第六章真空浓缩设备

1、 重点：典型浓缩设备的结构及工作原理。重点：典型浓缩设备的结构及工作原理。 难点：浓缩设备的结构及工作原理，抽真空装置。难点：浓缩设备的结构及工作原理，抽真空装置。 要求：明确真空浓缩的优越性，了解各真空浓缩要求：明确真空浓缩的优越性，了解各真空浓缩设备的特性，掌握典型浓缩设备的结构及工作原理，设备的特性，掌握典型浓缩设备的结构及工作原理，学会根据料液的性质选择浓缩设备。学会根据料液的性质选择浓缩设备。第六章第六章 真空浓缩设真空浓缩设备备第一节第一节 分类、分选及操作流程分类、分选及操作流程 第三节第三节 升降膜式浓缩设备升降膜式浓缩设备第四节第四节 真空浓缩装置的附属设备真空浓缩装置的附属

2、设备 第二节第二节 单效真空浓缩设单效真空浓缩设备备第一节第一节 分类、分选及操作流程分类、分选及操作流程 一、概述一、概述二、分类二、分类四、选择与要求四、选择与要求三、操作流程三、操作流程一、概述一、概述（一）浓缩目的（一）浓缩目的浓缩是生产中重要单元操作，又是较难控制的一环节浓缩是生产中重要单元操作，又是较难控制的一环节-高温会使物料中成分发生变化高温会使物料中成分发生变化proteins、fats、vitamins等多为热敏性物料。等多为热敏性物料。（二）趋势：低温、快速、连续。（二）趋势：低温、快速、连续。-减少原料中的水分减少原料中的水分(去溶剂）去溶剂）（三）真空蒸发的特点（三）

3、真空蒸发的特点* 热能利用：可减少浓缩设备的热损失。热能利用：可减少浓缩设备的热损失。* 投资较大。投资较大。* 蒸汽蒸汽* 物料物料为加热蒸汽。为加热蒸汽。可利用压力低的蒸汽作可利用压力低的蒸汽作用量。用量。潜热大，故可节约蒸汽潜热大，故可节约蒸汽在真空状态下加热，其在真空状态下加热，其免热敏性成分变质。免热敏性成分变质。可使料液低温蒸发，以可使料液低温蒸发，以、风味。、风味。能很好地保持原料色泽能很好地保持原料色泽可减少与氧气的接触，可减少与氧气的接触，二、分类二、分类（一）按二次蒸汽被利用的次数（一）按二次蒸汽被利用的次数 多效浓缩装置多效浓缩装置单效浓缩装置单效浓缩装置单效单效三效三效

4、双效双效板式四效蒸发器（一）按二次蒸汽被利用的次数（一）按二次蒸汽被利用的次数二、分类二、分类1效2效3效4效单程式单程式强制循环强制循环自然循环自然循环循环式循环式（二）按料液的流程分（二）按料液的流程分二、分类二、分类自然循环自然循环强制循环强制循环 *盘管式浓缩器盘管式浓缩器 *中央循环管式中央循环管式 *升膜式浓缩器升膜式浓缩器 *降膜式浓缩器降膜式浓缩器 *片式浓缩器片式浓缩器 *刮板式浓缩器刮板式浓缩器 *外加热式浓缩器。外加热式浓缩器。（三）按加热器的结构分（三）按加热器的结构分二、分类二、分类三、操作流程三、操作流程（一）并流法（一）并流法（二）逆流法（二）逆流法（三）平流法（

5、三）平流法三、操作流程三、操作流程*并流法并流法（一）并流法（一）并流法三、操作流程三、操作流程料液与蒸汽的料液与蒸汽的流动方向相同。流动方向相同。即均由即均由效至效至末效。末效。2台中央循环台中央循环管式蒸发器管式蒸发器和一台环管和一台环管夹套加热的夹套加热的搅拌式蒸发搅拌式蒸发器组成。器组成。1. 特点：特点：2. 组成：组成：3. 工作过程工作过程三、操作流程三、操作流程*逆流法逆流法（二）逆流法（二）逆流法三、操作流程三、操作流程1. 特点特点 : 方向相反方向相反2. 工作过程工作过程(1)原料液由末原料液由末效进，依次用效进，依次用泵送至前效，泵送至前效，浓缩液由浓缩液由效效出。出

6、。(2)加热蒸汽由加热蒸汽由效入，二次效入，二次蒸汽依次进各蒸汽依次进各效至末效。效至末效。强制循环式逆流蒸发器强制循环式逆流蒸发器三、操作流程三、操作流程（二）逆流法（二）逆流法*平流法平流法三、操作流程三、操作流程（三）平流法（三）平流法三、操作流程三、操作流程1. 特点：特点： 原料液自每效原料液自每效加入，而浓缩液自加入，而浓缩液自各效放出。但加热各效放出。但加热蒸汽是由蒸汽是由效效末末效。效。 2. 工作过程工作过程 四、选择与要求四、选择与要求（一）选择（一）选择1结垢性：结垢性：2结晶性：结晶性：3粘滞性：粘滞性：溶液在加热面上形成垢层，从而溶液在加热面上形成垢层，从而 热阻，热

7、阻，k、G。 -选：强制循环型或升膜式浓缩设备。选：强制循环型或升膜式浓缩设备。晶粒析出沉积于传热面上，严重时会堵塞加热管。晶粒析出沉积于传热面上，严重时会堵塞加热管。 -选：夹套带搅拌的浓缩器或强制循环浓缩器。选：夹套带搅拌的浓缩器或强制循环浓缩器。- 选：薄膜式或真空度较高的浓缩装置。选：薄膜式或真空度较高的浓缩装置。4热敏性：热敏性：在浓缩时随浓度在浓缩时随浓度 ，其粘度，其粘度 流速流速 G 。 -选：强制循环、刮板式、降膜式浓缩装置。选：强制循环、刮板式、降膜式浓缩装置。原则原则-据食品料液的性质合理选择据食品料液的性质合理选择5发泡性：发泡性：-选：强制循环或长管薄膜型。选：强制循

8、环或长管薄膜型。6腐蚀性：腐蚀性：-选：设备材料用不锈钢或具有防腐涂层材料的钢材。选：设备材料用不锈钢或具有防腐涂层材料的钢材。四、选择与要求四、选择与要求1传热效果好，热能利用率高。传热效果好，热能利用率高。 4. 易于制造、检修、清洗。易于制造、检修、清洗。 2结构紧凑，操作方便。结构紧凑，操作方便。 5. 具有足够的机械强度和耐腐蚀性。具有足够的机械强度和耐腐蚀性。 3汽液分离效果好。汽液分离效果好。 （二）要求（二）要求第二节第二节 单效真空浓缩设备单效真空浓缩设备一、中央循环管式浓缩锅一、中央循环管式浓缩锅二、夹套加热及带搅拌真空浓缩二、夹套加热及带搅拌真空浓缩器器一、中央循环管式浓

9、缩锅一、中央循环管式浓缩锅（一）工作原理（一）工作原理 食品料液经过由食品料液经过由沸腾管和中央循环管沸腾管和中央循环管所组成的竖式管加热所组成的竖式管加热面进行加热，由于传面进行加热，由于传热产生重度差，形成热产生重度差，形成了自然循环而将其水了自然循环而将其水分蒸发，从而达到浓分蒸发，从而达到浓缩的目的。缩的目的。 一、中央循环管式浓缩锅一、中央循环管式浓缩锅（二）结构（二）结构 1组成组成冷冷凝凝及及抽抽真真空空装装置置料料液液排排出出管管不不凝凝结结气气体体排排出出管管冷冷凝凝水水排排出出管管加加热热蒸蒸汽汽管管蒸蒸发发室室及及管管道道管管板板中中央央循循环环管管沸沸腾腾加加热热管管加

10、加热热器器体体一、中央循环管式浓缩锅一、中央循环管式浓缩锅（二）结构（二）结构 2加热器体加热器体 *作用：实现对料液的加热作用：实现对料液的加热浓缩。浓缩。 *沸腾加热管：沸腾加热管：2575mm的管子，高的管子，高0.62m左右，管长左右，管长:管径为管径为2040:1。多根钢管管束多根钢管管束。 *中央循环管中央循环管仅一根，其截面积一般为总仅一根，其截面积一般为总加热管截面积的加热管截面积的40100%，位于加热器体的中央位于加热器体的中央。一、中央循环管式浓缩锅一、中央循环管式浓缩锅（二）结构（二）结构 3蒸发室蒸发室 作用：作用： 使汽液进行分离，溶液经使汽液进行分离，溶液经中央循

11、环管中央循环管 ，保证溶液不断，保证溶液不断循环和浓缩。循环和浓缩。 高度高度 一般为加热管长度的一般为加热管长度的1.11.5倍。倍。 在蒸发室外壁有视镜、人在蒸发室外壁有视镜、人孔照明、仪表等装置孔照明、仪表等装置 二、夹套加热及带搅拌真空浓缩器二、夹套加热及带搅拌真空浓缩器WZI型外加热式真空蒸发器型外加热式真空蒸发器 球形真空浓缩罐球形真空浓缩罐 简介简介 第三节第三节 升降膜式浓缩设备升降膜式浓缩设备一、升膜式浓缩器一、升膜式浓缩器二、降膜式浓缩器二、降膜式浓缩器一、升膜式浓缩器一、升膜式浓缩器（一）结构（一）结构 自然循环的液膜式浓缩设备。自然循环的液膜式浓缩设备。 1组成组成 2

12、主要构件主要构件 (1)加热器体加热器体垂直垂直管束组成，固定于上、下管束组成，固定于上、下管板上。管板上。3050mm，长，长68m，短的，短的34m。 (2)蒸发分离室蒸发分离室与与加热器体分开，放于其侧加热器体分开，放于其侧部。部。 (3)循环管循环管连通分连通分离室与加热器体，实现料离室与加热器体，实现料液的多次蒸发浓缩。液的多次蒸发浓缩。一、升膜式浓缩器一、升膜式浓缩器（二）工作过程（二）工作过程 * 料液自管底进入管内，料液自管底进入管内，蒸汽在管间将热量传给管内蒸汽在管间将热量传给管内料液。料液。 *料液被加热沸腾、汽料液被加热沸腾、汽化，高速上升的二次蒸汽带化，高速上升的二次蒸

13、汽带动料液沿管内壁成膜状上升，动料液沿管内壁成膜状上升，并不断被加热蒸发、浓缩。并不断被加热蒸发、浓缩。 *浓缩液以较高的速度浓缩液以较高的速度进入蒸发分离室，在离心力进入蒸发分离室，在离心力作用下与二次蒸汽分离。作用下与二次蒸汽分离。 *二次蒸汽从分离室顶二次蒸汽从分离室顶部排出，浓缩液通过循环管部排出，浓缩液通过循环管入加热室循环蒸发浓缩，至入加热室循环蒸发浓缩，至浓度达到要求。浓度达到要求。一、升膜式浓缩器一、升膜式浓缩器（三）操作注意事项（三）操作注意事项 进料量的控制：一般进料量的控制：一般经一次浓缩，蒸发水分量经一次浓缩，蒸发水分量不能大于进料量的不能大于进料量的80%。 1若进料

14、过多：若进料过多：下下部积液过多，料液将以柱部积液过多，料液将以柱状上升，失去液膜蒸发的状上升，失去液膜蒸发的特点。特点。 2若进料过少：若进料过少：易易发生管壁结焦现象。发生管壁结焦现象。 3料液最好预热到料液最好预热到接近沸点状态进入加热器接近沸点状态进入加热器体，以提高沸腾和传热系体，以提高沸腾和传热系数。数。一、升膜式浓缩器一、升膜式浓缩器（四）特点（四）特点*为自然循环膜状浓缩设备。为自然循环膜状浓缩设备。*传热效率高，受热时间短传热效率高，受热时间短加热管内停留加热管内停留1020s .*特别适合浓缩热敏、易起特别适合浓缩热敏、易起泡和粘度低的液料。泡和粘度低的液料。*设备占地面积

15、小，便于检设备占地面积小，便于检修。修。*缺点缺点:一次浓缩比低，进一次浓缩比低，进料量需严格控制。清洗不方料量需严格控制。清洗不方便。便。二、降膜式浓缩器二、降膜式浓缩器（一）特点（一）特点 1为自然循环液膜式浓缩设备。为自然循环液膜式浓缩设备。 2传热效率高，受热时间短。传热效率高，受热时间短。 3清洗不方便。清洗不方便。 4适用于热敏性物料。（果汁、适用于热敏性物料。（果汁、牛奶）牛奶）（二）结构（二）结构 1组成组成 加热器体加热器体+分离器分离器+降膜分布器降膜分布器二、降膜式浓缩器二、降膜式浓缩器（二）结构（二）结构 2降膜分布器降膜分布器 4种种*异流管异流管异流管下部为圆柱体，

16、底部内凹（以免流体向中异流管下部为圆柱体，底部内凹（以免流体向中央汇集）。央汇集）。*分布器分布器依靠齿缝使液体沿加热管内壁成液膜状流下。依靠齿缝使液体沿加热管内壁成液膜状流下。*分配板分配板为一多孔板，其位置正好交错于加热器列管之间。为一多孔板，其位置正好交错于加热器列管之间。*导流管导流管具有螺旋形沟槽的圆柱体。具有螺旋形沟槽的圆柱体。二、降膜式浓缩器二、降膜式浓缩器（三）工作原理（三）工作原理 液体在重力作用下，沿管液体在重力作用下，沿管内壁成液膜状向下流动，汽液内壁成液膜状向下流动，汽液进入蒸发分离室，二次蒸汽由进入蒸发分离室，二次蒸汽由分离室顶部排出，浓缩液由底分离室顶部排出，浓缩液

17、由底部抽出。（降膜传热效果较部抽出。（降膜传热效果较好好在重力作用下向下加速，在重力作用下向下加速，克服加速压头比升膜小，沸点克服加速压头比升膜小，沸点升高也小，加热蒸汽与料液温升高也小，加热蒸汽与料液温差大）差大）第四节第四节 真空浓缩装置的附属设备真空浓缩装置的附属设备 一、捕集器一、捕集器二、冷凝器二、冷凝器三、抽真空装置三、抽真空装置一、捕集器一、捕集器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理 1 1惯性型原理：在二次蒸惯性型原理：在二次蒸汽流经的通道上，设置若汽流经的通道上，设置若干挡板，使带有液滴的二干挡板，使带有液滴的二次蒸汽多次突然改变方向次蒸汽多次突然改变方向时，使之从汽液中

18、甩去，时，使之从汽液中甩去，从而达到分离的目的。从而达到分离的目的。（一）作用（一）作用1分离汽液，减少料液的损失。分离汽液，减少料液的损失。2防止污染管道及其它浓缩器的加热面。防止污染管道及其它浓缩器的加热面。（二）分类（二）分类惯性型惯性型/ /离心型离心型/ /表面型表面型一、捕集器一、捕集器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理 带有液滴的二带有液滴的二次蒸汽沿分离器的次蒸汽沿分离器的壳壁成切线方向导壳壁成切线方向导入，使汽流产生回入，使汽流产生回转运动，液滴在离转运动，液滴在离心力作用下被甩到心力作用下被甩到分离器的内壁，并分离器的内壁，并沿壁流回蒸发室，沿壁流回蒸发室，二次蒸汽从

19、二次蒸汽从顶顶部出部出口管排出。口管排出。2离心型原理：离心型原理：一、捕集器一、捕集器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理 3 3表面型原理：表面型原理： 二次蒸汽通过多层金属网或磁圈等所构成的捕集器，二次蒸汽通过多层金属网或磁圈等所构成的捕集器，液滴被粘附在其表面上，而二次蒸汽流过。液滴被粘附在其表面上，而二次蒸汽流过。一、捕集器一、捕集器（四）对捕集器的要求（四）对捕集器的要求1 1具有良好的具有良好的分离分离效果。效果。 2 2阻力损失小。阻力损失小。 3.3.保证液体能回流至蒸发室内。保证液体能回流至蒸发室内。4.4.易拆洗，无死角。易拆洗，无死角。 5.5.结构简单，尺寸小。结

20、构简单，尺寸小。 二、冷凝器二、冷凝器（一）作用（一）作用 冷凝二次蒸汽，并将其中不凝结气体分离（空气、冷凝二次蒸汽，并将其中不凝结气体分离（空气、COCO2 2等）以减轻真空系统的容积负荷，同时保证达到所需等）以减轻真空系统的容积负荷，同时保证达到所需的真空度。的真空度。 （二）分类（二）分类 大气式冷凝器大气式冷凝器/ /表面式冷凝器表面式冷凝器/ /低水位冷凝器低水位冷凝器/ /喷射式喷射式冷凝器。冷凝器。二、冷凝器二、冷凝器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理（1 1）工作原理）工作原理 二次蒸汽由冷凝器的下侧二次蒸汽由冷凝器的下侧进入，冷水从上部进入，二者进入，冷水从上部进入，二

21、者通过逆流接触，冷凝水从气压通过逆流接触，冷凝水从气压管排出，不凝结气体从上端排管排出，不凝结气体从上端排出，进入汽液分离器。出，进入汽液分离器。 1 1大气式冷凝器大气式冷凝器（2 2）结构）结构 为用钢板制成的圆筒，为用钢板制成的圆筒，直径直径400200mm，高度，高度12005000mm，内装淋水板，内装淋水板，板有有孔和无孔板有有孔和无孔2种，种，38块，块，每块淋水板的面积为冷凝器每块淋水板的面积为冷凝器断面积的断面积的6075%。 二、冷凝器二、冷凝器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理2 2表面式冷凝器表面式冷凝器 图为表面式冷凝器，图为表面式冷凝器，其工作原理与管壳式热其

22、工作原理与管壳式热交换器相同，由于它是交换器相同，由于它是通过一层管壁间接传热，通过一层管壁间接传热，加上壁垢加上壁垢的的生成，两边生成，两边温差较大，一般情况下，温差较大，一般情况下，二次蒸汽之温度与冷却二次蒸汽之温度与冷却水之终温相差达水之终温相差达l0-12l0-12。除非冷凝液有回收价值，除非冷凝液有回收价值，否则否则一般不用一般不用。二、冷凝器二、冷凝器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理3.3.喷射式冷凝器喷射式冷凝器（1 1）组成：水力喷射器离心水泵组成。）组成：水力喷射器离心水泵组成。二、冷凝器二、冷凝器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理3.3.喷射式冷凝器喷射式冷凝

23、器（2 2）水力喷射器：喷嘴、吸气室、）水力喷射器：喷嘴、吸气室、混合室、扩散室等。混合室、扩散室等。 原理：通过离心水泵将水压入原理：通过离心水泵将水压入喷嘴，水以高速射入（喷嘴，水以高速射入（1530m/s）混合室及扩散室，而后进入排水管混合室及扩散室，而后进入排水管中。这样在喷嘴出口处形成低压区，中。这样在喷嘴出口处形成低压区，因此会不断吸入二次蒸汽。冷水与因此会不断吸入二次蒸汽。冷水与二次蒸汽进行热交换后，汽结为冷二次蒸汽进行热交换后，汽结为冷凝水，同时，夹带不凝结的气体，凝水，同时，夹带不凝结的气体，随冷却水一起排出，这样即达到冷随冷却水一起排出，这样即达到冷凝又起到抽真空的作用。凝

24、又起到抽真空的作用。二、冷凝器二、冷凝器（三）结构及工作原理（三）结构及工作原理3.3.喷射式冷凝器喷射式冷凝器（3）特点）特点兼有冷凝及抽真空作用，故不兼有冷凝及抽真空作用，故不必再配真空装置。必再配真空装置。结构简单，造价低，易维修。结构简单，造价低，易维修。适合抽吸腐蚀性气体。适合抽吸腐蚀性气体。不能获得较高的真空度。不能获得较高的真空度。三、抽真空装置三、抽真空装置（一）作用（一）作用 1 1降低锅内压力，使料液在低温下沸腾，有利于降低锅内压力，使料液在低温下沸腾，有利于提高食品质量。提高食品质量。 2 2抽取不凝结气体，保证整个装置处于真空状态。抽取不凝结气体，保证整个装置处于真空状

25、态。不凝气来源：溶解于冷却水中的空气；料液受热分解的空不凝气来源：溶解于冷却水中的空气；料液受热分解的空气；设备泄漏进来的空气。气；设备泄漏进来的空气。（二）常用真空装置（二）常用真空装置往复式真空泵、水环式真空泵、水力喷射器、蒸汽喷射泵。往复式真空泵、水环式真空泵、水力喷射器、蒸汽喷射泵。三、抽真空装置三、抽真空装置（三）蒸汽喷射泵（三）蒸汽喷射泵1 1组成：组成： 喷嘴、混合室、扩散室。喷嘴、混合室、扩散室。三、抽真空装置三、抽真空装置（三）蒸汽喷射泵（三）蒸汽喷射泵 2. 2.工作原理：工工作原理：工作蒸汽通过喷嘴后，作蒸汽通过喷嘴后，以超音速射入混合室，以超音速射入混合室，造成混合室内喷嘴处造成混合室内喷嘴处压强较低，将被抽气压强较低，将被抽气体吸入混合室，与高体吸入混合室，与高速汽流混合，并从汽速汽流混合，并从汽流中获得部分动能，流中获得部分动能，混合后的汽流进入扩混合后的汽流进入扩散室，排入大气或散室，排入大气或（排入）下一级泵。（排入）下一级泵。由于被抽真空室压强由于被抽真空室压强比混合室压强稍高，比混合室压强稍高，从而使真空室内被抽从而使真空室内被抽介质连续地被排除。介质连续地被排除。三、抽真空装置三、抽真空装置（三）蒸汽喷射泵（三）蒸汽喷射泵 为获得较高真空度，通常多级串联使用。