THIÉT BỊ CHƯNG CÁT ■
II. CÁC PHẢN CỦA THIÉT BỊ CHƯNG CÁT
Đẻ tránh tổn thất tinh dầu và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, quá trinh chưng cất cần phải thực hiện trong những thiết bị kín. Nẳp thiết bị có thể có hình chóp hoặc chỏm cầu, và có thể có cửa để cho nguyên liệu vào. Nếu nguyên liệu được cho qua nấp thiết bị (nguyên ỉỉệu quà hạt) thì ở bộ phận mối nối giữa của nguyên liệu và nắp cần phải được ghép thật kín và thuận tiện cho việc đỏng mở đễ dàng.
Mối nối giữa thiết bị và nắp có thể dùng bằng đệm và vặn bu lông; đệm tốt nhất là bằng sợi amiăng bện, trong trường hợp không có amiăng có thể dùng bao tải. Dùng bu - lông để ghép các mối nối trong thực tế bất lợi vì tốn nhiều thời gian để tháo, vặn. Các loại kẹp khác như mỏ vịt cũng rất bất tiện. Vì vậy nếu chung cất dưới áp suất không lớn, mối nối bằng gioăng nước là thích hợp hơn cả. Gioăng nước (hoặc van nước) có thể dùng loại đơn hoặc kép, nhưng ngay cả trong trường hợp dùng gioăng nước kép, nếu áp suất trong nồi lớn hơn áp suất bên ngoài độ 25 - 30 mmHg thì cũng không dùng được. Vì vậy nhiệm vụ chính của các cán bộ kĩ thuật và cơ khí là thiết kế cấu tạo thiết bị cũng như các bộ phận nối thuận tiện dễ dàng, tạo điều kiện tốt cho hỗn hợp hai đi ra khỏi thiết bị nhanh chóng, bảo đảm phẩm chất của tinh dầu thu được.
2. Cổ nồi
Cổ nồi là một bộ phận trung gian nối liền giữa nấp và vòi voi của nồi, cổ nồi có thể có nhiều hình dạng, nhưng yêu cầu chung là phải làm sao cho chế tạo đơn giản. Nhiệm vụ chính cùa cổ nồi là để làm cho hỗn hợp hơi thoát ra được dễ dàng, trong trường hợp chưng cất với nước, cổ nồi giúp cho hỗn hợp hơi thoát ra không lẫn nhiều nước. Khi chưng cất tinh dầu hoa hồng, cồ nồi còn giúp thay đổi tốc độ hơi, giữ bọt chất lỏng không đi sang thiết bị ngưng tụ. Khi chưng cất các loại nguyên liệu hạt nghiền nhỏ, Qồ nồi phải giữ lại được bụi vì vậy ở cổ nồi thường
phải đặt một tấm lưới, Nhưng cho đến nay, các loại cổ nồi có lưới chẳn như vậy vẫn không đáp ứng được yêu cầu loại bỏ tạp chất, vì vậy người ta phải làm thêm một bộ phận lắng bụi riêng, trước khi hỗn hợp hưi đi vào thiết bị ngưng tụ.
3. Vòi voi
Vòi voi là một phần của thân nồi nhằm nối liền cổ nồi với thiết bị ngưng tụ, vòi voi cần phải có kích thước tương ứng sao cho hỗn hợp hơi bay ra không bị trở lực lớn, không làm giảm tốc độ chưng cắt. Vòi voi cần phải có cấu tạo sao cho dung dịch lỏng trong thiết bị không đuợc đi qua đó để vào ống dẫn tới thiết bị ngưng tụ. Vì vậy, vòi voi thường có một độ dốc nhất định, nghiêng về phía thiết bị ngưng tụ, thường dao động từ 1 đến 3°. Đường kính của vòi voi nhỏ dần đều để hơi thoát ra dề dàng, vòi voi không nên đài quá 1,5 “ 3m. Nếu quá ngán thì hỗn họp hơi bay ra sẽ ngưng tụ đột ngột gây nên áp suất dư, ảnh hưởng tới quá trình chưng cất, nếu quá dài thì hỗn họp hơi bay ra sẽ rất chậm, ảnh hưởng tới tốc độ chưng cất.
4. Đáy nồỉ
Đáy nồi có cấu tạo giống nắp nồi nhưng phải thoả mãn sao cho khi chưng cất bàng hơi, hơi nước ngưng tụ được tháo ra dễ dàng không còn đọng hơi lại ở trong nồi. Đáy nồi thường có bố trí bộ phận đốt nóng trực tiếp hoặc gián tiếp. Nếu chưng cất với hơi nước mà không có nồi hơi riêng thì đáy nồi sẽ là bộ phận đốt nóng tạo hơi. Vì vậy, đáy nồi cần phải có cấu tạo sao cho diện tích truyền nhiệt được lớn nhất.
1: Đảy nồi được đốt bằng hơi trực tiếp;
2: Đáy nồi được đốt bằng hơi gián đoạn;
3: Đáy nồi dùng hơi trực tiếp không có nồi hơi riêng.
Hình 6. Đáy nồi chưng cất
5. Vỉ nồi
Vỉ nồi có tác dụng đờ khối nguyên liệu giừ cho nguyên liệu khỏi rơi xuồng đáy nồi làm tắc ống đẫn hơi. Trong trường hợp chưng cất, nguyên liệu dễ bị bêt, bị vón vỉ nồi còn có tác dụng giữ cho nguyên liệu khỏi bết vào nhau, làm cho hơi nước đi qua nguyên liệu được dễ dàng, vì nồi còn có tác dụng phân phôi hơi cho đều khắp các thiết bị.
Chiều dày vỉ nồi khoảng 8 - 1 0 mm, mặt vỉ nồi được đột hoặc khoan lỗ, vỉ nồi cùng có thể làm bằng các thanh sắt đan lại với nhau. Tùy thuộc vào loại nguyên liệu mà tiết diện lỗ có thể thay đổi nhưng nói chung tồng diện tích lỗ thường phải chiếm 1/2 diện tích của bề mặt vỉ.
ns = —s 2 trong đó: n: số lỗ trên vỉ
s: diện tích của một lỗ S: diện tích của mặt vỉ
Vỉ nồi còn có thể làm bằng những mảnh sắt ghép lại để dễ xếp vào và lấy ra.
6. Ống dẫn phân phối hơi
Trường hợp chưng cất bằng hơi nước cần có ống dẫn phân phối hơi vào thiết bị, vì vậy có ảnh hưởng lớn đến năng suất chưng cất. Thực tế cho thấy, trong trường hợp chưng cất ở thiết bị quá lớn, tác dụng của ống dẫn phân phối hơi này bị giảm. Hình dạng của ống phân phối hơi có khác nhau, hình vòng tròn, hình xoắn ốc, hình chữ nhật... Nhưng nói chung hỉnh vòng tròn phổ biến nhất. Các lồ cua ống phân phối hơi thường được xếp theo hình quân cờ (so le nhau) thành hai hàng hướng vê phía đáy của nồi cất, nhằm làm cho hơi nước được phân phối đều, và giữ cho các lỗ phun hơi khỏi bị bẩn do bụi, tạp của nguyên liệu chế biến.
Tổng số diện tích của các lỗ phun hơi thường dùng bằng 2 lần diện tích của tiết diện ống, tiết diện của ống phân phối hơi lấy bằng tiết diện của ống dẫn hơi vào thiêt bì và được xác định theo lượng hơi nước cần thiết dùng chưng cất trong một giờ (hơi nước trực tiếp ở chỗ đi vào ống dẫn phun hơi, tốc độ 20m/s).
Nếu lượng hơi cần thiết dùng chưng cất trong 1 giờ là p (kg/h) ; thế tích của 1 kg hơi ớ áp suất cho biết là V m' (c y; thê tra ờ bảng về hơi nước bào hòa). Tốc độ hơi khi vào trong ống phun hơi ỉ à V (m/s) thì diện tích bè ngang của ống dẫn hơi (F) có thể tìm thấy theo phương trình:
Đe điều chỉnh tốc độ hơi vào các thiết bị phải dùng loại van vặn vòng, không dùng loại khác. Các loại van khác chỉ được dùng trong trường hợp tháo nước ngưng tụ ở đáy các thiết bị và đế dễ tháo nước ngưng tụ ở dưới, các đáy nồi nên có hình trụ hoặc hình chóp.
Vật liệu để làm nồi chưng cất tinh dầu thường dùng loại sắí thép đặc biệt.
Một số xí nghiệp chưng cất thủ công, hoặc chưng cất gỗ trong lâm nghiệp, có thể làm nồi cất bàng gỗ, xi máng..., những loại nguyên liệu này đơn giản, rẻ, dễ tìm kiếm nguyên vật liệu, nhưng dễ bị hỏng, phải sửa chữa liên tục, dễ xảy ra tai nạn khi chưng cất với áp suất lớn. Ngoài ra, thiết bị chưng cất như vậy thường chỉ đùng chưng cất được một loại nguyên liệu. Nguyên liệu gỗ nói chung dễ hấp thụ tinh dầu, và sau đó muốn khử mùi rất khó khăn do vậy lựa chọn nguyên vật liệu dùng để làm nồi chưng cất cần phải chú ý đến giá thành, cũng như khả năng tác dụng của kim loại đó đối với tinh dầu, vì trong tinh dầu còn có nhiều axít hữu cơ, có thể làm cho các thành phần của thiết bị dễ bị gỉ. Nhìn chung, theo thực tế được xác nhặn tính theo mức độ không bền của các kim loại đối với tinh dầu ta thấy như sau:
trong số chì, sắt, nhôm, đồng, thiếc, thiếc tương đối bền hơn cả. Các phần khác nhau của thiết bị cũng bị oxi hoá khác nhau. Thường ở những chỗ bề mặt hơi nước, trực tiếp tác dụng và ngưng tụ nhiều thì dễ bị oxi hoá nhất. Ví dụ phần trên của thiết bị, cồ nồi và vòi voi trong trường hợp chưng cất thủ công thì những bộ phận đáy nồi bị tác dụng nhiệt, những chỗ ở nắp nồi chịu tác dụng lực nhiều, dễ bị gỉ và mau hỏng nhất. Ngoài việc chống gỉ ta cần chú ý tới màu sắc của tinh dầu do tác dụng của một số muối kim loại với tinh dầu tạo thành: Muối sắt cho màu nâu hoặc vàng, muối đồng cho màu xanh lục.
Xuất phát từ những yêu cầu như đã nêu ở trên, thân nồi nên làm bằng loại sắt tương đối rẻ và ít bền hơn như sắt C ĩ 3. Phần thiết bị này tốn nhiều vật liệu hơn; ít bị gỉ hơn và cũng ít ảnh hưởng lớn đến màu sắc của tinh dầu thu được. Còn nhừng phần nồi khác thì cần phải làm bằng những vật liệu tốt hơn. Hiện nay người ta dùng các loại thiết bị chưng cất có tráng một lớp men ở phía trong để chống gỉ như men êman hay bakêlít.
T, _ pV
vF = từ đây
3600
đường kính của ống dẫn hơi tính như sau: