Компоненты вакуумной системы
Хорошо спроектированная система вакуумного охлаждения состоит из трёх основных компонентов: (1) вакуумная камера, (2) вакуумная насосная система и (3) конденсатор-уловитель воды. Каждый из них устанавливает ограничения для остальных: камера определяет, какой объём пара должен быть отведён, уловитель воды удаляет основную его часть, а насосная система справляется с тем, что осталось, плюс с неконденсирующимися газами, которые поступают через неплотности.
Выбор вакуумного насоса
Насос должен быть подобран так, чтобы откачивать объём камеры и справляться с непрерывной нагрузкой по водяному пару во время охлаждения. Для охлаждения растительной продукции (≤660 Pa) достаточно одноступенчатых пластинчато-роторных насосов. Для охлаждения пищевых продуктов (начальная температура 80-90°C) рекомендуется двухступенчатая система, в которой водокольцевой насос работает как форвакуумный для пластинчато-роторного насоса.
Разница обусловлена нагрузкой по пару. Горячий пищевой продукт в начале цикла выделяет большие объёмы водяного пара, и этот пар тёплый; водокольцевой насос как первая ступень выдерживает воздействие влаги, а пластинчато-роторный насос обеспечивает конечное давление. При охлаждении растительной продукции нагрузка по пару меньше и пар холоднее, поэтому достаточно одной ступени.
Насос Рутса не следует добавлять ни для одной из этих задач. При целевом давлении ≤600 Pa, используемом для предварительного вакуумного охлаждения растительной продукции и быстрого охлаждения пищевых продуктов, ступень Рутса не даёт прироста эффективной скорости откачки, поскольку этот диапазон обеспечивается форвакуумным насосом. Насос Рутса в паре с пластинчато-роторным насосом относится к задачам глубокого вакуума, таким как сублимационная сушка, где рабочее давление ≤30 Pa. Добавление бустерной ступени в систему охлаждения повышает стоимость и затраты на обслуживание, не улучшая цикл.
Конструкция уловителя воды
Уловитель воды должен иметь достаточную площадь поверхности для конденсации испарённого водяного пара. Требуемая площадь зависит от максимальной скорости удаления влаги. Ориентировочное правило — 1 m² поверхности уловителя на 100 kg водяного пара в час. Применяются ещё два условия: температура поверхности уловителя должна оставаться ниже точки росы поступающего пара, а накапливающийся на ней иней уменьшает как свободную площадь, так и теплопередачу, поэтому размораживание и дренаж — это вопросы конструкции, а не текущего обслуживания.
Камера и практические точки отказов
Объём камеры следует рассматривать вместе с плотностью загрузки, поскольку свободный объём, подлежащий откачке, — это объём камеры за вычетом продукта. Герметичность заслуживает такого же внимания, как и подбор насоса: уплотнение, которое больше не держит, пропускает воздух непрерывно, и тогда насос расходует свою производительность на воздух, а не на водяной пар. Когда цикл замедляется, практический порядок проверки таков: уплотнение двери, затем уплотнения клапанов, затем сварные швы камеры. Форсунки и дренажные линии также входят в список регулярного осмотра, поскольку засорение изменяет как подачу влаги, так и путь пара.