Évaporateur sous vide
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Catégories de produits
- Extraction de plantes, botaniques et nutraceutiques(9)
- Huiles essentielles, épices et oléorésines(6)
- Transformation des fruits et légumes(8)
- Amidon, farine, huiles alimentaires et transformation alimentaire(7)
- Systèmes de séchage et de déshydratation(5)
- Évaporation, concentration et récupération de solvants(4)
- Équipements de procédé pharmaceutiques et industriels(4)
- Cacao, karité, huile de palme et oléagineux(6)
- Céréales, tubercules et transformation du sucre(6)
- Botaniques africains de spécialité et ingrédients naturels(11)
- Aliments et boissons de spécialité et valorisation des sous-produits(7)
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Évaporateur sous vide
Un évaporateur sous vide est le point de départ pratique du transformateur qui doit concentrer un liquide sensible à la chaleur en lots modestes et changeants : extraits botaniques, concentrés de fruits ou d’arômes, et liquides pharmaceutiques ou nutraceutiques. C’est une cuve unique à double enveloppe et à agitateur, exploitée sous pression réduite : le liquide bout donc à une température plus basse qu’à l’air libre. Quatre points doivent être décidés avant de la dimensionner : le volume du lot et le nombre de lots par jour, les matières sèches de la charge et les matières sèches ou le Brix final voulus, la quantité de chaleur que le produit supporte, et la source de chaleur et l’utilité de vide que le site peut soutenir. Ce n’est pas une machine continue ni de grande capacité ; lorsque les volumes sont importants, que le liquide s’encrasse beaucoup ou que l’économie de vapeur domine, une configuration à film, à circulation forcée ou à effets multiples convient mieux. L’évaporateur est présenté comme un ensemble complet cuve, condenseur, vide et commande pour de tels services par lots.
La charge est chargée dans une cuve à double enveloppe munie d’un agitateur. Le système de vide abaisse la pression jusqu’à la consigne choisie : le liquide bout alors à une température correspondante plus basse, tandis que la vapeur, l’eau chaude ou le fluide thermique de la double enveloppe apportent une chaleur douce. L’agitateur maintient le lot en mouvement contre la paroi chauffée, ce qui aide à limiter le brûlage et la concentration inégale ; une ébullition sous vide à environ 60-70 °C, selon le degré de vide, donne aux produits de fruits un meilleur goût et une meilleure conservation de la saveur. La vapeur quitte la cuve par un dévésiculeur vers un condenseur et est recueillie sous forme de condensats. Le lot est maintenu sous vide et sous agitation jusqu’à ce que les lectures de densité, de réfractomètre ou de température montrent que la concentration ou les matières sèches visées sont atteintes. Comme une cuve unique n’a ni film fixe ni géométrie de circulation, passer d’un produit à l’autre est simple et le nettoyage en place entre les lots est aisé, ce qui convient au travail multiproduit et aux programmes d’essais. Le prix de cette souplesse est le coût d’exploitation : une cuve discontinue ne cherche pas à réutiliser la chaleur de la vapeur, et la consommation d’énergie par kilogramme d’eau évacuée est donc plus élevée que dans un train à effets multiples, qui transmet la chaleur de la vapeur d’un étage à l’autre. La cuve, la double enveloppe, l’agitateur et l’équipement de vide sont en inox 316L ou dans une autre nuance adaptée, avec des raccords de nettoyage en place et une instrumentation pilotée par automate programmable. Le volume et la tenue au vide suivent la taille du lot et le produit.
Données clés de spécification
Matières sèches de la charge, Brix final, sensibilité du produit et énergie.
Schéma du procédé
Caractéristiques techniques
| Type d’évaporateur | Évaporateur sous vide : une cuve agitée à usage général |
|---|---|
| Principe de fonctionnement | Une pression plus basse dans la cuve réduit le point d’ébullition : le lot est donc concentré à basse température avec une chaleur douce de double enveloppe |
| Cuve | À double enveloppe et à agitateur, pour un fonctionnement discontinu ou semi-continu |
| Agitation | Agitateur motorisé ; type et vitesse adaptés à la viscosité du produit |
| Fluide de chauffage | Vapeur, eau chaude ou fluide thermique dans la double enveloppe, selon la configuration |
| Mode de fonctionnement | Sous vide, pour la concentration à basse température de produits sensibles à la chaleur |
| Service adapté | Concentration générale par lots de volumes plus petits, avec de fréquents changements de produit |
| Matériau en contact | Inox 316L, ou une autre nuance adaptée au produit |
| Système de condensation | Condenseur de surface ou barométrique avec éjecteur ou pompe à vide |
| Automatisation | Commande par automate programmable de la température, du vide et du point final du lot ; un système de supervision peut être configuré |
| Nettoyage | Circuit en contact avec le produit prévu pour le nettoyage en place |
| Souplesse des lots | Traite différents produits et des tailles de lot variables dans la même cuve |
| Capacité | Dimensionnée selon le besoin, de l’échelle pilote au service par lots de taille moyenne |
| Utilités | Vapeur, eau chaude ou fluide thermique pour la double enveloppe ; eau de refroidissement, utilités de vide, électricité et air comprimé |
Capacités de l’usine
| Échelle | Taille de lot type | Configuration de la cuve | Service type |
|---|---|---|---|
| Pilote / R&D | Petit lot | Une cuve unique à double enveloppe et à agitateur | Mise au point de formulations et de procédés |
| Petite échelle commerciale | Lot de taille moyenne | Cuve à double enveloppe dimensionnée, avec agitateur | Concentration générale par lots, gamme de produits souple |
| Échelle commerciale moyenne | Lot plus grand ou semi-continu | Cuve à double enveloppe plus grande, système de vide renforcé | Évaporation à usage général de plus grand volume |
Le volume de la cuve, la puissance de l’agitateur et le système de vide découlent de la taille du lot, de la viscosité du produit et de sa sensibilité à la chaleur. Pour un service continu, à grand débit ou fortement encrassant, un évaporateur à film, à circulation forcée ou à effets multiples convient normalement mieux.
Voie de procédé type
Définir le lot, les matières sèches et le point final
Le volume du lot, les matières sèches de la charge, le Brix ou les matières sèches finaux, les limites de chaleur et la routine de nettoyage entre les produits sont fixés d’abord, car ils déterminent la taille de la cuve, la surface de la double enveloppe et la capacité de vide.
Chargement de la cuve
La charge entre dans la cuve à double enveloppe et à agitateur, en une seule fois ou par étapes lorsque l’exploitation est semi-continue.
Mise sous vide
Le système de vide amène la cuve à la pression de fonctionnement, ce qui abaisse la température à laquelle le liquide bouillira avant le début du chauffage.
Chauffage et mélange
La vapeur, l’eau chaude ou le fluide thermique circule dans la double enveloppe et l’agitateur maintient le lot en mouvement, répartissant la chaleur de façon régulière et limitant le brûlage à la paroi.
Ébullition douce
Le lot bout à la température abaissée, libérant de l’eau ou du solvant, tandis que l’agitation maintient une concentration uniforme.
Évacuation et condensation de la vapeur
La vapeur est aspirée par un dévésiculeur vers le condenseur et recueillie sous forme de condensats, qui peuvent être réutilisés ou éliminés selon leur qualité.
Suivi du point final
Des instruments de densité, de réfractomètre ou d’élévation de température suivent le lot vers la concentration, l’humidité ou les matières sèches visées.
Vidange du lot
Au point final, le concentré sort par la vanne de fond vers le stockage ou l’étape suivante, par exemple le séchage.
Nettoyage et changement de produit
La cuve, la double enveloppe et l’agitateur sont nettoyés en place entre les lots ou les produits : une même unité peut donc servir plusieurs produits. L’évaporation sous vide à basse température peut laisser des bactéries se multiplier dans l’équipement : le nettoyage est donc fréquent et une étape d’assainissement est prévue.
Principaux équipements de l’usine
- Cuve d’évaporation à double enveloppe et à agitateur
- Moteur et réducteur de l’agitateur
- Alimentation de la double enveloppe en vapeur, eau chaude ou fluide thermique
- Sortie de vapeur avec dévésiculeur
- Condenseur de surface ou barométrique
- Système de vide, avec éjecteur à vapeur ou pompe à anneau liquide
- Réservoir et pompe de condensats
- Vanne et pompe de vidange de fond
- Instruments de densité ou de réfractomètre et de température
- Unité de nettoyage en place avec raccords à boules d’aspersion
- Transmetteurs de température et de vide ou de pression
- Armoire de commande avec automate programmable et centre de commande des moteurs
Produits de l’usine
Applications
- Concentration par lots de liquides pharmaceutiques et nutraceutiques
- Préconcentration à basse température d’extraits sensibles à la chaleur
- Lots petits et moyens de concentrés alimentaires et d’arômes
- Travail à façon avec de fréquents changements de produit
- Essais de concentration et essais pilotes avant le passage à l’échelle
- Récupération de solvant à partir de petits volumes de résidus de procédé
- Préconcentration d’extraits botaniques avant séchage ou cristallisation
- Épaississement de formulations visqueuses sous vide
Caractéristiques principales
Une cuve, plusieurs produits
Une seule cuve agitée et conçue pour le vide accepte des tailles de lot et des changements de produit variés, sans la géométrie fixe d’un corps à film ou à circulation forcée.
Concentration à basse température
Le fonctionnement sous vide abaisse le point d’ébullition : les liquides sensibles à la chaleur évitent ainsi la contrainte thermique d’une ébullition à la pression atmosphérique.
Chauffage régulier grâce à l’agitation
L’agitation déplace continuellement le liquide le long de la paroi à double enveloppe, ce qui aide à limiter le brûlage et donne une concentration plus uniforme.
Nettoyage et changement de produit simples
Une cuve unique avec des raccords de nettoyage en place rend le passage d’un produit à l’autre rapide et reproductible.
Dimensionnée pour le service petit et pilote
Elle convient aux lots plus petits et aux programmes de développement, et le passage à une unité à film, à circulation forcée ou à effets multiples reste possible à mesure que les volumes augmentent.
Produits associés
Questions fréquentes
À qui s’adresse un évaporateur sous vide, et que faut-il régler d’abord ?
Comment fonctionne-t-il ?
En quoi diffère-t-il d’un évaporateur à film tombant ou à effets multiples ?
Combien coûte son exploitation en énergie ?
Quels produits lui conviennent ?
Peut-on l’utiliser pour des essais avant la construction d’une usine plus grande ?
Comment préparer une charge en climat chaud ?
Que préparer pour une proposition technique ?
Que comprend le système présenté ?
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