原料及半成品的热处理机械和设备

1.搅拌设备很多，但其基本结构主要由______________________三大部分组成。（搅拌装置、搅拌罐、轴和轴封装置）2.液体在搅拌器的作用下会产生_____________________三种流型，而叶片造成液流有三个分速度为_______________和________，其中________和________对液体的搅拌混合起着主要作用。（轴向、径向、混合；轴向速度、径向速度、切向速度；轴向速度、径向速度）12/12/202213.均质阀主要由______________三部分组成；按工作面形式可分为____________两大类。（阀座、阀杆、冲击环；平面型、非平面型）

4.柱塞式往复泵的吸入阀和排出阀由___________________和____组成。（阀座、阀板、导向柱、弹簧、开程限制器）12/12/202225.高压均质机种常用二级均质阀，其中一级均质阀的作用_____二级的作用______。（粉碎脂肪颗粒、使料液混合均匀）6.工业中所使用的高剪切均质机可分为___________和_________两种。（轴流式、径流式）7.均质机工作过程的机理可归纳为____________和______三个学说。（剪切、撞击、空穴）12/12/202231.搅拌器不同安装形式会产生不同的流场，常用的安装形式有哪几种？

2.食品工厂选择浓缩设备时应考虑溶液的哪些性质？12/12/20224第五章真空浓缩设备液体的浓缩意味着溶剂的脱除，在大多数情况下是水的脱除对液体食品的浓缩有很多原因，例如：●减少干燥费用；●增加结晶；●减少贮藏和运输费用；●降低水的活性，以增加食品的微生物及化学方面的稳定性；●从废液中回收副产品12/12/2022512/12/20226在真空条件下对液体进行蒸发浓缩的方法始于1913年，其工艺是建立在英国科学家E.C.Howard专利基础之上的，它包含一个蒸汽加热的带有冷凝器和空气泵的双底真空釜。12/12/20227真空蒸发优点1、加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差t可以增大。2、可利用压强较低的蒸汽作为加热蒸汽。3、由于低温浓缩，有利于食品溶液进行浓缩，减少体积及重量，便于运输及储存。4、由于溶液沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。5、对料液起加热杀菌作用，有利于食品保藏。12/12/20228不足之处1、由于真空浓缩，须有抽真空系统，从而增加附属机械设备及动力。2、由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热量消耗大。12/12/20229第一节分类和选择及操作流程一、分类（一）根据加热蒸汽被利用的次数来分1.单效浓缩装置2.多效浓缩装置3.带有热泵的浓缩装置12/12/202210（二））根据据料液液流程程来分分1.循循环式式（自自然循循环和和强制制循环环）2.单单程式式（三））根据据加热热器结结构型型式来来分1.盘盘管管式浓浓缩器器2.中中央循循环管管式浓浓缩器器3.升升膜式式浓缩缩器4.降降膜式式浓缩缩器等等12/6/202211二、、选选择择原原则则（一一））结结垢垢性性:选取取流流速速较较大大的的强强制制循循环环型型或或升升膜膜式式的的浓浓缩缩设设备备（二二））结结晶晶性性：：采用用夹夹套套带带搅搅拌拌器器或或强强制制循循环环浓浓缩缩器器（三三））粘粘滞滞性性选强强制制循循环环型型、、刮刮板板式式或或降降膜膜式式薄薄膜膜浓浓缩缩器器12/6/202212（四四））热热敏敏性性运用用各各种种薄薄膜膜式式或或真真空空度度较较高高的的浓浓缩缩器器。。（五五））发发泡泡性性采用用强强制制循循环环型型或或长长管管薄薄膜膜浓浓缩缩器器。。（六六））腐腐蚀蚀性性通常常使使用用不不锈锈钢钢材材料料或或采采用用各各种种防防腐腐涂涂层层材材料料的的钢钢材材。。12/6/202213三、对浓浓缩设备备的要求求（1）传传热效果果好，热热能利用用率高，，即传热热系数高高和有效效温度差差大。（2）结结构紧凑凑、操作作方便。。（3）汽汽液分离离效果好好。（4）设设备性能能适应食食品料液液的性质质，符合合生产工工艺要求求和食品品卫生。。（5）易易于制造造、检修修、清洗洗。（6）具具有足够够的机械械强度，，金属消消耗量少少，耐腐腐蚀。12/6/202214四、真真空浓缩缩装置操操作流程程（一）单单效真空空浓缩装装置流程程由一台浓浓缩锅和和冷凝器器及抽真真空装置置组合而而成。（二）多多效真空空浓缩装装置流程程常见有并并流法、、逆流法法、平流流法12/6/2022151、并并流法12/6/2022162、逆流流法12/6/2022173、平流流法12/6/20221812/6/20221912/6/202220第二节节单单效真真空浓浓缩设设备一、、中央央循环环管式式（标标准式式）浓浓缩锅锅（一））作用用原理理食品料料液经经过由由沸腾腾管和和中央央循环环管所所组成成的竖竖式管管加热热面进进行加加热，，由于于传热热产生生重度度差，，形成成了自自然循循环，，而将将其水水分蒸蒸发，，从而而达到到浓缩缩目的的。12/6/202221（二））主要要构造造1.加加热热器体体由沸腾腾管及及中央央循环环管和和上下下管板板所组组成的的竖式式加热热管束束。2.蒸蒸发室室加热室室上部部的圆圆筒体体。12/6/20222212/6/202223(三)特点点结构简单、、操作方便便、锅内液液面容易控控制。清洗较困难难，粘度大大时循环效效果较差。。12/6/202224二、盘管管式浓缩锅锅1.结构构2.操作作过程注意意事项12/6/20222512/6/20222612/6/202212/6/202228三、、夹夹套套加加热热室室带带搅搅拌拌单单效效浓浓缩缩装装置置1.加加热热器器体体2.蒸蒸发发室室3.操操作作过过程程12/6/202229第三三节节升升膜膜式式、、降降膜膜式式浓浓缩缩设设备备一、、升升膜膜式式浓浓缩缩设设备备属于于液液膜膜式式浓浓缩缩器器，，液液体体沿沿管管壁壁成成膜膜状状流流动动，，进进行行连连续续蒸蒸发发，，液液体体在在浓浓缩缩器器停停留留时时间间较较短短，，约约几几秒秒至至几几十十秒秒。。12/6/202230（一））结构构由多根根垂直直管束束的加加热器器体和和一个个蒸发发分离离室及及循环环管组组成。。为自自然循循环式式。12/6/202231二、工作作过程（三）料料液的控控制12/6/20223212/6/202233管内料液的的加热与蒸蒸发分三部部分：①最底部———管内完完全充满料料液，热量量主要依靠靠对流传递递。②中间部———开始产产生蒸汽泡泡，使料液液产生上升升力。③最高部———膨胀的的二次蒸发发产生强的的上升力，，料液呈薄薄膜状在管管内上行，，在管顶部部呈喷雾状状，以较高高速度进入入汽液分离离器，在离离心力作用用下与二次次蒸汽分离离，二次蒸蒸汽从分离离器顶部排排出。12/6/202234二、降膜膜式浓缩设设备（一）结构构12/6/20223512/6/20223612/6/202237（二）降降膜分布布器12/6/20223812/6/20223912/6/20224012/6/202241（三）双效效降膜式浓浓缩设备1流程1.1物物料1.2加加热蒸汽与与冷凝水1.3真真空的形成成1.4冷冷却水12/6/20224212/6/20224312/6/20224412/6/2022451.平衡槽槽2.进进料泵3.一效蒸蒸发器4.二效蒸蒸发器5.中间物物料泵6.出料泵泵7.混混合冷凝器器8.中中间冷凝器器9.热热压泵10.启动动蒸汽喷射射泵11.一级蒸蒸汽喷射泵泵12.二级蒸汽汽喷射泵13.冷凝凝水泵14冷却却水泵12/6/2022462.分析2.1流流程2.1.1顺流进进料，减少少了物料热热敏性成分分的破坏率率。2.1.2物料受受热时间短短。2.1.3物料预预热温差小小。2.1.4有利于于保证产品品的质量。。2.1.5热效率率高。2.1.6冷冷却却水水耗耗量量低低。。12/6/2022472.2布布局局与与结结构构2.2.1设设备备虽虽高高，，但但稳稳定定性性好好。。2.2.2用用大大部部件件做做小小部部件件的的支支撑撑架架。。2.2.3把把四四段段预预热热物物料料的的盘盘管管与与混混合合冷冷凝凝器器、、一一效效与与二二效效蒸蒸发发器器有有机机地地组组合合到到一一起起。。2.2.4采采用用盘盘式式折折流流分分配配装装置置12/6/2022482.2.5物物料料的的预预热热杀杀菌菌采采用用了了盘盘管管结结构构。。2.2.6液液体、气气体的流流量控制制，采用用了结构构简单的的孔板。。2.2.7一一效、二二效结构构基本相相同，各各连接管管路的孔孔径、方方位、标标高也一一致。2.2.8布布局和结结构也有有不合理理的地方方。12/6/20224912/6/202250设备类型蒸汽耗量（T）水耗量每蒸发1吨水每生产1吨粉每蒸发1吨水每生产1吨粉国产单效蒸发器不带热泵1.157.63.0192国产双效带热泵0.4631064丹麦五效带热泵使用蒸汽压力0.8Mpa0.140.94带冷却水塔，循环使用几乎不耗水12/6/2022513、为为什么么节能能3.1冷冷凝水水显热热的利利用3.2热热压泵泵的应应用3.3多多效的的应用用3.4物物料预预热器器内的的牛乳乳预热热盘管管起着着冷凝凝二效效二次次蒸汽汽的作作用。。12/6/2022524.为什么么节水4.1节节约冷却水水4.2增增加冷凝水水12/6/2022535.操作不不当，一效效从何处跑跑奶从二效凝结结水泵出口口处跑奶12/6/202254（四）三效效降膜式浓浓缩设备12/6/202255由一、二、、三效加热热器，一、、二、三效效蒸发器、、预热器、、冷凝器和和热压泵组组成。蒸发耗量低低，1kg蒸汽可蒸蒸发4kg水。蒸发温度低低，部分二二次蒸汽经经喷射式热热压泵重新新吸入一效效加热器，，热量得到到充分利用用，蒸发温温度相对较较低。浓缩比大，，降膜式蒸蒸发，使粘粘度较大的的料液容易易流动蒸发发，不容易易结垢，浓浓缩时间短短，浓缩比比可达到1﹕5。本设备可以以实现全自自动化生产产，智能化化系统管理理，符合GMP标准准要求。12/6/20225612/6/20225712/6/20225812/6/202259第三节节真真空浓浓缩装装置的的附附属设设备一、、捕集集器（一一））作作用用安装装在在浓浓缩缩装装置置的的蒸蒸发发分分离离室室顶顶部部或或侧侧面面。。其其作作用用主主要要防防止止蒸蒸发发过过程程中中形形成成的的细细微微液液滴滴，，被被二二次次蒸蒸汽汽夹夹带带逸逸出出。。对对汽汽液液进进行行分分离离，，要要减减少少料料液液的的损损失失，，同同时时防防止止污污染染管管道道及及其其它它浓浓缩缩器器的的加加热热面面。。12/6/202260（二）类类型1、惯性性型捕集集器2、离心心型捕集集器3、表面面型捕集集器12/6/20226112/6/202262二、冷冷凝器（一）作作用将真空浓浓缩所产产生的二二次蒸汽汽进行冷冷凝，并并将其中中的不凝凝结气体体(空气气、二氧氧化碳等等)分离离，以减减轻真空空系统的的容积负负荷，同同时保证证达到的的所需的的真空度度。12/6/202263（二）类型型1、大气式式冷凝器2、表面式式冷凝器3、低水位位冷凝器4、喷射式式冷凝器12/6/20226412/6/20226512/6/202266喷射式冷凝凝器1.结构及及工作原理理12/6/202267借离心水水泵的动动力，将将水压入入喷嘴，，由于喷喷嘴断面面积小，，以高速速射（15～30m/s）入入混合室室及扩散散室后进进入排水水管中，，在喷嘴嘴出口处处形成低低压区域域，不断断吸入二二次蒸汽汽，由于于二次蒸蒸汽与冷冷水之间间，有一一定温度度差，两两者进行行热交换换后，二二次蒸汽汽凝结为为冷凝水水，并夹夹带不凝凝结气体体，随冷冷凝水排排出，既既达到冷冷凝，又又能抽真真空作用用。12/6/20226812/6/202269优缺缺点点：优点点：：（１１））兼兼有有冷冷凝凝器器及及抽抽真真空空作作用用，，不不必必再再配配置置真真空空装装置置；；（2））结结构构简简单单，，造造价价低低廉廉，，冷冷凝凝器器本本身身设设有有机机械械运运转转部部分分，，不不要要经经常常检检修修；；（３３））适适于于抽抽吸吸腐腐蚀蚀性性气气体体；；（４４））安安装装高高度度较较低低，，与与二二次次蒸蒸汽汽排排出出管管水水平平方方向向直直接接连连接接；；（５５））整整个个装装置置功功率率消消耗耗小小。。12/6/202270缺点点：：(1)不不能能获获得得较较高高的的真真空空度度，，随随水水温温的的高高低低而而变变化化(2)水水泵泵运运转转时时的的实实际际功功率率消消耗耗较较大大。。12/6/202271水力喷射器器安装注意意事项（1）二次次蒸汽的吸吸入管径，，可按蒸汽汽流速50-80m/s范围围选择管径径，尽量减减少阻力损损失；（2）冷水水进入管径径，尽量减减少管件，，使阻力损损失减少；；（3）排水水管垂直而而无弯头，，须曲折时时，折角不不大于45度，常用30°，转折不得得低于二次次。12/6/202272三、真真空装装置（一））作用用主要作作用是是抽取取不凝凝结气气体，，保证证整个个浓缩缩装置置处于于真空空状态态，并并且降降低浓浓缩锅锅内压压力，，从而而使料料液在在低温温下沸沸腾，，有利利于提提高食食品的的质量量。12/6/202273（二））常用用的真真空装装置1、复复式真真空泵泵（1））湿式式真空空泵（2））干式式真空空泵12/6/20227412/6/2022752水环环式真空空泵12/6/2022763.水力力喷射泵泵4.蒸汽汽喷射泵泵（1）工工作原理理及构造造采用较高高压力的的水蒸气气作动力力源，由由泵嘴、、混合室室和扩散散器组成成。12/6/20227712/6/202278(2)多级级蒸汽汽喷射射泵的的操作作注意意事项项单级：：最高高真空空度达达650-720mm汞汞柱双级：：最高高真空空度达达730-750mm汞汞柱三级：：最高高真空空度达达755-758mm汞汞柱12/6/202279操作注意事事项①先打开中中间冷凝器器的冷却水水阀门；②启动最后后级喷射泵泵（即吸入入真空度最最低的泵））然后往前前逐级启动动，停车时时先关第一一级吸入真真空度最高高的泵，然然后往后逐逐级关闭；；③停车时先先破坏浓缩缩罐内的真真空，然后后慢慢关闭闭各级蒸汽汽喷射泵，，以免冷水水倒流罐内内；④操作时，，注意冷凝凝器内冷却却水的排出出速度，适适当加减水水量。12/6/202280(3)优优缺缺点点抽气气量量大大、、真真空空度度高高、、安安装装运运行行和和维维修修简简便便、、价价格格便便宜宜、、占占地地面面积积小小。。要求求蒸蒸汽汽压压力力较较高高及及蒸蒸汽汽量量要要稳稳定定，，需需较较长长的的时时间间运运转转才才能能达达到到所所需需的的真真空空度度，，排排出出气气体体有有微微小小压压力力，，只只能能排排入入大大气气中中去去。。12/6/202281三、、刮刮板板式式、、离离心心式式薄薄膜膜浓浓缩缩设设备备一、、刮刮板板式式薄薄膜膜浓浓缩缩设设备备（一一））分分类类（二二））结结构构（三））工作作过程程12/6/20228212/6/202283四、、离离心心式式薄薄膜膜浓浓缩缩设设备备(一一)结结构构图图5－－18【【轻轻版版177页页图图5－－15】】（二二））工工作作过过程程12/6/20228412/6/202285第五节真真空浓缩缩设备的主主要计算一、物料衡衡算（一）单效效浓缩设备备式中S－－料液进料料量（公斤斤/小时））W－蒸发之之水分（或或二次蒸汽汽）量（公公斤/小时时）B0－原料液浓浓度（％））B1－浓缩液浓浓度（％））12/6/202286(二)多效效浓缩设备备1.蒸发水水分量式中Bn－末效料液液浓度（％％）2.最终产产品的量3.料液最最终浓度式中W1,W2,W3,……Wn－各效所蒸蒸发的水分分量（公斤斤/小时））12/6/202287二、热量计计算（一）单效效浓缩设备备1.热能的的消耗包括括（1）消耗耗于水分的的蒸发Q1；（2）消耗耗于进料的的加热Q2；如果进料料的温度等等于物料煮煮沸的温度度t2，则在进料料加热上的的热量消耗耗为零，如如果t1>t2，则热量的的消耗为负负数；（3）消耗耗于浓缩器器的加热Q3；（4）消耗耗于向周围围介质的热热量损失Q4。12/6/202288所以：：Q总=Q1+Q2+Q3+Q4Q1=W••L1(焦)Q2=S••C••(t1-t2)(焦)Q3=W1•C1•(t1-t2´)(焦)Q4=(Q1+Q2+Q3)••3%(焦焦)12/6/2022892.蒸蒸汽消消耗式中i1－加热热蒸汽汽热焓焓（焦焦/公公斤））ik－加热热蒸汽汽冷凝凝水之之热焓焓（焦焦/公公斤））12/6/202290（二）多多效浓缩缩设备1.自蒸蒸发系数数式中in－第n效效加热蒸蒸汽的热热焓（焦焦/公斤斤）tn-1－第n-1效的的溶液温温度（开开）tn－第n效效的溶液液温度（（开）一般并流流式12/6/2022912.蒸蒸发系数数式中In－第n效效加热蒸蒸汽的热热焓（焦焦/公斤斤）tk－第n效效加热蒸蒸汽的冷冷凝水温温度（开开）如果溶剂剂是水，，则可近近似地取取为1.0。12/6/2022923.蒸发发水分量及及第一效加加热蒸汽量量12/6/20229312/6/202294三、、传传热热面面积积计计算算（一一））单单效效浓浓缩缩设设备备式中中K－－传传热热系系数数（（瓦瓦/米米2开））t-加加热热蒸蒸汽汽的的温温度度（（t））与与被被浓浓缩缩料料液液的的温温度度（（t2）之之差差（（开开））12/6/202295（二二））多多效效浓浓缩缩设设备备它的的传传热热面面积积计计算算公公式式同同上上式式。。但但是是多多效效传传热热面面积积合合理理分分配配、、计计算算比比较较复复杂杂，，一一般般采采用用试试算算方方法法，，即即从从上上式式中中，，先先确确定定1～～2个个参参数数，，进进行行试试算算，，然然后后核核算算其其假假定定数数值值是是否否合合适适，，经经过过反反复复2～～3次次运运算算才才能能完完成成，，一一般般可可根根据据经经验验数数据据，，先先确确定定K值值。。对对于于有有效效温温度度差差如如何何合合理理分分配配，，它它与与传传热热量量有有一一定定的的关关系系。。12/6/202296多效效浓浓缩缩的的有有效效温温度度差差和和分分配配：：根据据浓浓缩缩操操作作得得出出，，任任何何效效的的机机热热蒸蒸汽汽温温度度（（T）），，必必须须高高于于溶溶液液的的沸沸点点温温度度（（t））。。保保持持一一定定温温差差（（T-t）），，浓浓缩缩操操作作才才能能正正常常进进行行。。各效效温温度度差差，，若若用用Δt1，Δt2，…………Δtn表示示，，则则第第一一效效温温差差Δt1＝T1-t1,第第二二效效温温差差Δt2＝T2-t2,第第三三效效的的温温差差为为Δt3＝T3-t3，如如果果无无温温度度损损失失∑∑Δt，，则则溶溶液液的的沸沸点点即即等等于于二二次次蒸蒸汽汽温温度度，，也也必必等等于于进进入入次次一一效效加加热热蒸蒸汽汽的的温温度度。。12/6/202297所以各各效的的总温温度差差为：：Δt总＝Δt1＋Δt2＋………＋Δtn＝T1-tn=T1-Tn´式中Tn´－末末效二二次蒸蒸汽的的温度度（开开）实际上上，由由于各各效均均有温温度损损失，，所以以总的的有效效温差差的数数值，，∑Δt比上上式计计算出出的数数值要要小。。其关关系∑Δt＝Δt总－－∑Δ式中∑Δ－总温温度损损失∑Δ＝∑Δn+∑Δn´+∑∑Δm-n∑Δn－溶液液沸点点升高高温度度损失失（开开）∑Δn´－溶溶液的的静压压引起起温度度损失失（开开）∑Δm-n－各效效间二二次蒸蒸汽在在管路路中温温度损损失（（开）），一一般Δm-n=1℃℃12/6/2022981.确确定各各效传传热面面积相相等，，对有有效温温差进进行分分配这种情情况有有利于于制造造设备备，检检修方方便，，以三三效浓浓缩装装置为为例：：12/6/202299各效的的有效效温度度差如如下关关系12/6/2022100依此则得多多效浓缩锅锅中任何效效（X）的的有效温度度差Δt，为：如果各效二二次蒸汽温温度为已知知时，则可可根据各效效温度损失失，求出各各效溶液的的沸点温度度，各效的的有效温差差，即为各各效加热蒸蒸汽温度（（T）与各各效溶液沸沸点温度（（t）之差差。12/6/20221012、确定定各效沸点点的方法（1）假定定各效蒸汽汽压强之间间，具有相相等的压强强降以P0表示第一效效加热蒸汽汽的压强，，Pk表示末效二二次蒸汽进进入冷凝器器的压强，，则总压强强降：ΔP=P0-Pk根据假定各各效蒸汽压