Večina uparjalnikov je zgrajena iz nerjavnega jekla. Enostavni enostopenjski uparjalnik je sestavljen iz:
• toplotnega menjalnika, v katerem se kot grelno sredstvo običajno uporablja nasičena para, včasih pa tudi vroča voda ali drugi grelni medij;
• naprave za ločevanje (odstranjevanje) pare iz koncentrirane tekoče faze;
• kondenzatorja, v katerem se para kondenzira in črpalke za odvod koncentrirane pare.
Izbira uparjalnika je odvisna od:
• kapacitete uparjanja,
• zahtevane stopnje koncentracije končnega proizvoda,
• zahtev po vračanju hlapnih komponent in s tem povezane dodatne opreme,
• toplotne občutljivosti živila glede na čas in temperaturo uparjanja,
• enostavnosti čiščenja,
• velikosti uparjalnika v primerjavi z njegovo kapaciteto,
• enostavnostjo obratovanja,
Slika 43: Kratkocevni uparjalnik
Vir: http://www.swensontechnology.com/ (21. 8. 2008)
Za njega so značilne kratke, med 0,5 in 2,0 m dolge cevi, premera med 25 in 75 mm, po katerih se dviga raztopina.
Raztopina uparja v uparjalnih ceveh, ki se segrevajo od zunaj s paro in brizga kot mešanica pare in tekočine iz cevi v širši uparjalni prostor. Kapljice tekočine padajo nazaj v posodo in se vračajo skozi povratno cev v uparjalnik in tako nastaja obtok. Prednosti uparjalnika so v nizkih investicijskih stroških in nizkih stroških vzdrževanja ter hitremu prenosu toplote pri uparjanju relativno nizko viskoznih tekočin. Robertov uparjalnik ni primeren za uparjanje zelo viskoznih tekočin, zaradi slabe cirkulacije raztopine in zaradi velike možnosti, da se bo raztopina zapekla na steno cevi.
Uporablja se za koncentriranje sladkornih raztopin, raztopin glukoze in slada, srečamo pa ga še tudi pri koncentriranju sirupov in sadnih sokov.
8.1.2 Dolgocevni uparjalnik
Zgrajen je iz snopa 3 do 15 m dolgih cevi, premera od 20 do 50 mm. Para kondenzira na zunanji strani cevi, toplota, ki se pri tem sprošča, omogoča uparjanje tekočine v ceveh. V uparjalniku se tekočina v tankem filmu (sloju) lahko dviga – uparjalnik z dvigajočim filmom ali pa pada – uparjalnik s padajočim filmom. Možna pa je tudi kombinacija dviganja in padanja – uparjalnik z dvigajočim-padajočim filmom. Slaba stran teh uparjalnikov je, da
8.1.2.1 Uparjalnik z dvigajočim filmom
Predhodno segreta raztopina se v uparjalnik dovaja na dnu. Uparjanje se prične malo nad dnom cevi in ekspanzija hlapov povzroči, da se tanki film tekočine prične hitro dvigovati proti vrhu cevi. Praktično to pomeni, da mešanica tekočine in mehurčkov hlapov potuje proti vrhu, pri čemer postaja raztopina zmeraj bolj koncentrirana. Na vrhu mešanica hlapov in koncentrirane raztopine vstopa v ciklonski separator, kjer se hlapi vodijo v kondenzator, koncentrirana raztopina pa se odvaja kot produkt. Zadrževalni časi raztopine v uparjalniku so majhni, hitrost prenosa toplote pa je dobra, če uspemo vzdrževati primerno temperaturno razliko med grelnim medijem in raztopino, ki jo koncentriramo.
LEGENDA
Tovrstno uparjanje je primerno za nizko viskozna in toplotno občutljiva živila – npr. mleko, sadni sokovi.
8.1.2.2 Uparjalnik s padajočim filmom
Predhodno segreta raztopina se v uparjalnik uvaja na vrhu cevi, od koder raztopina v tankem sloju potuje po notranji strani cevi navzdol, pri čemer se uparja. Na dnu cevi vstopa mešanica hlapov in tekočine v centrifugalni separator, kjer ločevanje poteka enako kot pri uparjalniku z dvigajočim filmom. Zadrževalni časi raztopine v ceveh so kratki, hitrost raztopine pa precej velika zaradi gravitacije in ekspanzije hlapov. Na primer hitrost padanja je lahko pri 12 m dolgi cevi nad 200 m/s na dnu cevi.
Uparjalnik s padajočim filmom je primeren tudi za viskozne tekočine, zato se precej uporablja za koncentriranje toplotno občutljivih živil – npr. mleko in sadni sokovi.
Slika 45:Uparjalnik s padajočim filmom Vir: http://www.sms-vt.com/ (19. 8. 2008)
8.1.3 Ploščni uparjalnik
Konstrukcijska izvedba teh uparjalnikov je podobna ploščnim uparjalnikom, ki jih uporabljamo pri pasterizaciji in sterilizaciji. Raztopina, ki jo želimo koncentrirati, se črpa skozi menjalnik, pri čemer potuje po eni strani plošč, medtem ko po drugi strani plošč potuje para. Prostor med ploščami je tukaj večji, zato, da je omogočena ekspanzija hlapov, ki nastanejo med uparjanjem. Po izstopu iz uparjalnika mešanica tekočine in hlapov vstopa v ciklonski separator.
Prednosti teh uparjalnikov so v visoki pretočni hitrosti in hitremu prenosu toplote, kratkih zadrževalnih časih, enostavnem čiščenju in vzdrževanju. Prav tako ne prihaja do nastanka oblog na ploščah menjalnika, kar je še dodatna prednost. Glavna pomanjkljivost pa so visoki investicijski stroški.
Uporabljajo se lahko za zmerno viskozna in toplotno občutljiva živila – mleko, sadni sokovi, mesni ekstrakti.
8.1.4 Tankoslojni uparjalnik
Za zelo viskozna živila in/ali živila, ki se rada zapečejo na stene cevi lahko hitrost prenosa toplote povečamo s kontinuirnim odnašanjem mejnega sloja na grelni površini. Po konstrukciji je tankoslojni uparjalnik podoben uparjalniku z dvigajočim ali s padajočim filmom, le da ima namesto snopa cevi znotraj nameščeno samo eno cev, ki se od zunaj segreva s paro. Cev je povezana s centralno nameščenim rotorjem, ki z lopaticami nanaša na notranji obod cevi živilo v tankem sloju, ki nato, prav tako v tankem sloju, pada proti dnu cevi. Lopatice rotorja so od stene cevi oddaljene od 0,5 do 2,0 mm in ustvarjajo turbulenco.
Čas pretoka skozi uparjalnik je kratek (nekaj sekund).
Slika 45: Tankoslojni uparjalnik Vir: http://www.technoforce.net/ (21. 8. 2008)
Relativno visoka hitrost prenosa toplote preprečuje prijemanje živila na steno in penjenje.
Pomanjkljivost uparjalnika je v visokih investicijskih stroških ter visoki porabi pare in hladilne vode.
Uporablja se v proizvodnji paradižnikovih omak, raztopin želatine, mlečni industriji in proizvodnji sladkorja.