蒸發(fā)濃縮設(shè)備

蒸發(fā)濃縮設(shè)備1第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二本章主要內(nèi)容真空濃縮設(shè)備的分類和選擇單效真空濃縮設(shè)備(中央循環(huán)管式濃縮鍋)膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備(升膜式蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器)真空濃縮裝置的輔助設(shè)備重點(diǎn)：真空濃縮設(shè)備的選擇、中央循環(huán)管式濃縮設(shè)備、升降膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備；難點(diǎn)：中央循環(huán)管式濃縮設(shè)備的工作原理。

2第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1、平衡濃縮：是利用兩相在分配上的某種差異而獲得溶質(zhì)和溶劑分離的方法。2、非平衡濃縮：利用半透膜來分離溶質(zhì)和溶劑的過程，即兩相用半透膜隔開，因此，分離不是靠兩相的直接接觸，故稱非平衡濃縮。

3、蒸發(fā)：將稀溶液加熱沸騰，使溶劑汽化而將溶液濃縮的過程。一、有關(guān)概念3第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1）熱能的供應(yīng)：它包括維持沸騰的溫度、補(bǔ)充因溶劑汽化所帶走的熱量、設(shè)備消耗的熱量等；2）溶劑蒸汽的排除；蒸發(fā)過程的完成有兩個必要條件：4第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1、按壓力分：常壓濃縮設(shè)備：蒸發(fā)面為常壓；真空濃縮設(shè)備：蒸發(fā)面上氣化后處于負(fù)壓狀態(tài)，其特點(diǎn)見教材P175。二、濃縮設(shè)備的分類5第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二2、按蒸汽利用的次數(shù)分：單效濃縮設(shè)備：一次利用雙效濃縮設(shè)備：二次利用多效濃縮設(shè)備：三次或三次以上利用帶有熱泵的濃縮設(shè)備：熱泵再次加熱利用6第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二3、按料液的流程分：單程式：循環(huán)式：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)4、按料液分布狀態(tài)分：薄膜式：分散成薄膜狀，蒸發(fā)面大，蒸發(fā)快。它分為升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和離心式薄膜蒸發(fā)器。非膜式：大蒸發(fā)面。它按料液管路中流動，管路又分為盤管式濃縮器、中央循環(huán)管式濃縮器7第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二薄膜式：刮板式

升膜式管式薄膜蒸發(fā)器：降膜式離心式升降膜式板式非膜式：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器外加熱式盤管式帶攪拌的夾套加熱式8第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1、物料自身的特性熱敏性：番茄醬等后果：失活，色澤和風(fēng)味改變，產(chǎn)品質(zhì)量降低。措施：低溫短時，各種薄膜式或真空度較高的蒸發(fā)濃縮器結(jié)垢性：后果：積垢熱阻蒸發(fā)效能停產(chǎn)措施：高速流防止積垢生成，采用流速大的升膜式第一節(jié)真空濃縮設(shè)備一、真空濃縮設(shè)備的選擇9第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二或強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)設(shè)備，或電磁防垢、化學(xué)防垢，易于清洗。發(fā)泡性：濃縮液中產(chǎn)生大量氣泡后果：溶液損失、產(chǎn)品損耗；污染其它設(shè)備，停產(chǎn)。措施：增加流速，高速流沖破泡沫。降低二次蒸汽流速，防跑泡現(xiàn)象或設(shè)法分離回收泡沫，消除發(fā)泡。管內(nèi)流速很大的升膜式或強(qiáng)制循環(huán)、長管薄膜式結(jié)晶性：晶體析出；是否需要攪拌裝置或強(qiáng)制循環(huán)10第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)晶性后果：濃度增加時晶粒析出傳熱措施：夾套帶攪拌濃縮器或強(qiáng)制循環(huán)粘滯性：后果：濃度增大粘度增大流速傳熱措施：選用強(qiáng)制循環(huán)，刮板式或降膜式腐蝕性措施：不銹鋼、石墨加熱管或耐酸搪瓷夾層蒸發(fā)器11第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二2、滿足工藝要求：如濃縮比，濃縮比的收縮率，能否保持溶液特性；3、傳熱效果好，傳熱系數(shù)高，熱利用率高；4、結(jié)構(gòu)合理緊湊，操作清洗更換方便，且安全可靠12第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二5、盡可能小的功率消耗，如攪拌動力或真空動力消耗等6、合理選擇材質(zhì)和制造維修方便；7、符合食品衛(wèi)生法要求；8、有一定的安全防護(hù)措施；13第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二二、單效真空濃縮設(shè)備（一）特點(diǎn)1、真空下蒸發(fā)濃縮，配有抽真空裝置；2、蒸汽一次利用，熱能利用率高，但是二次蒸汽未充分利用；3、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，傳熱系數(shù)高，操作控制容易；14第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二4、傳熱面積?。ü艿溃a(chǎn)能力低，料液循環(huán)差，盤管表面易結(jié)垢。5、清洗困難。（二）應(yīng)用

果醬、果汁和煉乳等生產(chǎn)中。15第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二（三）中央循環(huán)管式濃縮鍋基本結(jié)構(gòu)1）鍋體：鍋底、加熱室—蒸汽容納空間2）加熱器體：中央循環(huán)管(截面積為總面積的40%－100%）和上下管板及加熱管束（直徑25mm－75mm)16第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二液料在管內(nèi)流動而加熱蒸汽在管束之間流動。3）管道（口）：真空系統(tǒng)、料液進(jìn)出口、不凝氣出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口17第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二4）蒸發(fā)室：料液液面上部圓筒空間—汽液分離，防止料液被二次蒸汽帶走5）附件：人孔、儀表、取樣口及視鏡等。18第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二單效真空濃縮鍋19第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二（四）使用注意事項(xiàng)1、一般開始操作時，先通入加熱蒸汽于鍋內(nèi)趕走空氣，后開啟抽真空系統(tǒng)，造成鍋內(nèi)真空；2、待加熱器體內(nèi)充滿液體后，再開蒸汽閥門；3、取樣檢驗(yàn)，達(dá)到所需濃度時，解除真空即可出料；4、加熱蒸汽壓力應(yīng)視不同物料選擇，不宜太高，否則易發(fā)生焦管現(xiàn)象。20第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二

（五）液膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備1、特點(diǎn)料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流動（上升、下降或上升與下降組合），從而使蒸發(fā)面積增加，提高濃縮效率。21第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1）按液膜形成方式分：自然循環(huán)式蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器；2）按液膜運(yùn)動方向分：升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和升降膜式蒸發(fā)器。2、分類22第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二3、升膜式蒸發(fā)器與中央循環(huán)管式濃縮鍋的區(qū)別：中央循環(huán)管式濃縮鍋的料液是依靠傳熱產(chǎn)生的重度差排濃縮液，液面上的二次蒸汽靠負(fù)壓排出。而升膜式蒸發(fā)器是依靠膨脹的二次蒸汽產(chǎn)生向上的升力，二次蒸汽濃縮液進(jìn)入分離器。23第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二加熱管（蒸發(fā)器）：直徑為30mm-50mm的管子，長徑比為100－150汽液分離器：

碰撞型離心型過濾型

結(jié)構(gòu)24第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二進(jìn)口：蒸汽進(jìn)口、料液進(jìn)口出口：濃縮液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口25第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二A、一般為單流型，即料液經(jīng)一次濃縮基本達(dá)到成品濃度而排出；B、管內(nèi)靜液面低，由靜壓頭產(chǎn)生的沸點(diǎn)升高很?。惶攸c(diǎn)26第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二C、蒸發(fā)時間短，幾秒至十余秒，適用于熱敏性物料；D、高速二次蒸汽破沫性能好，適用于易起泡沫的物料；E、二次蒸汽螺旋上升，料液易粘壁，不適用于粘度大的物料。27第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二料液由料液進(jìn)口進(jìn)入蒸發(fā)器管內(nèi)，在管內(nèi)底部與蒸汽首先進(jìn)行對流傳遞熱量（管外蒸汽熱量傳遞給管內(nèi)料液），當(dāng)料液獲得一定熱量達(dá)到沸騰狀態(tài)，進(jìn)入管中間部開始產(chǎn)生蒸汽泡，使料液產(chǎn)生上升力，由于料液熱量的連續(xù)獲得，產(chǎn)生二次蒸汽，膨脹的二次蒸汽產(chǎn)生強(qiáng)的上升力，料液呈薄膜狀在管內(nèi)上行，工作過程：28第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二到管頂部呈噴霧狀，以較高速度進(jìn)入汽液分離器，二次蒸汽從分離器頂部排出，濃縮液達(dá)到濃度要求從分離器底部排出，未達(dá)到濃度要求再次由下導(dǎo)管送到底部再次加熱蒸發(fā)。29第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1）操作時，應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)料量，防止管壁結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生；2）料液一般先預(yù)熱到沸點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)入加熱器體，以增加液膜比例，提高沸騰和傳熱系數(shù)；3）各管路密封性能要好，連接可靠；4）定期對密封墊進(jìn)行更換和檢查。注意事項(xiàng)30第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二4、降膜式蒸發(fā)器與升膜式一樣，都屬于自然循環(huán)的液膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備，構(gòu)造與升膜式相似，主要區(qū)別是料液由加熱器頂部加入，液體在重力作用下，沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動，由于向下加速，克服加速壓頭比升膜式小，沸點(diǎn)升高也小，且加熱蒸汽與料液溫差大，所以傳熱效果較好。關(guān)鍵：使料液均勻分布于各加熱管31第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二導(dǎo)流管篩板或噴嘴旋液噴頭料液分布器：32第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二a、篩孔板式

b、噴霧型

c、鋸齒形導(dǎo)流管

d、螺旋溝槽導(dǎo)流管

e、典型導(dǎo)流管f、篩孔板與導(dǎo)流管結(jié)合

g、旋液型33第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二5、升降膜式蒸發(fā)器兩組加熱管：一組升膜，另一組降膜料液先進(jìn)入升膜式加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至頂部，然后轉(zhuǎn)入另一半加熱管，再進(jìn)行降膜蒸發(fā)。濃縮液從底部進(jìn)入汽液分離器分離后，二蒸汽從分離器上部排入冷凝器，濃縮液從下部排出。34第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二

特點(diǎn)：符合物料的要求，初進(jìn)入，濃度低，速度快，容易達(dá)到升膜要求，初步濃縮后，在降膜式中受重力作用下能沿管壁均勻分布形成薄膜。先升后降，有利于液體均布，加速湍動和攪動，進(jìn)一步提高傳熱效果。升膜控制降膜的進(jìn)料分配串聯(lián)可提高產(chǎn)品的濃縮比，減低設(shè)備高度35第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二6、板式蒸發(fā)器板式加熱器：4片傳熱板組成一個板單元；汽液分離器：離心式（二次蒸汽和濃縮液在一起）

結(jié)構(gòu)36第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二板式蒸發(fā)器的傳熱組合37第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二加熱板間蒸汽與物料之流程38第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二進(jìn)料管道：蒸汽進(jìn)口、料液進(jìn)口；附件：密封圈、調(diào)節(jié)板、緊固件和支架等。39第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二板式蒸發(fā)器40第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二料液經(jīng)泵的作用強(qiáng)制通入板式加熱器體，在流經(jīng)升膜和降膜段時受加熱蒸汽的作用，通過板壁對料液加熱濃縮，產(chǎn)生的濃縮液和二次蒸汽由底部通入?yún)R集槽機(jī)出口通入分離器，分離濃縮液和二次蒸汽，分別從各出口排出，其中冷凝水由冷凝水出口排出。工作過程41第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二A、優(yōu)點(diǎn)：1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，加熱面積可隨意調(diào)整；2）加熱時間短；3）熱敏性物料的適應(yīng)性好，如牛奶、果汁等；4）具有升膜和降膜的特點(diǎn)，傳熱系數(shù)高。特點(diǎn)42第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1）密封墊片易老化而產(chǎn)生泄漏；2）適用壓力有限；3）對粘度大的物料適應(yīng)性差。B、缺點(diǎn)：43第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)真空濃縮裝置的輔助設(shè)備本體：蒸發(fā)器附屬設(shè)備：汽液分離器、蒸汽冷凝器、真空系統(tǒng)44第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1、作用：將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的霧沫中的溶液聚集并與二次蒸汽分離，減少料液的損失，同時防止污染管道及其它濃縮器的加熱面。一、汽液分離器（又稱捕沫器、捕液器和除沫器）45第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二應(yīng)具有良好的分離效果，其阻力損失盡可能的小，能保證液體連續(xù)地流向蒸發(fā)室內(nèi)，同時應(yīng)具備易于拆洗、沒有死角，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，材料消耗少等性能。要求：46第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二碰撞型：二次蒸汽流經(jīng)通道上，設(shè)有若干擋板，改變夾帶液滴運(yùn)動方向，與擋板碰撞，沿?fù)醢迕媪飨拢瑥亩蛛x汽液。2、類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)47第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二離心型：二次蒸汽沿分離器的殼壁成切線方向?qū)耄瑲饬鳟a(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，液滴在離心力作用下被甩到分離器的內(nèi)壁，并沿壁流下回到蒸發(fā)室內(nèi)，二次蒸汽由頂部出口管排除。48第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二過濾型：二次蒸汽通過多層金屬網(wǎng)或磁網(wǎng)等構(gòu)成的捕液器，液滴粘附在其表面而二次蒸汽通過。49第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二二、蒸汽冷凝器1、作用：將真空濃縮所產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行冷凝，并將其中的不凝性氣體（如空氣、二氧化碳等）分離，以減輕真空系統(tǒng)的容積負(fù)荷，同時保證達(dá)到所需的真空度。大氣式、表面式、低水位、水力噴射器50第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二1）大氣式冷凝器（又稱干式高位逆流冷凝器）

二次蒸汽由冷凝器的下側(cè)進(jìn)入，向上通過隔板間隙，與從冷凝器上部進(jìn)入的冷水逆流接觸冷凝，2、類型與特點(diǎn)51第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期二不凝氣體由上端排除，進(jìn)入汽液分離器，將液滴分離后，再被抽真空裝置吸取排入大氣中，應(yīng)用廣泛。52第52頁，共58頁，2023年，