เครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น หรือหม้ออบแบบมัลติเอฟเฟค เป็นระบบเครื่องระเหยที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อการเข้มข้นของสารละลายหรือการกู้คืนสารละลายจากสมการผสมของของเหลว มันดำเนินการโดยใช้หลักการของการใช้หลายขั้นตอนหรือเอฟเฟคเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงในกระบวนการระเหย
เครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่นหรือหม้ออบแบบมัลติเอฟเฟค (Multi-Effect Evaporator) คืออะไร ?
เครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น หรือหม้ออบแบบมัลติเอฟเฟค เป็นระบบเครื่องจักรที่ใช้ในการระเหยน้ำหรือของเหลวออกจากสารละลาย เพื่อเข้มข้นสารละลายให้เหลือเพียงปริมาณของแข็ง หรือกู้คืนสารที่ละลายอยู่ในของเหลว เป็นที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น อุตสาหกรรมอาหาร, เคมี, ยา และน้ำเสีย โดยเครื่องจะใช้หลายขั้นตอนหรือเอฟเฟคในการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ
หลักการของเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
เครื่องระเหยแบบมัลติเอฟเฟคทำงานโดยอาศัยหลักการของการระเหยในหลายขั้นตอน ในแต่ละเอฟเฟค ความร้อนที่ใช้ในการระเหยจะถูกส่งต่อจากขั้นตอนหนึ่งไปยังขั้นตอนถัดไป ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานในการระเหย ทำให้เกิดการระเหยได้อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น เครื่องนี้ยังสามารถควบคุมความดันในแต่ละขั้นตอนได้เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการระเหยและการควบคุมกระบวนการ
องค์ประกอบของเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
- ถังระเหย (Evaporation Chamber): เป็นที่ที่ของเหลวจะถูกทำให้ระเหยออก
- ระบบทำความร้อน (Heating System): ใช้ในการให้ความร้อนแก่ของเหลวเพื่อเร่งกระบวนการระเหย
- คอนเดนเซอร์ (Condenser): ทำหน้าที่ควบแน่นไอน้ำที่เกิดขึ้นจากการระเหย
- ปั๊มสูญญากาศ (Vacuum Pump): ช่วยลดความดันภายในระบบเพื่อเร่งการระเหย
- เครื่องควบคุมความดันและอุณหภูมิ (Pressure and Temperature Control System): ควบคุมการทำงานของเครื่องในแต่ละเอฟเฟค
- ท่อส่งน้ำและสารละลาย (Piping System): สำหรับส่งผ่านของเหลวและไอน้ำระหว่างขั้นตอนต่าง ๆ
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
- การผลิตน้ำตาลเข้มข้นในอุตสาหกรรมอาหาร
- การสกัดและเข้มข้นสารสกัดจากพืชในอุตสาหกรรมยา
- การระเหยน้ำออกจากน้ำนมเพื่อผลิตนมผง
- การทำความเข้มข้นของสารเคมีในอุตสาหกรรมเคมี
- การบำบัดน้ำเสียด้วยการระเหยสารที่ไม่ต้องการออกจากน้ำ
ราคาโดยประมาณของเครื่อง
ราคาของเครื่องระเหยแบบมัลติเอฟเฟคจะขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่อง, กำลังการผลิต, และวัสดุที่ใช้ในการผลิต โดยทั่วไปแล้วราคาอยู่ระหว่าง 500,000 – 3,000,000 บาท หรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของระบบ
ข้อดีและข้อเสียของเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
ข้อดี
- ประหยัดพลังงานในการระเหยเนื่องจากใช้การทำงานหลายเอฟเฟค
- สามารถระเหยสารละลายได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง
- ระบบการควบคุมความดันและอุณหภูมิช่วยเพิ่มความแม่นยำในกระบวนการ
- เหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม
ข้อเสีย
- ต้องการพื้นที่ในการติดตั้งที่มากพอสมควร
- มีต้นทุนเริ่มต้นในการลงทุนที่สูง
- การบำรุงรักษาและการควบคุมระบบอาจมีความซับซ้อน
วิธีการเลือกเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
- ขนาดและกำลังการผลิต: เลือกเครื่องที่มีกำลังการผลิตเหมาะสมกับปริมาณการผลิตที่ต้องการ
- ชนิดของสารที่ต้องการระเหย: ควรเลือกเครื่องที่สามารถระเหยสารที่ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- การประหยัดพลังงาน: เลือกเครื่องที่มีระบบการระเหยหลายเอฟเฟคเพื่อประหยัดพลังงาน
- การบำรุงรักษา: เลือกเครื่องที่สามารถบำรุงรักษาได้ง่ายและมีการรับประกันจากผู้ผลิต
- การใช้งานระยะยาว: ควรเลือกเครื่องที่ออกแบบมาให้สามารถใช้งานได้ยาวนานและทนทาน
วัตถุดิบที่ใช้กับเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
วัตถุดิบที่ใช้กับเครื่องระเหยแบบมัลติเอฟเฟค
- ของเหลวที่ผสมกับสารต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น นม, น้ำตาล, น้ำผลไม้
- สารละลายเคมีในอุตสาหกรรมเคมี
- สารสกัดจากพืชในอุตสาหกรรมยาและสมุนไพร
- น้ำเสียที่ต้องการบำบัด
ประวัติความเป็นมาของเทคโนโลยีนี้เครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
การพัฒนาระบบระเหยแบบหลายเอฟเฟคมีขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 19 โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการระเหยน้ำ ซึ่งในตอนแรกกระบวนการระเหยถูกใช้ในการผลิตน้ำตาลจากอ้อยและพืชอื่น ๆ แต่ด้วยความก้าวหน้าทางวิศวกรรมทำให้สามารถปรับปรุงและพัฒนาให้รองรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้เช่น การผลิตนมผง, ยา, และการบำบัดน้ำเสีย โดย Norbert Rillieux นักวิศวกรชาวอเมริกันผู้เชี่ยวชาญด้านกระบวนการผลิตน้ำตาล ได้พัฒนาระบบระเหยหลายขั้นตอนในช่วงปี 1840 ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของเทคโนโลยีนี้
เทคโนโลยีระเหยแบบหลายเอฟเฟคถูกนำมาใช้แพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม เนื่องจากการประหยัดพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการระเหยทำให้เทคโนโลยีนี้ยังคงได้รับความนิยมต่อเนื่อง
คุณสมบัติและส่วนประกอบหลักของเครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่น
1. การออกแบบหลายขั้นตอน ระบบประกอบด้วยหน่วยระเหยหลายหน่วยหรือเอฟเฟคที่จัดเรียงต่อเนื่อง โดยที่ไอน้ำที่เกิดขึ้นในหนึ่งเอฟเฟคถูกใช้เป็นสารทำความร้อนสำหรับเอฟเฟคถัดไป ซึ่งช่วยให้สามารถนำพลังงานความร้อนกลับมาใช้ซ้ำได้และเพิ่มประสิทธิภาพรวมของกระบวนการระเหย
2. ระบบสลับความร้อน แต่ละเอฟเฟคมักมีเครื่องสลับความร้อนเพื่อโอนความร้อนจากไอน้ำไปยังของเหลวที่กำลังถูกเข้มข้น ซึ่งช่วยให้การใช้พลังงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการทำงาน
3. ระบบสูญญากาศ ใช้สูญญากาศในระบบเครื่องระเหยเพื่อลดจุดเดือดของของเหลวที่กำลังถูกเข้มข้น ซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำลงและลดความเสี่ยงในการสูญเสียคุณภาพของผลิตภัณฑ์
4. ระบบควบคุม มีระบบควบคุมเพื่อปรับพารามิเตอร์เช่น อุณหภูมิ ความดัน และอัตราการไหลตลอดระบบเครื่องระเหยเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่ดี
5. ระบบการทำให้ไอน้ำเป็นของเหลวอีกครั้ง มีเครื่องทำให้ไอน้ำเป็นของเหลวที่ใช้ในการทำให้ไอน้ำที่เกิดขึ้นในแต่ละเอฟเฟคกลับเป็นของเหลวอีกครั้ง ซึ่งสามารถเก็บเป็นผลิตภัณฑ์ที่เข้มข้นหรือประมวลผลต่อได้
6. การจัดการการเติมและการส่งผลิตภัณฑ์ ระบบเครื่องระเหยมีกลไกในการเติมสารละลายเข้าสู่ระบบและในการเก็บผลิตภัณฑ์ที่เข้มข้นหรือผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการประมวลผล
7. วัสดุก่อสร้าง ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้และลักษณะของของเหลวที่กำลังถูกประมวลผล เครื่องระเหยอาจถูกสร้างขึ้นจากวัสดุเช่นสแตนเลสสตีล กระจก หรือสังเคราะห์อื่น
เพื่อให้มีความเข้ากันได้และความทนทาน
เครื่องระเหยแบบมัลติฟังชั่นมักถูกใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นอาหารและเครื่องดื่ม เภสัชภัณฑ์ เคมี และการบำบัดน้ำเสียโดยมีข้อดีเช่นประสิทธิภาพของพลังงาน การลดต้นทุนในการดำเนินการและความสามารถในการจัดการกับสารละลายที่หลากหลาย