyum Klor  gibi bileşikler içerir. Klor iyonları iletkenliği artırdığı için suyun iletkenliği de artar.

qTuzluluğu ölçen sensörden gelen akım miktarı arttığında 2 nolu röle devreye girererek alarmı devreye sokar. Alarm sürekli olduğunda 1 nolu röle de devereye girerek tuzluluk ölçeri korur.

qDeniz suyunun iletkenliğini artıran diğer faktör sıcaklıktır. Her bir derece sıcaklık artışı iletkenliği %2.2 artırır. Bu nedenle tuzluluk ölçerin aynı zamanda sıcaklığa göre kalibrasyon yapar.

Evaporatör Elemanları

Salinometre (tuzluluk Ölçer). Tatlı su çıkışındaki tuzluluk oranı 2-20 ppm olmalıdır. Bu değeri aştığı anda  tank çıkışındaki elektro vana  kapatılarak sintineye çıkış valfi açılır. Bu esnada tuzluluk ölçerin alarmı devrededir.

Vakum Kırıcı valf. Evaporatördeki vakumu ayarlamak için kullanılır. Eva çalışmadığı zaman normalde açık bırakılır. Aşırı kaynama durumunda bu valf vasıtasıyla vakum bir miktar kırılır. Evaporatörün vakum tutmaması durumunda bu valf kontrol edilmelidir.

Emniyet Valfi.  Evaporatör içerisinde herhangi bir nedenle basınç arttığında sistemi aşırı  basınçtan korur.

Evaporatör Elemanları

Hava Tahliye valfleri.  Yoğuşturucu ve ısıtıcı  gövdesinde hapsedilmiş havanın tahliye edilmesi için eveporatörün devreye alınması esnasında açılarak  hava tahliyesi bu valflerle sağlanır.

Evaporatörün Devreye Alınması

Evaporatör Ana makine tam yola ulaştıktan ve limandan yeteri kadar uzaklaştıktan sonra (temiz deniz suyu için) devreye alınmalıdır.

Devreye alma için aşağıdaki işlemler takip edilmelidir:

1.Deniz suyu pompasının giriş- çıkış valfleri ile borda çıkış valfi açılarak pompa çalıştırılır.

2.Vakum kırıcı valf kapatılır.

3.Besleme suyu valfi açılarak eva ısıtıcısına deniz suyu girmesi sağlanır.

Çalışma Prensibi

Evaporatörün Devreye Alınması

4.Evaporatör içerisindeki  vakumun %90 vakuma (689 mmHg) ulaşması beklenir.

5.Ana makine ceket soğutma suyu valfleri açılırak 60-85 oC sıcaklıktaki ceket soğutma suyunun ısı değiştiriciye girişi sağlanır. Girecek su miktarı by-pass vanası ile ayarlanır.

6.Gözetleme camından deniz suyunun buharlaşması izlenir.

7.Buharlaşan su buharı yoğuşturucu  üzerindeki tesfiye şişesinden izlenir.

8.Su seviyesi yeteri kara yükseldiğinde  tuzluluk ölçer açıldıktan sonra  distile pompası devreye alınır. İlk çalışma esnasında tuzluluk bir miktar yüksek olacağından tuzluluk ölçerin alarmı çalacaktır. Seviye 20 ppm in altına düştüğünde tatlı su tankı selenoidi açılarak tank dolmaya başlar.

Evaporatörün Devreye Alınması

9.Evaporatör gövde sıcaklığı  40-45 oC arasında olmalıdır. Aksi halde vakum kırılır. Kapasite düşer. Buna neden olan faktörler:

a.Yoğuşturucuya verilen deniz suyu debisinin yetersizliği

b.Deniz suyu sıcaklığının yüksekliği

c.Yoğuşturucu borularının tıkanmış olması

d.Yoğuşturucunun deniz suyu tarafında hava olması

e.Distile pompası az bastığı için yoğuşturucuda biriken suyun fazla olması

f.Vakum kırıcı valfin kaçırması (vakum değerinden anlaşılır!)

Çok kademeli Evaporatör

Flash Evaporatör