p
Teodor Ioan Trac
UTILAJE N INDUSTRIA ALIMENTAR
Instalaii de distilare i rectificare
INSTALAII DE DISTILARE I RECTIFICAREClasificare
Tipurile i construcia instalaiilor de distilare i rectificare,
care utilizeaz materie prim sub form lichid, depind de proprietile
fizice i chimice ale amestecurilor distilate, de temperaturile de
fierbere, de presiunea la care se efectueaz distilarea i de
procedeul de nclzire.n tabelul 1 se indic tipurile de instalaii de
distilare rectificare funcie de materia prim utilizat.Tabelul 1
Instalaii de distilare rectificare tipuri i utilizriMateria
primProdusul obinutTipul instalaiei
Fructe fermentate Borhot sau suc de fructe
Vin
Tescovin fermentat
Drojdie rezultat de la limpezirea mustului de struguri sau de la
limpezirea vinurilorRachiu de fructe (uic, mere, pere, ciree etc.),
de vin, de tescovin, drojdie cu o concentraie alcoolic de 24 60%-
Instalaii de distilare cu dou blaze
- Distilator de tescovin
Plmad fermentat (cereale, cartofi, melas) cu concentraia n
alcool de 8 10%Spirt brut; spirt rafinat- Instalaie de distilare
pentru spirt brut cu coloane suprapuse sau cu coloane alturate
- Instalaii de rafinare discotinue
- Instalaie de rafinare continu tip Barbet
Instalaii continue de rafinare distilare cu aciune semidirect,
indirect sau combinat
Coloane de distilare i rectificareAparatele utilizate pentru
distilare rectificare de tip coloan pot fi: cu talere cu clopote,
cu talere cu plci perforate sau site, cu umplutur, de construcie
special. Transferul de substan la aceste coloane are loc n zona de
spumare, ca urmare a barbotrii vaporilor sau gazului prin lichidul
de pe taler.
Coloane cu talereStudiul coloanelor cu talere se bazeaz pe
conceptul de taler teoretic. Acesta este o unitate ideal de
contact, pe care se realizeaz echilibru termodinamic ntre lichidul
(refluxul) care cade de pe talerul superior i vaporii care se ridic
de pe talerul inferior.
Conceptul de taler teoretic se poate explica astfel: pe un
talerul n, pe care se menine nivelul constant, se realizeaz
contactul ntre vaporii de compoziie yn+1 cu temperatura tn+1 (de la
talerul imediat superior n+1) i lichidul de compoziie xn-1 cu
temperatura tn-1 (de la talerul imediat inferior n-1). Deoarece
tn+1 > tn-1
vaporii mai calzi cedeaz cldur lichidului mai rece. Componenta
greu volatil din vapori se va condensa i componenta uor volatil din
lichid se va evapora. Pe talerul n se realizeaz astfel vapori i
lichid n echilibru, avnd aceeai temperatur tn. Talerul teoretic
echilibreaz deci diferenele de temperatur i concentraie dintre cele
dou fluxuri lichid i vapori din coloana de rectificare. Rezult
componenta lichid cu compoziia xn i cea de vapori cu compoziia yn.
Condiia ca talerul n s fie taler teoretic este ca xn i yn s
corespund echilibrului termodinamic lichid vapori.
Un taler teoretic reprezint mai multe talere reale, a cror numr
depinde de condiiile de operare. Caracteristica principal a
coloanelor de rectificare este numrul de talere teoretice.
Dimensionarea unei coloane cu talere const n determinarea
numrului de talere. Aceasta se poate face prin dou metode:
dimensionarea la echilibru determinarea numrului de talere
teoretice necesare separrii;
dimensionarea pe baza cineticii transferului de mas determinarea
concentraiilor i temperaturilor de fierbere pe fiecare taler i
astfel a numrului de talere reale.
n figura 1 se prezint schema coloanei de rectificare continu cu
talere. Modul de operare este urmtorul: amestecul iniial se
prenclzete pn la temperatura de fierbere, dup care se introduce pe
unul din talerele (2) coloanei (3). Concentraia refluxului intern
pe talerul respectiv trebuie s fie egal cu concentraia amestecului
iniial. Talerul pe care s-a efectuat alimentarea amestecului iniial
mparte coloana n dou zone: zona de concentrare (de rectificare) n
care se produce concentrarea vaporilor i lichidului n component uor
volatil;
zona de epuizare (de stripare) n care are loc epuizarea
lichidului i vaporilor de ultimele resturi de component uor
volatil.
Amestecul curge din taler n taler, pierde treptat componentul
volatil i ajunge n fierbtor (4) (serpentina de nclzire) unde este
parial vaporizat, restul fiind evacuat ca fraciune grea (reziduu).
Vaporii rezultai din fierbtor servesc la vaporizarea componenilor
volatili din lichidul (refluxul) care curge n contracurent.n
trecerea prin coloan, compoziia vaporilor variaz de la cea
corespunztoare fraciunii grele pn la cea corespunztoare fraciunii
uoare.
Vaporii sunt condensai total n condensator (1). O parte din
condensat revine ca reflux n coloana de rectificare, iar restul se
evacueaz ca distilat. Distilatul este produsul obinut la partea
superioar a coloanei, dup condensare, i reprezint fie componenta
mai volatil purificat, fie o fraciune mbogit n componenta mai
volatil. Reziduul reprezint produsul obinut la baza coloanei sub
form lichid i reprezint componenta greu volatil epuizat de
componenta uor volatil sau o fraciune mbogit n componenta greu
volatil.
Figura 1 Schema coloanei de rectificare
n lungul coloanei de rectificare, temperatura variaz de la
temperatura de fierbere a reziduului (apropiat de temperatura de
fierbere a componentului greu volatil), pn la temperatura de
condensare a distilatului (apropiat de temperatura de fierbere a
componentului uor volatil).
ntr-o coloan cu talere, lichidul i vaporii pot circula pe talere
n contracurent, n curent ncruciat sau n echicurent. Coloane cu
umplutur
Construcia unei coloane cu umplutur urmrete maximizarea
suprafeei de contact dintre cele dou faze (lichid i gaz). Acest
scop este atins cu ajutorul umpluturii, care realizeaz concomitent
transferul de cldur i de mas. Transferul de mas se produce pe
suprafaa peliculei de lichid format pe corpurile de umplere, ntre
lichid i vapori.
Coloana funcioneaz n condiii optime la valori precise ale
rapoartelor: debit de lichid care ud umplutura / debit al
vaporilor. Dac umplutura este stropit cu o cantitate de lichid
insuficient, se reduce suprafaa de contact lichid vapori. Nici
cazul contrar, al unei stropiri n exces, nu este de dorit, deoarece
duce la nfundarea coloanei.
Descriei modul de operare ntr-o coloan de rectificare cu
talere!
