Increasing the efficiency heat and mass exchange in an improved rotary film evaporator for concentration of fruit-andberry puree

Abstract

An improved model of a rotary film evaporator with a cutting blade having a reflective surface and equipped with an autonomous heating system which is fed by a power supply from Peltier elements. The reflective surface of the advanced cutting blade had an area of 0.06 m2 and was heated by a flexible film resistive electric heater of radiating type with a ~15...20 W power supply. This solution provides additional heating and mixing and helps to capture the cut-off layer of puree while reducing the useful surface of the working chamber by 7 %. Most evaporators have a low heat transfer coefficient reducing the energy content of the process and final quality of the product. The heat exchange efficiency can be increased by improving the design of the film-forming element of the rotary film evaporator. The use of the proposed cutting blade with a reflective surface enables an increase in the heat transfer coefficient by approximately 20 % compared to the basic rectangular blade design. When comparing the calculated data, it can be concluded that the main indicator of resource efficiency, namely specific energy consumption for heating a unit volume of product in the RFE amounts to 408 kJ/kg compared to 1,019 kJ/kg with the basic vacuum evaporator which means a 1.97 times consumption reduction. The duration of heat treatment in the RFE is 60 s compared to 1 h in the basic VE which shows a significant reduction of raw material exposure to high temperatures. The obtained data show the effectiveness of engineering and technological solutions. The engineering and technological component of any heat and mass exchange processes, in particular the concentration of fruit-and-berry raw materials, is the main component in theПокращена модель ротаційної плівки випарник з ріжучим лезом, що має відображає поверхню і оснащений автономна система опалення, яка живиться від джерела живлення від Пельтьє елементів. Відбивна поверхня вдосконалене ріжуче лезо мало площу 0,06 м2 і нагрівався гнучким плівковий резистивний електронагрівач випромінюючого типу потужністю ~ 15 ... 20 Вт постачання. Це рішення забезпечує додаткове нагрівання та перемішування та допомагає захопити зрізаний шар пюре зменшуючи при цьому корисну поверхню робоча камера на 7%. Більшість випарників мають низьку температуру коефіцієнт передачі, що зменшує енергію зміст процесу та кінцева якість продукту. Ефективність теплообміну можна підвищити, покращивши конструкція плівкоутворюючого елемента ротаційний випарник плівки. Використання запропонованого різання лезо зі світловідбиваючою поверхнею дозволяє збільшення коефіцієнта тепловіддачі приблизно на 20% порівняно з основним прямокутним лезом дизайн. При порівнянні розрахункових даних можна зробити висновок, що основний показник ефективності використання ресурсів, а саме питоме споживання енергії для нагрівання одиниці об'єму продукту в RFE становить 408 кДж / кг порівняно до 1019 кДж / кг з основним вакуумом випарник, що означає 1,97 рази скорочення споживання. Тривалість термічної обробки в РЧЕ становить 60 с порівняно з 1 год у базовій ВЕ, яка показує значне зменшення сировини вплив матеріалу на високі температури. Отримані дані свідчать про ефективність інженерно-технологічної рішення. Інженерно-технологічна складова будь-якого тепла та маси обмінні процеси, зокрема концентрація плодово-ягідної сировини матеріалів, є основним компонентом в виробництво напівфабрикатів з високим ступенем готовності. production of semi-finished food products of a high degree of readiness.