Выпаривание

Концентрирование растворов в фитохимическом про­изводстве достигается выпариванием. При выпаривании растворитель из всего объема раствора при его температуре кипения частично удаля­ется. Этим выпаривание отличается от испарения, происходящего с по­верхности раствора при любых температурах ниже температуры ки­пения.

Тепло, необходимое для выпаривания раствора,  поступает через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора.

Процесс выпаривания проходит в вакууме, при повышенном и ат­мосферном давлениях. Выпаривание в вакууме имеет определенные пре­имущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, что теплота испарения раствора несколько возрастает с пониже­нием давления и соответственно увеличивается расход пара на выпари­вание единицы растворителя. Выпаривание под вакуумом дает возмож­ность проводить процесс при более низких температурах, что важно в случаях концентрирования растворов веществ, разлагающихся при по­вышенных температурах. При разрежении увеличивается полезная раз­ность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата. В фитохимии все больше в последнее время применяются непрерывно действующие выпарные ус­тановки. В производствах малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций используют выпарные аппараты периодического действия.

Рис. 18. Ротационный вакуумный выпарной аппарат.

Выпарные аппараты бывают однокорпусные и многокорпусные. Разнообразные конструкции выпарных аппаратов, применяемые в про­мышленности, классифицируются по типу поверхности нагрева, по ее расположению в пространстве, по роду теплоносителя, а также в зави­симости от того, где движется теплоноситель — снаружи или внутри нагревательной камеры. Большинство из указанных аппаратов подроб­но описано в литературе. Наиболее специфичными для фитохимии явля­ются аппараты, в которых выпаривание идет не только при более низких температурах, чем температура кипения, но и максимально сокращается время нагрева раствора, что весьма важно для термолабильных раство­ров. В качестве примера может быть приведен ротационный выпарной аппарат — вращающаяся колба (рис. 18).

Аппарат применяют для упаривания растворов термочувствитель­ных веществ с получением осадков. Исходный раствор загружается в колбу 1, которая вращается электродвигателем через редуктор 2 в бане 6, обогреваемой нагревателем 5. Пары поступают в конденсатор-хо­лодильник 3, дистиллят стекает в приемник 4, к которому подводится вакуум. По достижении заданной концентрации колбу 1 снимают, оста­ток выгружают, затем процесс повторя­ется. Дистиллят сливают из колбы 4 че­рез нижний спуск.

Рис. 19. Вакуум-циркуляционный выпарной аппарат.

Большой интерес представляют цирку­ляционные выпарные аппараты. Цирку­ляционный выпарной аппарат (рис. 19) предназначен для концентрирования растворов термостойких веществ, не образующих осадков. Исходный рас­твор через штуцер II засасывается в емкость 2, в которую опущена заборная труба циркуляционного устройства, В верхней части этого устройства находится нагреватель 1, обогреваемый паром. Нагретый до кипения в подогревателе раствор поднимается вверх и выплески­вается в сепаратор, где отделяется от паров. Пары по соединитель­ной трубе 5 поступают в конденсатор-холодильник 4. Конденсат сте­кает в приемник 3, к которому через  штуцер 12 подведен вакуум, и удаляется периодически через нижний спуск 10. Неиспарившийся рас­твор из сепаратора стекает в емкость 2, циркулируя до тех пор пока не упарится до нужной концентрации. Упаренный раствор периодически выгружают через нижний спуск. Аппарат собран при помощи фланцевых 6 и резьбовых соединении 7,8,9.

Рис. 20. Пленочный выпарной аппарат.

Для упаривания больших объемов все шире применяются пленоч­ные аппараты. Вертикальный пленочный аппарат (рис. 20) предназна­чен для осуществления процессов упаривания и дистилляции. Исходный раствор через штуцер 7 поступает в аппарат, обогреваемый через ру­башки теплоносителем 9. Раствор при помощи кольца 6 направляется на стенки корпуса и тонкой пленкой распределяется по ним роторным устройством 10, которое вращается на валу в подшипниках 2 и 8. Стекая по горячей стенке раствор упаривается и через штуцер 11 удаляется из аппарата в приемник остатка. Пары поднимаются наверх и через шту­цер направляются в холодильник-конденсатор, затем в приемник дис­тиллята. Ротор электродвигателем 1 приводится во вращение через клиноременную передачу. На валу ротора расположены уплотнение 3, муфта 4 и сепарационные диски 5.